CS209076B1 - Pohon vřetena obrábacích strojov - Google Patents

Abstract

Riešeným problémom je nahradit’ komplikovaná konštrukciu pohonov hlavných vretien obráběcích strojov pozostávajúcuz elektromotora, převodovky, předlohy, převodu na vřeteno jednoduchým riešením so širokým rozsahom otáčok. Namiesto tradičných prvkov pohonov je vytvořený vřeteník, ktorý je alternativou regulačného motora, ktorého hriadel tvoří vřeteno obrábacieho stroja.

Description

(54) Pohon vřetena obrábacích strojov

Riešeným problémom je nahradit’ komplikovaná konštrukciu pohonov hlavných vretien obráběcích strojov pozostávajúcu z elektromotora, převodovky, předlohy, převodu na vřeteno jednoduchým riešením so širokým rozsahom otáčok.

Namiesto tradičných prvkov pohonov je vytvořený vřeteník, ktorý je alternativou regulačného motora, ktorého hriadel tvoří vřeteno obrábacieho stroja.

Predmet vynálezu sa týká pohonu vretien obrábacích strojov so širokým rozsahom otáčok, najma sústruhov, teda vretien nesúcich obrobok, ale tiež vretien nesúcich nástroj, napr. u frézok, vřtačiek, vyvrtávačiek brúsok a pod.

Vretená obrábacích strojov so širokým rozsahom měnitelných otáčok sú v súčasnosti poháňané zvyčajne asynchrónnym elektromotorom, ktorého krútiaca sila sa prenáša na hoře uvedené vretená cez prevodovú skriňu, slúžiacu na změnu výstupných otáčok v širšom rozsahu pomocou presúvania ozubených kol, připadne spoj ok. Výstupné otáčky pre vodo vej skrine sa ďalej na vretená prenášajú buď remeňovým, alebo ozubeným prevodom.

Takýto náhon vretien je značné komplikovaný so značným množstvom mechanicky namáhaných súčiastok s nutnosťou dokonalého mazania a chladenia, so značnými vólami medzi jednotlivými článkami převodu a značnými stratami v pasivných odporoch. Tieto převody sú hlavně priestorovo velmi náročné, značné sťažujú a tým aj predlžujú projektové riešenie výrobkov a vyznačujú sa vysokou pracnosťou v sériovéj výrobě.

Dalšia, modernejšia koncepcia náhonu vretien je riešená pomocou jednosměrných elektromotorov riadených tyr. meničmi s měnitelným počtom otáčok za jednotku času, ktorých krútiaca sila sa na vřeteno prenáša cez předlohová převodovku za tým účelom, aby sa vhodné upravil výstupný výkon motora. Ďalej sa krútiaca sila z předlohy na vřeteno prenáša opáť ozubeným, alebo remeňovým prevodom.

Nevýhody tohoto riešenia spočívajú vo vysokej pracnosti a nákladovosti výroby, v priestorovej náročnosti. Okrem toho sa nekryjú možnosti takéhoto pohonu z hladiska krútiaceho momentu á výkonu s potřebami obrábania (napr. nízké otáčky — malý moment a pod.)

Uvedené nedostatky odstraňuje vynález pohonu vřetena obrábacích strojov so širokým rozsahom plynule měnitelných otáčok, ktorého podstata spočívá v tom, že vřeteno s nehýbne upevněnou kotvou je umiestnené v uložení prednom a uložení zadnom, spojenom přepážkou opatřenou větracími otvormi s plášťom vreteníka, ktorého vnútorná časť je opatřená vinutím, pričom chladenie vinutia a ložísk je zabezpečené ventilátorom, ktorého otáčky sú určené tepelným stavom uloženia vřetena a vinutia elektromotora.

Výhodou riešenia podlá vynálezu je v podstatné nižších nadobúdajúcich nákladoch, v jednoduchosti konštrukcie, v odbúraní převodových mechanizmov — ozubených kolies, presúvačov, spojok, remeňov — v odbúraní mazania a pod. Okrem toho čas potřebný na teplotnú stabilizáciu stroja je podstatné kratší ako u klasického prevedenia. V porovnaní s konvenčným riešením má ďalšie výhody, ktoré spočívajú v nižšej hlučnosti a poruchovosti, vyššej životnosti, v možnostiach presriejšieho polohovania vřetena pri obrábacích centrách.

