CS219453B1 - Vrtací jednotka s elektrickým pohonem - Google Patents

Description

Vynález se týká vrtací jednotky s elektrickým pohonem, pneumatickým posuvovým zařízením a hydraulickou brzdou.

Je známo mnoho druhů vrtacích jednotek, které je možno spojovat do skupin pro současné vrtání. Nejobvyklejší jsou vrtací jednotky celkem jednoduchého uspořádání, u kterých se z jednoho přívodu tlakového vzduchu pohání píst, jímž se posouvá vrtací jednotka do řezu a současně se tlakovým vzduchem pohání vzduchový motorek, který zajišťuje řezný pohyb vrtacího nástroje. Toto uspořádání má mnoho nevýhod. Je topředevším velká spotřeba tlakového vzduchu, která se zvláště nepříznivě projevuje při spojení více vrtacích jednotek pro současné vrtání, což je hlavní účel, ke kterému se vrtací jednotky používají.

Při spojení více vrtacích jednotek pro současné vrtání je třeba pořizovat velké vzduchové tlakové zásobníky pro vyrovnávání nárazového odběru tlakového vzduchu z tlakové sítě. I přes toto opatření dochází při současné práci soustavy vrtacích jednotek ke kolísání tlaku, což má za následek nejen nerovnoměrné otáčení vzduchových motorů, ale i obtížné seřízení rychlosti posuvu nástroje do záběru. Regulace otáček vzduchového motorku bez ztráty výkonu je obtížná. Proto se regulace vzduchového motorku provádí pouze změnou jeho zatížení při vrtání. To znamená, že se zvyšuje nebo snižuje velikost posuvu. Tím se však naruší požadované závislosti mezi skutečnou rychlostí vrtacího nástroje a požadovanou řeznou rychlostí, která se pro každý materiál pohybuje v daných mezích.

Při dodržení těchto závislostí se nástroj opotřebuje minimálně. Naopak, při porušení těchto závislostí se vrtací nástroj rychle otupí. Potom je nutná častější výměna otupeného nástroje a jeho přebroušení. Tím stoupají nároky na údržbu vrtacích jednotek i náklady na údržbu nástrojů. Další velkou nevýhodou je, že dochází k zasekávání nástroje při vrtání průchozích otvorů. Velká hlučnost při obrábění nepříznivě ovlivňuje pracovní prostředí.

Jsou známé též vrtací jednotky s elektricky poháněným vrtacím vřetenem, u nichž se posuv do řezu provádí hydraulickým válcem opatřeným ventilem pro regulaci průtočného množství pracovní tekutiny. Některé vrtací jednotky jsou vybaveny ústrojím pro změnu rychlosti posuvu během délky jednoho zdvihu. Tím se umožní rychlé přiblížení nástroje k obrobku a zkrátí se strojní časy. Změna rychlosti posuvu se využívá též při použití složených nebo stupňovitých nástrojů, vyžadujících různé rychlosti posuvu. Řízení posuvové rychlosti se obvykle provádí škrcením tlakového vzduchu připrovádí škrcením tlakového vzduchu přiváděného pod pneumatický válec. Tyto vrtací jednotky jsou ve srovnání s vrtacími jednotkami poháněnými pouze vzduchem výhodnější. Jejich nevýhodou je, že konstrukce je složitější, jednotlivé součásti jsou náročnější na výrobu, výrobní náklady jsou vyšší. Plynulá regulace posuvu vpřed u těchto vrtacích jednotek obvykle chybí.

Tyto nedostatky odstraňuje vrtací jednotka s elektrickým pohonem, pneumatickým posuvovým zařízením a hydraulickou brzdou podle vynálezu. Vrtací jednotka má k pístu prvního válce spojeného s přívodem tlakového vzduchu připojen poháněči elektromotor opatřený upínací hlavicí. Ve třetím válci naplněném olejem je třetí píst, v němž je umístěn zpětný ventil. Podstata vynálezu spočívá v tom, že mezi prvním válcem a třetím válcem je umístěn druhý válec, jehož osa je totožná s osou prvního válce a třetího válce. Všechny tři válce jsou od sebe odděleny přepážkami. Přepážkami prochází dutá pístnice, která je pevně spojená s prvním pístem v prvním válci. První válec je oddělen první přepážkou od druhého válce. Vnitřní válcový prostor druhého válce mezi první přepážkou a druhým pístem je spojen vzduchovým kanálem s rozváděčem.

