CS170691A3 - Clamping device for clamping workpieces of different size - Google Patents

Description

JUDr. MiloS VŠETEČKA* advokát 115 04 PRAHA 1, Žitné 25

Upínací zařízení pro záměrné upínání různě velkýchobrobků

Oblast techniky

Vynález řeší upínací zařízení pro záměrné upíná-ní různě velkých obrobků, které má jednak dva upínacíelementy pro upínání obrobku na dvou navzájem proti-lehlých stranách, jednak ústrojí pro zajištění pohybuupínacích elementů a jednak synchronizační ústrojí prosynchronizaci pohybu upínacích elementů. Pojmem "záměr-né upínání" se přitom rozumí upínání, při kterém jsoupolohovány obrobky o různé velikosti svým středem vždyve stejném místě.

Dosavadní stav techniky

Uvedené upnutí se používá zejména u obráběcíchstrojů, které opracovávají polotovary jako tyče, trub-ky nebo profily. Používá se zejména u bezhrotých loupa-čích strojů. Loupači stroje tohoto typu slouží zejménak tomu, aby se z kruhového materiálu, který je vyrobenz kovu a vyválcován za tepla, vyráběla tak zvaná leskláocel. fři tomto výrobním procesu se tyčový kruhový ma-teriál loupe na svém válcovém obvodu otáčející se nožo-vou hlavou. Vlastní tyč je přitom zajištěna proti ne-žádoucímu pootáčení a je axiálně vedena centrálnímotvorem v nožové hlavě skrz loupači stroj. Otáčející senožová hlava má tři nebo více směrem dovnitř směřují-cích nožů, které loupají tyč na spirálové dráze. Tako-vé loupači stroje se používají při opracovávání drátů,tyčí a trubek. Dosud používané loupači stroje pracují se zasouvacím ústrojím, které je upraveno na vstupnístraně před nožovou hlavou a které je tvořeno dvěmadvojicemi kladek, jakož i upínacím vozíkem, který jeuspořádán na výstupní straně nožové hlavy, který za-jištuje tyč proti pootáčení a který ji přepravuje odokamžiku, kdy je podlední konec tyče oloupán. Přídav-ně mají takové loupači stroje před a za nožovou hlavouvedení, která obrobek vystřeďují a která tlumí kmityvznikající při loupacím procesu. U moderních loupačích strojů je možné měnit veli-kost posuvu, počet otáček nožové hlavy a výsledný prů-měr v průběhu provozu. Z DE-PS 20 55 888 je známý loupači stroj popsané-ho typu, který pracuje se zasouvacím ústrojím s kladka-mi, které je vytvořeno jako upínací ústrojí a jehož dvědvojice kladek, případně s jejich držáky vytvářejí upí-nací elementy a upínají loupanou tyč centrálně vzhledemke středu stroje, to znamená, že obě kladky jedné dvojice jsou pohyblivé vzhledem k rámu upínacího ústrojí ra-diálně ke středu loupacího stroje. Obě kladky jsou pro-ti obrobku přitlačovány prostřednictvím jednoho válce.Přitom je jedna z kladek spojena s válcem mechanicky adruhá z kladek je spojena s pístem válce. Kladky jednédvojice jsou při svém upínacím pohybu navzájem synchro-nizovány. Přitom je každá kladka jedné dvojice spojenaprostřednictvím svého držáku kladek s konci kolébky,která je uložena otočně pohyblivě na rámu upínacího za-řízení. Obě kladky jsou prostřednictvím svých držákůvedeny na rámu upínacího zařízení a prostřednictvímhydraulického válce se přisouvají a odsouvají při upí-nání a uvolňování. Uvedená kolébka v normálním případěnepřenáší žádné upínací síly. Úkolem této kolébky je - 3 - zajištovat synchronizaci pohybu upínacích kladek,uskutečňovaného hydraulickým válcem*

Hlavní nevýhoda tohoto upínacího zařízení spočíváv tom, že centrální vedení loupané tyče má v rámci to-lerancí synchronizačních prostředků vůli a umožňuje'vibrace tyče spolu s upínacími elementy. Zejména podelší životnosti provozu upínacího zařízení může mítvůle jednotky tvořené kladkami a upnutou tyčí nepřízni-vý vliv na výsledky loupání.

