CS240194B1 - Mikrovrtačka pro vrtáni tenkých desek - Google Patents

Abstract

Řešení se týká oboru obrábění - vrtání otvorů malých průměrů do tenkých desek a řeší problém optického středění osy vrtání vůči ose k vrtání uvažovaného otvoru, při zavěšení vrtacího vřetene s cílem vymezení boční vůle a třecích odporů. Podstata vanálezu spočívá v tom, že k horní části nosného rámu (1) s příslušenstvím je připevněn rozpěrný hranol (12), opatřený pružným závěsem (121). k němuž je uchycena výkyvná deska (51) pracovního stolu (3), opatřena vrtací podložkou (^3) se středovým otvorem (335)» pod nímž je umístěn vrtací agregát (5) s vrtákem (5p, s nímž souose je umístěn optický zaměřovači systém (4), připevněný k regulačnímu závěsu (42) nosného hranolu (12) nosného rámu (1), a v dolní části výkyvné desk^ (51) pracovního stolu (5) je našroubován dorazový šroub (5^) s dvojicí pojistných matic (36), zatímco k dolní části nosného rámu (T) s příslušenstvím je připevněna rozpěrná deska (14), sloužící k upevnění vrtacího agregátu (j>), do níž je našroubován stavěči šroub (17), opírající se o pružnou opěrku (16), předepjatou proti její spodní ploše.Tešení podle vynálezu je využitelné i v jiných oborech, například ve strojírenství v oborech týkajících se jemné mechaniky a všude tam, kde je žádoucí rychlost a přesnost vrtání při nízkých pořizovacích nákladech a současném dodržení bezpečnostních předpisů.

Description

Vynález se týká mikrovrtačky pro vrtání tenkých desek, především desek pro plošné spoje, umožňující postupné, rychlé vrtání velkého množství otvorů malých průměrů.

Pro vrtání velkého množství otvorů malých průměrů do tenkých desek, především do desek s plošnými spoji. Jsou známa zařízení různých typů, která se rozlišují jednak podle velikosti zařízení a maximálního průměru použitého vrtáku a dále podle počtu otáček a zdvihu vřetena, způsobu posuvu nástroje do řezu, přesnosti polohy oey vrtáku, robustnosti zařízení a podobně.

Velká, stabilní vrtací zařízení používaná pro vrtání zvláště velkého množství otvorů malých průměrů do tenkých desek, především do desek z křehkých materiálů, bývají vybavena pneumatickým upínáním vrtaných desek, jejich boční posuvy jsou odstupňovány po krocích - roztečích, které je možno řídit programem. Tato vrtací zařízení jsou opatřena vysokoobrátkovými vřeteny. Jelikož u desek a plošnými spoji se jedná téměř výlučně o desky z termosetu - epoxidové pryskyřice vyztužené skelnou tkaninou, u něhož vzniká při vrtání zdravotně závadný prach, jsou tato zařízení vybavena odsávacím zařízením. Výhodou těchto velkých vrtacích zařízení je, že chyba paralaxy je u nich zcela vyloučena, jelikož obraz zaměřované plochy je promítán ve zvětšeném měřítku na svislou projekční plochu se záměrným křížem a kruhy.

Nevýhodou velkých vrtacích zařízeni je skutečnost, že jejich obsluha bývá dosti namáhavá vzhledem k tomu, že při pozorováni obrazu na svislé projekční ploše - zaměřování, musí mít obsluhující pracovník značně zakloněnou hlavu, což při delší činnosti vede ke zvýšené únavě a snížení pozornosti. Zařízení tohoto druhu jsou

240 194

- 2 sice dokonalá co do výkonu, ale také velmi nákladná, rozměrná a náročná na prostor, obsluhu i údržbu; navíc jsou velmi hlučná.

Pro vrtání menších množství otvorů malých průměrů do tenkých desek z termosetických plastických hmot se používají především běžné stolní vrtačky se sklíčidly pro maximální průměr vrtáku 3 až 5 mm, vybavené nízkoobrátkovými vřeteny s jejich hrubým pákovým posuvem, bez možnosti odsávání prachu a pilin.

Nevýhodou vrtacích zařízení uvedeného druhu je skutečnost, že mimo nepřesnosti vzniklé v ložiskách vřetene a nepřesnosti poměrně velkých sklíčidel, je hlavním nedostatkem tohoto principu vrtání nemožnost přesného zaměření osy vrtáku do středu uvažovaného otvoru. Tato vlastnost - chyba, někdy též nazývaná paralaxa, vzniká při bočním pozorování hrotu vrtáku, přibližujícího se kolmo k rovině zpracovávané desky. Tato jednoduchá zařízení se někdy nouzově doplňují běžným vysavačem prachu, čímž však podstatně stoupne hladina hluku a víření prachu na pracovišti, i elektrický příkon.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje mikrovrtačka pro vrtání tenkých desek podle vynálezu, především desek s plošnými spoji, umožňující postupné a rychlé vrtání velkého množství otvorů malých průměrů, sestávající z nosného rámu s příslušenstvím, napájecího zdroje a vrtacího agregátu opatřeného ventilátorem. Podstata vynálezu spočívá v tom, že k horní části nosného rámu s příslušenstvím je připevněn rozpěrný hranol, opatřený pružným závěsem, k němuž je uchycena výkyvná deska pracovního atolu, opatřená vrtací podložkou se středovým otvorem. Pod středovým otvorem je umístěn vrtací agregát s vrtákem, s nímž souose je umístěn optický zaměřovači systém, připevněný k nosnému hranolu nosného rámu. V dolní části výkyvné desky pracovního stolu je našroubován dorazový šroub s dvojicí pojistných matic, zatímco k dolní části nosného rámu s příslušenstvím je připevněna rozpěrná deska, sloužící k upevnění vrtacího agregátu, do níž je našroubován stavěči šroub, opírající se o pružnou opěrku, předepjatou proti její spodní ploše.