Vnitřní válcový prostor ve druhém válci mezi druhým pístem a druhou přepážkou je spojen výfukovým otvorem s atmosférou. Vnitřní válcové prostory na obou stranách třetího pístu ve třetím válci jsou vzájemně propojeny přes škrticí ventil. První vývod Škrticího ventilu prochází zátkou uzavírající třetí válec. V zátce je odvzdušňovací šroub, otvor pro připojení doplňovacího ventilu a středový otvor pro dutou pístnici. Pístnice je opatřena raménkem spínačů. Na raménku spínačů je vypínací doraz pro vypínač poháněcího motoru a přesouvací doraz ventilu vzduchového rozváděče.

Výhodou vrtací jednotky podle vynálezu je, že umožňuje přesně nastavit otáčky i posuv vrtacího nástroje. Tím zajišťuje optimální řezné podmínky, při kterých dochází k minimálnímu opotřebení nástroje. Vrtací jednotka je vytvořena jako kompaktní tandemové uspořádání všech tří částí, to je pohonu, posuvu i regulace. Všechny tři válce jsou uspořádány v řadě za sebou a mají stejný vnější i vnitřní průměr. Radu společných znaků jako rozměrů a tolerancí pro obrábění vykazují kromě válců též písty a přepážky. Počet součástí, které jsou rozměrově i tolerančně blízké, stoupá, čímž klesají nároky na rozmanitost obrábění. Cena obrábění se relativně snižuje.

Vrtací jednotka je spolehlivá funkčně a jednoduchá jak svou konstrukcí, tak vnějším vzhledem. Ve srovnání se vzduchovými jednotkami poháněnými vzduchem se sníží potřeba tlakového vzduchu a nedochází k velkým výkyvům tlaku v tlakovací síti. Není proto potřeba instalovat velké vyrovnávací tlakové zásobníky. Zajištění optimálních řezných podmínek se odstraní zasekávání vrtačky při dovrtávání průchozích otvorů. Snížené opotřebování nástroje i nasazení více vrtacích jednotek na jednu operaci má za následek úsporu pracovních sil. Vrtací jednotka je schopna nahradit rozměrově větší sloupové vrtačky. Snižuje hlučnost a zlepšuje pracovní prostředí. Je možno ji vyrobit z dostupných materiálů a součástí za relativně nízké výrobní náklady. Tím se nahradí dovoz srovnatelných výrobků ze zahraničí a zajistí se úspora valut.

Příklad uspořádání vrtací jednotky podle vynálezu je znázorněn schematicky v osovém řezu na výkresu. Těleso jednotky sestává ze tří válců 3, 7, 9, které na sebe vzájemně navazují, jsou v podstatě stejného průměru. Osou všech válců 3, 7, 9 prochází dutá pístnice 5 s písty 4, 6, 8. Vnější čelo prvního válce 3 je otevřené. Prostor mezi prvním válcem 3 a mezi druhým válcem 7 je oddělen první přepážkou 26. Prostor mezi druhým válcem 7 a mezi třetím válcem 9 je oddělen druhou přepážkou 27. Vnější čelo třetího válce 9 je uzavřeno zátkou 28.

V obou přepážkách 26, 27 a v zátce 28 jsou osové otvory, kterými suvně prochází dutá pístnice 5.

Mezi vnějším válcovým povrchem duté pístnice 5 a mezi vnitřní válcovým povrchem osových otvorů jsou v přepážkách 26, 27 vnitřní těsnicí kroužky. Jeden konec duté pístnice 5, ten který je v prostoru prvního válce 3, je pevně spojen s prvním pístem 4. První píst 4 je v prvním válci 3 uložen suvně. K vnějšímu čelu pístu 4 je připevněn poháněči elektromotor 1 s převodovou skříní. Za převodovou skříní je upínací hlavice 2 pro vrtací nástroj.

Těleso pohánějícího elektromotoru se při vrtání částečně z prvního válce 3 vysouvá. Prostor, který se nachází v prvním válci 3 mezi vnitřním čelem prvního pístu 4 a mezi první přepážkou 26 je spojen prvním vzduchovým kanálem 24 přes vzduchový rozváděč 23 s přívodem 22 tlakového vzduchu. S přívodem 22 tlakového vzduchu je přes vzduchový rozváděč 23 spojen druhým vzduchovým kanálem 21 prostor, který se nachází ve druhém válci 7, mezi první přepážkou 26 a mezi čelem druhého pístu 6. Druhý píst 6 je rovněž pevně spojen s dutou pístnici 5 a je ve druhém válci 7 uložen suvně. Prostor mezi čelem druhého pístu 6 a mezi první přepážkou 27 ve druhém válci je spojen výfukovým otvorem 19 s atmosférou. Třetí válec 9 je naplněn kapalinou a je v něm suvně uložen třetí píst 8, který je rovněž pevně spojen s dutou pístnici 5.