Podstata vynálezu

Vynález si klade za úkol vytvořit uložení obrobkuv upínacím zařízení popsaného typu s minimální vůlí.

Vytčený úkol se řeší upínacím zařízením podle vy-nálezu, jehož podstata spočívá v tom, že upínací sílaje částečně přenášena synchronizačním ústrojím. Přitomse odstraňuje vůle v prostředcích pro synchronizaci upí-nacích elementů předem zvolitelným předpětím synchro-nizačních prostředků.

Zvláště výhodné vytvoření vynálezu je obsahem ná-roku 2. Pro většinu případů využití postačuje místo ná-rokované poloviny předpínací síly tato síla pro synchro-nizační prostředky o hodnotě menší než 20 %, tedy pětinaupínací síly, čímž se zabrání, že systém upínacích ele-mentů s upnutým obrobkem se jako celek dostane působe-ním vůle v prostředcích pro synchronizaci do nežádou-cího kmitání. Přídavný akumulátor energie podle nároku 3 může býtvytvořen jako přídavný válec, pružina nebo závaží. - 4 - S výhodou se předpokládá použití válce. Akumulátor ener-gie se opírá o rám upínacího zařízení, tlačí proti jed-nomu upínacímu elementu a předepíná přitom prostředkypro synchronizaci obou upínacích elementů. U upínacího zařízení, u kterého má každý z obouupínacích elementů vlastní samostatný akumulátor ener-gie, je výhodné uspořádání vynálezu podle nároku 4,Velikosti rozdílu sil, které bezprostředně působí najednotlivé upínací elementy, lze dosáhnout rozdílnostífunkčních ploch válců, pokud na oba válce působí na-příklad stejně velký tlak. Alternativně je samozřejměmožné použít pro oba upínací elementy shodné válce, při-čemž lze dosáhnout předpětí celého upínacího zařízeníprostřednictvím rozdílu tlaků. V rámci vynálezu je sa-mozřejmě možná i kombinace obou způsobů.

Vynález má být s výhodou využit u loupačích stro-jů v úvodu popsaného druhu, u kterých má být realizovánna vstupní nebo na výstupní upínací a přepravní jednot-ce. Protože vstupní upínací a přepravní jednotka je uspořádána blíže u nožové hlavy a proto na ni působí vícepřenášené kmity a/nebo má větší význam nežádoucí přesa-zení, bude docházet k využití řešení podle vynálezu vprvní řadě v této oblasti. Při použití vynálezu na upínacím vozíku, který jeuspořádán na výstupní straně nožové hlavy, odpovídajív tomto prostoru zpravidla upravené upínací čelistiupínacím elementům. U provedení vynálezu v souladu s nárokem 6 jsouprostředky pro synchronizaci zatíženy jen částí upína-cí síly z akumulátoru energie, to je v souladu s jed- notlivým případem s tak velkou upínací silou, kteráje nutná pro vyrovnání vůle· Při použití přídavnéhoakumulátoru energie pro zatížení synchronizačních pro-středků je možné zvolit zatížení individuálně pro okam-žitou potřebu předpětí.

Pro nastavení skutečné upínací polohy se podle ná-roku 7 předpokládá nastavovací zařízení, ktéré zajistíurčení skutečné upínací polohy obrobku v upínací rovině,přičemž se vyrovná i opotřebení synchronizačních pro-středků#

Vytvoření vynálezu podle nároku 8 vyzdvihuje spe-ciální provedení upínacího zařízení, u kterého působísynchronizační prostředky a upínací prostředky paralel-ně vedle sebe, to znamená, že na upínací zařízení prak-ticky nejsou přenášeny upínací síly ze synchronizačníchprostředků. Toto oddělení upínacích sil od synchronizač-ních prostředků má význam zvláště tehdy, když je třebapřenášet velké upínací síly, například u zasouvacíhoústrojí bezhrotého loupacího stroje. Přitom zasouvacíústrojí nemusí zajištovat jen posouvání tyče, avšak mu-sí také zachycovat řezný moment. Toto funkční odděleníupnutí a synchronizace upínacích prostředků se s výho-dou použije u takového upínacího zařízení, které je vy-tvořeno s upínacími elementy, například upínacími klad-kami, upravenými ve dvojicích a protilehle k upínanémuobrobku. Přehled obrázků na výkresech

Vynález je v dalším podrobněji vysvětlen na příkla-dech provedení výhodného využití u loupacího stroje vespojení s výkresovou částí.