Zavedením tohoto riešenia sa ulahčuje aplikácia adaptívneho riadenia na obrábacích strojoch, čo umožňuje priame snímanie výkonu náhonového motora, a v závislosti na zistenej hodnotě reznej sily automatickú reguláciu otáčok vřetena pomocou tyristorového meniča frekvencie napájacieho prúdu príp. napátia vinutia statora napr. drápového, resp. ventilového motora, ktoré sa pre tieto účely hodia.

Chladenie uloženia vřetena a vinutia motora zabezpečené ventilátorom, ktorého lopatky sú umiestnené na kotúči tvoriacom rotor elektromotora, ktorého otáčky sú plynulé měnitelné v závislosti na teplote vinutia motora resp. uloženia vřetena, umožňuje zabezpečenie tepelnej stabilizácie vreteníka počas pracovného režimu.

Alternativy riešenia sú znázorněné na priloženom výkrese kde obr. 1 představuje schématický náčrtok pohonu dutého vřetena, vhodného pre sústruhy, brúsky na gulato a obr. 2 představuje schématický náčrtok náhonu vretien vhodných pre frézky, vrtačky, vyvrtávačky, obrábacie centrá, rózne jednoúčelové stroje atď.

Obe vyobrazepia predstavujú vretená v řeze.

K vřetenu 11 je nehýbne připojená kotva 12. S plášťom 14 vreteníka je taktiež neotočne spojené vinutie 13 tvoriace stator elektromotora. Vřeteno 11 je v zadnom uložení 15 a prednom uložení 16 umiestnené tak, že je kotva 12 v osovom smere presne naproti vinutiu 13. Predné uloženie 16 a zadné uloženie 15 sú s plášťom 14 spojené přepážkami 18. Na zadnej prepážke 18 je upevněná cievka 21 tvoriaca vinutie kotúčového elektromotora. Rotorom patriacim k tejto cievke 21 je radiálny kotúč lopatkového kolesa 19, ktoré je na vřetene 11 uložené volnoběžným uložením 20. Na konci_xvřetena 11 je upevněné sklučovadlo 17, do ktorého sa upíná obrobok, alebo upínacie púzdro 25 do ktorého sa upíná u obrábacích strojov režný nástroj. Přepážky 18, lopatkové koleso 19 a vinutie 13 sú opatřené chladiacimi otvormi 23 usměrňuj úce prúd chladiaceho vzduchu vznikajúceho činnosťou lopatkového kolesa 19 na zdroje tepla vo vřeteníku. Teplota v miestach najintenzívnejšej tvorby tepla t. j. v prednom uložení 16, zadnom uložení 15 a vinutí 13 je sledovaná tepelnými snímačmi 22, ktorých impulzy slúžia na reguláciu meniča, ovládajúceho otáčky lopatkového kolesa 19. Plášť 14 vreteníka je k ložku 24 obrábacieho stroja připevněný skrutkami, na obrázkoch neznázomenými.

Realizáciu náhonov vretien 11 umožňuje úspěšný vývoj elektromotorov nových typov, například tyristorom ovládaných, t. z. drápových, resp. ventilových elektromotorov pre striedavé napátie, u ktorých je možné vhodným dimenzováním obsiahnuť všetky potřebné režné sily obrábacích strojov. Je však nutné upraviť plášť 14 vreteníka tak, aby aj esteticky vhodné doplňoval celkový design stroja.

Claims (4)

1. PREDMET

   1. Pohon vřetena obrábacích strojov vyznačený tým, že vřeteno (11) s nehýbne připevněnou kotvou (12) má vo svojom prednom uložení (16) a zadnom uložení (15) vytvorenú přepážku (18), ktorá je spojená s plášťom (14) vreteníka, opatřeným na vnútornej straně vinutím (13).
2. 2. Pohon vřetena podTa bodu 1 vyznačený tým, že na vřetene (11) je vo vornobežnom uložení (20) ventilátorové koleso (19) tvoriace rotor diskového elektromotoru, ktorého plochá cievka (21) je upevněná na prepážke (18).

   VYNALEZU
3. 3. Pohoň vřetena podlá bodu 1 a 2 vyznačený tým, že přepážky (18), ventilátorové koleso (19) a vinutie (13) sú opatřené sústavou chladiacich otvorov (23).
4. 4. Pohon vřetena podlá bodov 1 až 3 vyznačený tým, že v prednom uložení (16), zadnom uložení (15) a vinutí (13) sú umiestnené tepelné snímače (22) přepojené s automatickým regulátorom počtu otáčok kolesa (19) ventilátora.