Mezi vnitřním válcovým povrchem třetíhi válce 9 a vnějším válcovým povrchem třetího pístu 8 je v obvodovém vybrání třetího pístu 8 těsnicí kroužek. Ve třetím pístu je uložen též zpětný ventil 10. Prostory na obou stranách třetího pístu 8 jsou vyplněny kapalinou, například olejem a jsou propojeny přes regulační škrticí ventil 14.

V zátce 28 je otvor pro odvzdušňovací šroub

16. Dále je v zátce 28 otvor pro připojení vyrovnávací nádržky 12, která je opatřena doplňovacím ventilem 11. Druhý konec duté pístnice 5, který je nad zátkou 28 vně jednotky, je opatřen raménkem 15 spínačů. K raménku 15 spínačů je připevněn seřiditelný vypínací doraz 17, který ovládá elektrický vypínač 18 upevněný na tělese jednotky.

Dále je na raménku 15 spínačů upevněn seřiditelný přesouvací doraz 20, který přestavuje ovládací prvek vzduchového rozváděče 23, který je upevněn rovněž na tělese jednotky. Pohánějící elektromotor 1 je spojen přívodem 13 elektrického proudu přes elektrický vypínač 18 s elektronickým měničem 25 otáček. Elektronický měnič 25 otáček je připojen k síťovému napětí. Přívod 13 elektrického proudu k pohánění elektromotoru 1 prochází dutou pístnici 5. První válec 3 spolu s prvním pístem 4 a vzduchovým rozváděčem 23 a prvním vzduchovým kanálkem 26 zajišťuje funkci „posuv vpřed”, to je pohyb poháněcího elektromotorku s převodovou skříní a upínací hlavicí 2 směrem k obráběnému předmětu. Druhý válec spolu s druhým pístem 6 a druhým vzduchovým kanálem 21 zajišťuje funkci „posuv zpět”. Třetí válec 9 spolu se třetím pístem škrticím ventilem 14 slouží jako hydraulická — plynule regulovatelná brzda posuvu vpřed.

Změna objemu kapaliny při pohybu třetího pístu 9 se eliminuje kapalinou z vyrovnávací nádržky 12, která obsahuje též doplňovací ventil 11 pro doplňování kapaliny, vynesené z hydraulické brzdy netěsnostmi. Regulace „posuv vpřed” se provádí škrcením průtoku kapaliny ve škrticím ventilu 14. Při zpětném posuvu protéká kapalina ve třetím válci 9 z prostoru nad třetím pístem 8 do prostoru pod ním přes zpětný ventil 10 umístěný ve třetím pístu 8. Pro odvzdušnění brzdového systému slouží odvzdušňovací šroub 18. Ovládací vzduchový rozváděč 23 je vybaven jednak tlačítky pro ruční spouštění jednotky a pro její vrácení do výchozí polohy a jednak je vybaven přípojkou pro hromadný start i více jednotek současně.

Tyto prvky jsou na výkrese znázorněny. Seřiditelný vypínací doraz 17 ovládá elektrický vypínač 18 a zajišťuje tak zapínání poháněcího elektromotorku 1 při posuvu vpřed a jeho* vypínání, když se vrtací jednotka dostává do základní polohy. Základní poloha je ta, ve které je jednotka jak při začátku operace, tak při jejím ukončení. Počet otáček poháněcího elektromotorku 1 se řídí v závislosti na druhu opracovaného materiálu a na velikosti posuvu elektronickým měničem 25 otáček. Jestliže se nepožaduje regulace otáček, potom se přívod 13 elektrického proudu zapojuje přímo do sítě.

Vrtací jednotka pracuje takto. Ve výchozí poloze, která je také konečnou polohou, je dutá pístnice 5 spolu se všemi třemi písty 4, 6, 8 v horní úvrati. Vypínací doraz 17 při tom doléhá na elektrický vypínač 18 a drží ho ve vypnuté poloze. Poháněči el-ektromo219453 motor 1 je zasunut maximálně v prvním válci 3 a neotáčí se.

Posuv poháněcího elektromotoru 1 spolu s upínací hlavicí 2 a nástrojem ve směru vpřed se provádí přestavením ovládacího vzduchového rozváděče 23 do polohy, ve které je propojen přívod 22 tlakového vzduchu s prostorem nad prvním pístem 4, v prvním válci 3. Působením tlakového vzduchu se pohybuje první píst 4 v prvním válci 3 směrem k obráběnému předmětu. Spolu s prvním pístem 4 se pohybuje také dutá pístnice 5, která s sebou unáší druhý píst 6, třetí píst 8, paháněcí elektromotor 1 s upínací hlavicí 2 a s vrtákem. Současně se pohybuje směrem k obrobku také raménko 15 spínačů spolu s vypínacím dorazem 17 a s přesouvacím dorazem 20. Jakmile opustí vypínací doraz 17 tlačítko vypínače 18, spustí se poháněči elektromotor 1 a upínací hlavice 2 s vrtákem se začne otáčet.