Na obr. 1 je schematicky znázorněn loupači stroj.Obr. 2 schematicky znázorňuje upínací zařízení ve tva-ru zasouvacího ústrojí u loupacího stroje v rovině po-dle čáry II - II na obr. 1.

Na obr. 3 je znázorněno další možné provedení upí-nacího zařízení podle obr. 2.

Obr. 4 znázorňuje další alternativu provedení upí-nacího zařízení podle obr. 2.

Na obr. 5 je znázorněno upínací zařízení loupacíhostroje ve tvaru upínacího vozíku. Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je znázorněn tyčový obrobek 21« který jeloupán v loupacím stroji. Loupači stroj 1 sestává ze za-souvacího ústrojí 2, ve kterém jsou otočně uloženy a ne-znázorněným způsobem otočně poháněny přepravní kladkovéupínací elementy 31, 32, z nožové hlavy 26, upravené nadutém hřídeli 6, který je známým způsobem uložen v rá-mu ]_ stroje v ložiskách 17, 18 a který je otočně pohá-něn, ze zadního vedení 10, které svými kladkami 16 upí-ná dále posunutý tyčový obrobek 21 na oloupaném úseku,a z upínacího vozíku 12, který je pojízdný ve směru šip-ky 27 a který ke konci loupacího procesu zajištuje svýmiupínacími čelistmi 19, 20 tyčový obrobek 21 proti pootá-čení a vytahuje jej z loupacího stroje ^L. Pracovní pro-ces loupacího stroje _1 řídí ovládací ústrojí 25, na kte-ré jsou mimo jiné připojeny zasouvací ústrojí 2 a pře-stavovací motor 9 pro nože 15 a upínací vozík 12.

Nožová hlava 26 je upravena v rozšířeném osazení na vstupní čelní straně dutého hřídele 6, ve kterémlze v průchozím směru tyčového obrobku 21, jak je toznázorněno šipkou 22 posouvat prostřednictvím přestavo-vacího motoru 9. při otáčejícím se dutém hřídeli (3 kuže-lové pouzdro 8 spolu s více nožovými držáky 14, kterése opírají uvnitř o kužel kuželového pouzdra J3 a kterése při axiálním posouvání kuželového pouzdra 8 přesta-vují vzhledem k tyčovéipu obrobku 21 v radiálním směru.Nože 15 na nožových držácích 14 loupají v souladu s po-lohou nožových držáků 14 a kuželového pouzdra 8 z tyčo-vého obrobku 21 vrstvu materiálu o nastavitelné tloušt-ce. Kmity, které vznikají při obráběcím procesu na no-žové hlavě 26,jsou tlumeny kladkami 13 a 16 předníhovedení 5, případně zadního vedení 10.

Na vstupní straně loupacího stroje je upravenotevřený válečkový dopravník s přiváděcími kladkami3, 4, které jsou poháněny motory 23, 24 a které přepra-vují tyčový obrobek 21 do oblasti zasouvacího ústrojí 2.

Zasouvací ústrojí 2 zajištuje tyčový obrobek 21proti pootáčení vlivem řezného momentu, který se při-vádí na tyčový obrobek 21 v nožové hlavě 26. Mimotovytváří na základě neznázorněného pohonu přepravníchkladkových upín^pích elementů 31, 32 posuvovou sílu,která posouvá tyčový obrobek 21 skrz nožovou hlavu 26.

Na zasouvacím ústrojí 2 je upraveno ústrojí 11 pro mě-ření dráhy, které prostřednictvím počtu impulsů zjiš-tuje požadované délky při loupání tyčového obrobku 21. Měření dráhy se vyhodnocuje v iniciátoru 28, kte-rý je uspořádán na výstupní straně první dvojice pře-pravních kladkových upínacích elementů 31, 32 zasouva- čího ústrojí 2.

Na obr. 2 schematicky znázorněné zasouvací ústro-jí je tvořeno rámem 30 se dvěma vedeními 33, 34, kte-rá jsou upravena mezi horní a spodní částí rámu 30 ana kterých jsou vedeny saně 35, 36. Saně 35, 36 unáše-jí přepravní kladkové upínací elementy 3JL, 32., kterémezi sebou upínají tyčový obrobek 21. Přepravní kladko-vé upínací elementy 31, 32 jsou neznázorněným způsebemotočně poháněny. Každé saně 35, 36 jsou přitlačoványproti tyčovému obrobku 21 prostřednictvím válce 41, 42,které se opírají o rám 30. Oba válce 41, 42 jsou na-pájeny ze stejného potrubí 43. Pohyb saní 35, 36 jeřízen centrálně vzhledem k požadované upínací polozetyčového obrobku 21 prostřednictvím synchronizačníhoústrojí 90. Synchronizační ústrojí 90 jsou vytvořenavždy z jednoho vystřeďoyacího kusu 37, který je upevněnna vedení 33 a který určuje upínací polohu tyčovéhoobrobku 21, z jedné kolébky 40, která je otočně ulože-na na vystřeďovacím kusu 37, a ze dvou ojnic 38, 39,které jsou přikloubeny zrcadlově souměrně na koncíchkolébky 40. Svými volnými konci jsou ojnice 38, 39spojeny se saněmi 35, 36. Prostřednictvím synchroni-začního ústrojí 90 se mohou pohybovat saně 35, 36 spřepravními kladkovými upínacími elementy .31, 32 jeno stejnou délku dráhy v protilehlém smyslu. Z toho vy-plývá neměnitelná upínací poloha tyčového obrobku 21,případně jeho podélné osy. To platí pro libovolný prů-měr tyčového obrobku 21 v upínací oblasti zasouvací-ho ústrojí 2.

Pro vyrovnávání vůle v synchronizačních ústrojích90, například na jejich kloubech, je válec 42 většínež válec 41. Protože oba válce 41, 42 jsou přívodním potrubím 43 napájeny stejným tlakem a vzhledem ke zmí-něným stejně velkým pohybům saní 35, 36 s přepravní-mi kladkovými upínacími elementy 31," 32 se přebytečnásíla převádí do synchronizačního ústrojí 90 a tím ido saní 35 z válce 41 menší upínací silou, čímž dojdek vyrovnání upínacích sil. Obtokem části z válce 42vycházející upínací síly se vytlačí vůle ze synchroni-začního ústrojí 90,

Zasouvací ústrojí znázorněné na obr. 3 je tvo-řeno rámem 44, který má vedení 47, na kterém jsou uspo-řádány dvoje saně 45, 46 s přepravními kladkovými upí-nacími elementy 31, 32, které zajištují tyčový obrobek21 proti pootáčení a které jej přepravují neznázorně-ným způsobem kolmo k rovině výkresu. Saně 45, 46 s pře-pravními kladkovými upínacími elementy 31, 32 jsou při-tlačovány zalomenými pákami 48, 49 na tyčový obrobek21, jehož pohyb je ovládán válcem 51. Zalomené páky 48,49 jsou prostřednictvím kloubů 91. 92 spojeny kloubověs rámem 44 a jejich pohyb je na jejich volných koncích,které nejsou spojeny se saněmi 45, 46, synchronizován. K tomu účelu je zalomená páka 48 opatřena na svém vol-ném konci vidlicí 56, do které zabírá čep 50 volnéhokonce zalomené páky 49. Páková ramena, se kterými jsouv záběru válce 51, jsou svými volnými konci kloubověspojena v upínací rovině se saněmi 45, 46. Kloubová spojení jsou vytvořena vždy jednou vidlicí 53, 55, do je-jíhož volného konce zasahuje vždy jeden čep 52, 54.Válec 51 je zamontován šikmo a zabírá na různě dlou-hých pákových ramenech vzhledem ke kloubům 91, 92,případně vzhledem ke spojení saní 45, 46 se zalomenýmipákami 48, 49. Vyrovnání nejprve nerovnoměrných upí-nacích sil se uskutečňuje prostřednictvím synchronizač-ního ústrojí 90 v podobě kloubového spojení, tvořeného 10 čepem 50 a vidlicí 56, a to mezi volnými rameny zalo-mených pák 48, 49 centrálně mezi přikloubením v klou-bech 91, 92. Tím, že vidlice 56 a čep 50 přenášejíčást upínací síly, s výhodou zhruba 10 %, pracujesynchronizační ústrojí 90 bez vůle.