Při pohybu vpřed je prostor pod druhým pístem 6 ve druhém válci 7 spojen přes vzduchový rozváděč 23 s atmosférou a tlak nad druhým pístem 6 ve vzduchovém válci 7 se vyrovnává výfukovým otvorem 19. Třetí píst 8 ve třetím válci 9 vytlačuje kapalinu z prostoru pod třetím pístem 8 přes škrticí ventil 14 do prostoru nad třetí píst 8. V nastavené dráze uvolní vypínací doraz 17 elektrický vypínač 18. Tím se sepne obvod poháněcího elektromotoru 1 s převodovkou a nástroj upnutý v upínací hlavici 2 se počne otáčet. Po dosažení požadované hloubky vrtání, která se nastaví přesouvacím dorazem 20, dolehne spodní konec přesouvacího dorazu na ventilek na vzduchovém rozváděči 23. Rozváděč 23 se přestaví do polohy pro posuv zpět. Stejnou funkci je možno provést nezávisle na přesouvacím dorazu 20 stisknutím ručního tlačítka „posuv zpět”, které je na rozváděči 23, a které není na výkrese znázorněno.

Přesunutím vzduchového rozváděče 23 do polohy, ve které zajišťuje funkci „posuv zpět”, přichází tlakový vzduch z přívodu 22 pod druhý píst B ve druhém válci 7. Působením tlakového vzduchu se posouvá zpět druhý píst 6 a spolu s ním i dutá pístnice 5, první píst 6 ve druhém válci 7. Působením tlakového vzduchu se posouvá zpět druhý píst 6 a spolu sním i dutá pístnice 5, první píst 4, poháněči elektromotor 1 upínací hlavice 2, první píst 8, raménko 15 spínačů a oba přestavitelné dorazy 17, 20. Vzduch nad prvním pístem 4 v prvním válci 3 se vytlačuje přes vzduchový rozváděč 23 do atmasféry. Vzduch v prostoru nad druhým pístem 6 ve třetím válci 7 se vytlačuje do atmosféry otvorem 19. Kapalina z prostoru nad třetím pístem 8 ve třetím válci 9 prochází zpětným ventilem 10 do prostoru pod třetí píst 8. Rychlejšímu průtoku účinně napomáhá působení vyrovnávací nádržky

12. V nastavené poloze, obvykle těsně před dosažením výchozí polohy, dolehne přestavitelný vypínací doraz 17 na tlačítko elektrického vypínače 18. Tím odpojí přívod 13 proudu k obvodu poháněcího elektromotorku 1 a poháněči elektromotorek 1, převodová skříň, upínací hlavice 2 s nástrojem se zastaví.

Vynálezu se využije u vrtacích jednotek se vzduchovým posuvem.

Claims (1)

1. Vrtací jednotka se elektickým pohonem, pneumatickým posuvovým zařízením a hydraulickou brzdou, která má k pístu prvního válce spojeného s přívodem tlakového vzduchu připojen poháněči elektromotor opatřený upínací hlavicí a ve třetím válci naplněném olejem je třetí píst, v němž je umístěn zpětný ventil, vyznačující se tím, že mezi prvním válcem (3) a třetím válcem (9)' je druhý válec (7), jehož osa je totožná s osou prvního válce (3] a třetího válce (9), kde všechny tři válce (3, 7, 9) jsou oddělené přepážkami (26, 27), jimiž prochází dutá pístnice (5) pevně spojená s prvním pístem (4) v prvním válci (3), který je oddělen první přepážkou (20) od druhého válce (7), jehož vnitřní válcový prostor mezi první přepážkou (26) a druhým pístem (6) je spojen vzduchovým kanálem (21) s rozdělovačem (23), zatímco vnitřní válcový prostor mezi druhým pístem (6) a druhou přepážkou (27) ve druhém válci (7) je spojen výfukovým otvorem (19) s atmosférou a vnitřní válcové prostory na obou stranách třetího pístu (8) ve třetím válci (9) jsou vzájemně propojeny přes škrticí ventil (14), jehož první vývod prochází zátkou (28) uzavírající třetí válec (9), ve kterém je odvzdušňovací šroub (16), otvor pro připojení doplňovacího ventilu (11) a středový otvor pro dutou pístnicí (5) opatřenou raménkem (15) spínačů, na němž je vypínací doraz (17) pro vypínač (18) poháněcího motoru (1) a přesouvací doraz (20) ventilu vzduchového rozváděče (23).