Seřízení upínací polohy tyčového obrobku 21 sepředpokládá v kloubu 91. Kloub 91 je vytvořen na vý-středníku 93, který je otočně uložen v rámu 44. Polo-ha natočení výstředníku 93 se vytváří přestavovacímústrojím 94, které má dílčí výstupek na výstředníku93 a v něm upravený podélný otvor, který společně sesvěrným sroubeni zajištuje polohu výstředníku 93 rela-tivně vzhledem k rámu 44.

Na obr. 4 znázorněný příklad provedení upínací-ho zařízení podle vynálezu má rám 57, na kterém jev místech 87, 88 a 89 pohyblivě vedena jednotka vytvorená z vodicích tyčí 58, 59, které jsou navzájem pev-ně spojeny prostřednictvím příčníku 60 a držáku 63kladky s přepravním kladkovým upínacím elementem 32.Na vodicích tyčích 58, 59 jsou pohyblivě vedeny saně62 s přepravním kladkovým upínacím elementem 31.

Držák 63 kladky a saně 62 jsou prostřednictvím válce61 upnuty proti tyčovému obrobku 21. Pohyb držáku 63kladky a saní 62 je synchronizován prostřednictvímústrojí, které odpovídá synchronizačnímu ústrojí 90podle obr. 2 a které je opatřeno jednak kolébkou 67,která je čepem 66 otočně uložena v rámu 57, jednakojnicemi 68, (59, které jsou na jedné straně pohyblivěspojeny s konci kolébek 67 a na druhé straně se saně-mi 62, případně s držákem 63 kladky. Hmotnost jednot-ky, která je tvořena vodícími tyčemi 58, 59, příční- - 11 kem 60, saněmi 62 a držákem 63 kladky s příslušnýmipřepravními kladkovými upínacími elementy 32 je za-věšena na synchronizačním ústrojí a posléze na čepu66 kolébky 67. Přídavně k tomuto uspořádání je upravenpřídavný akumulátor 70 energie ve tvaru předpínacíhoválce, který doplňuje hmotnost popsané jednotky. Ten-to přídavný akumulátor 70 energie ve tvaru předpínacíhoválce může být zapojen bez tlaku nebo jej lze zcelavypustit, pokud je hmotnost synchronizační jednotkydostatečně velká k tomu, aby zajistila vyrovnání vůlev synchronizačních prostředcích ve většině v úvahu při-cházejících provozních případech. U příkladu provedení upínacího zařízení podleobr. 5 přichází v úvahu nasazení upínacího vozíku 12z obr. 1. Tento upínací vozík 12 sestává ze skříně 73,která je uložena pohyblivě prostřednictvím válečků 76, 77, 78, 79 na polohově pevných vedeních 74, 75 a má veskříni 73 vedené čelistové upínací elementy 80, 81, kte-ré jsou pro upínání tyčového obrobku 21 ovládány válci82, 83 akumulátoru energie. V místě 96 zabírá pohon v upínacího vozíku .12. Pohyb čelistových upínacích ele-mentů 80, 81 je synchronizován závitovým vřetenem 95.Toto závitové vřeteno 95 je vytvořeno ze dvou závito-vých úseků 85, 86, které jsou opatřeny protisměrnýmzávitem, jehož stoupání je však shodné. Závitové vře-teno 95 se na obou stranách opírá o skříň 73 upínacíhovozíku 12. S čelistovými upínacími elementy 80, <81jsou pevně spojeny maticové závitové kusy 97, 98, dokterých jsou zašroubovány závitové úseky 85, 86 závi-tového vřetena 95. Čelistové upínací elementy 80, 84se pro zajištění synchronizace pohybují od sebe a ksobě po závitovém vřetenu 95 vzhledem ke středu 99 - 12 upínacího vozíku 12.

Pružina 84 stlačuje celou synchronizaci tak, žeje bez vůle. K tomu účelu je tato pružina 84 uspořádána jako doplněk k válci 82 akumulátoru energie meziskříní 73 a čelistovým upínacím elementem 81 a předpíná synchronizační prostředky.

Claims (9)

1. JL’Dr. VéETuČftA©dvo&amp;ší: Ť75 04 PFWA. S ŽSná »5 1?DC- 91 u X TJ 7> aj <=> Γ >° o < c· Ό w a>u. Z v,m “ i ’ <4 - ΓΟ o 4- c r--< m (O l C5 N ' —A -< PATENT 0 V É NÁROKY

   1. Upínací zařízení pro záměrné upínání různě velkýchobrobků, které má jednak dva upínací elementy proupínání obrobku na dvou navzájem protilehlých stra-nách, jednak ústrojí pro zajištění pohybu upínacíchelementů a jednak synchronizační ústrojí pro syn-chronizaci pohybu upínacích elementů, vyzna-čující se tím, že upínací síla je čás-tečně přenášena synchronizačním ústrojím (90)»
2. 2, Upínací zařízení podle nároku 1, vyznaču-jící se tím, že upínací síla přenášenásynchronizačním ústrojím (90) je menší než polovinacelkové upínací síly.
3. 3. Upínací zařízení podle jednoho z nároků 1 nebo 2s jedním nebo dvěma válci akumulátoru energie propohyb obou upínacích elementů, vyznačují-cí se tím, že je upraven přídavný akumulá-tor (70) energie, který působí bezprostředně jen najeden upínací element (32, 81) a který předpíná rám(57) upínacího zařízení proti nejméně jednomu z upí-nacích elementů (32, 81),
4. 4, Upínací zařízení podle nároku 1 nebo 2 se vždy jed-ním hydraulickým válcem akumulátoru energie prokaždý upínací element pro pohyb obou upínacích ele-mentů, vyznačující se tím, žesíla, kterou válce (41, 42) akumulátoru energie pří-mo působí na upínací elementy (31, 32) je různě vel-ká, 14
5. 5. Použití upínacího zařízení podle jednoho nebo ně-kolika z předcházejících nároků nebo jednoho z ná-roků 8 nebo 9 na bezhrotém loupacím stroji (l) přednebo za otočnou nožovou hlavou (26)»
6. 6. Loupači stroj podle nároku 5 s upínacím ústrojím vy-tvořeným jako zasouvací ústrojí s kladkami, u kte-rého jsou jednak upraveny přepravní kladkové upína-cí elementy na saních, které jsou proti sobě navzá-jem upnuty prostřednictvím nejméně jednoho válce akumulátoru energie, jednak jsou oba kladkové upínacíelementy jedné dvojice při procesu upínání pohybli-vé v příčném směru vzhledem k podélné ose obrobku a jednak jsou upravena synchronizační ústrojí prosynchronizaci saní s kladkovými upínacími elementy,vyznačující se tím, že jeden klad-kový upínací element (31) je přitlačován válcem (42)akumulátoru energie částečně zprostředkovaně přessynchronizační ústrojí (90)«
7. 7. Loupači stroj podle nároku 6, vyznačují-cí se tím, že je opatřen přestavovacímústrojím (94) pro přestavování upnuté polohy upnu-tého obrobku (21).
8. 8. Upínací zařízení pro záměrné upínání různě velkýchobrobků podle nároku 1, vyznačujícíse tím, že<;synchronizační ústrojí (90) . aupínací prostředky vytvářejí různé větve.
9. 9. Upínací zařízení pro záměrné upínání různě velkýchobrobků podle nároku 1 nebo nároku 8, vyzná- - 15 - čující se tím, že v příčné rovině upí-naného obrobku (21) jsou upraveny jen dva navzájemdiametrálně na obrobku (21) protilehlé upínací ele-menty (31, 32)o