240 194

- 3 Vrtací agregát je tvořen pohonnou jednotkou s kleštinou pro upevnění vrtáku, rotorem ventilátoru a krytem opatřeným vakem.

Mezi pracovní stůl a rozpěrnou desku nosného rámu a příslušenstvím je vložen tlumicí člen.

K rozpěrnému hranolu a k němu připevněnému regulačnímu závěsu je připevněn optický zaměřovači systém·

Optický zaměřovači systém je tvořen optickým zobrazovacím systémem a je připevněn horním koncem noaného ramene k regulačnímu závěsu tak, že osy vrtacího agregátu a optického zobrazovacího systému jsou totožné·

Optický zaměřovači systém je tvořea dvoučlennou lupou, jejíž čelní člen je upevněn pomocí pružného závěsu pružného ramena k regulačnímu závěsu a zadní člen je připevněn pomocí držáku k rozpěrnému hranolu nosného rámu·

Výkyvná deska pracovního stolu je opatřena zahloubením pro vrtací podložku s otvorem pro průchod vrtáku a s drážkami s otvory.

Výhoda mikrovrtačky pro vrtání tenkých desek podle vynálezu spočívá především v jejím výrazném konstrukčním zjednodušení založeném na použití pracovního stolu ve tvaru šikmé desky, výkyvné uložené na pružném závěsu za účelem vyloučení chyb vznikající při procesu vrtání, to je zejména paralaxy při zaměřování otvorů určených k vrtání, zamezení tření, vznikajícího u běž né vrtačky při axiálním pohybu vřetene, při současném vyloučení jeho pákových převodů a rovněž vymezení vlivu ložiskové vůle vřetene·

Další výhody spočívají v tom, že optický systém dvojího provedení umožňuje postupné, rychlé a přesné zaměření osy vrtáku do středu k vrtání určených otvorů. Tomu napomáhá okolnost, že zpracovávané deska může být posouvána po výkyvné desce pracovního stolu oběma rukama, přesně do žádané polohy· Tím, že

- 4 240 194 celý proces vrtání je podmíněn zvýšený® tlakem obou rukou na zpracovávanou desku, je současně zajištěna její neměnné peloha, což zabraňuje zlomení vrtáku.

Posuv vrtáku do řezu žádoucí rychlostí je zajišťován tlumicím členem, s převážně jednosměrným tlumením, vloženým mezi výkyvnou desku pracovního stolu a rozpěrnou desku nosného rámu.

Při funkci mikrovrtačky je současně zajištěno odsávání zdravotně závadného prachu a pilin ventilátorem do vaku, což zaručuje bezpečný pracovní postup.

Nosný rám se skloněným pracovním stolem je konstruován tak, aby vrtačka mohla být při práci postavena na běžný stůl a obsluhována vzpřímeně sedící osobou.

Mikrovrtačka pro vrtání tenkých desek podle vynálezu bude následovně blíže popsána v příkladném provedení s pomocí připojených vyobrazení, kde obr. 1 znázorňuje základní uspořádání mikrovrtačky při pohledu z boku, tvořené nosným rámem se zdrojem a vrtacím agregátem s odsávacím vakem ve spodní části a rozpěrným hranolem v horní části, ke kterému je výkyvné upevněn jednak pracovní stůl, na dolním konci opatřený dorazovým mechanismem a dále optický zaměřovači systém, obr. 2 znázorňuje podrobnější uspořádání mikrovrtačky podle obr. 1, s podrobněji zobrazeným výkyvným závěsem v horní částu stolu a dorazovým mechanismem v dolní části stolu a ventilátorem ve funkci odsávacího zařízení, obr. 3 znázorňuje uspořádání mikrovrtačky podle obr, 1 a 2 v půdorysu, s optickým systémem pro přímé zaměřování osy otvoru, obr. 4 znázorňuje uspořádání mikrovrtačky s optickým systémem pro zaměřování osy otvoru pomocí obrazu promítnutého na matnici při pohledu z boku,

- 5 240 194 obr. 5 znázorňuje uspořádání mikrovrtačky podle obr. 4 v půdorysu, obr. 6 znázorňuje ve zvětšeném měřítku rez výkyvnou deskou pracovního stolu v místě do ní vložené vrtací podložky v ose optického systému pro přímé zaměřování osy otvoru, obr. 7 znázorňuje ve zvětšeném měřítku pohled na uspořádání pracovního stolu mikrovrtačky v místě vrtací podložky a ve směru optické osy zaměřovacího systému, obr. 8 znázorňuje umístění tlumicího členu a převážně jednosměrným tlumením mezi pracovní stůl mikrovrtačky a rozpěrnou desku nosného rámu v bokorysu.

Mikrovrtačka pro vrtání tenkých desek, znázorněná v základním uspořádání na obr. 1, především desek s plošnými spoji, umožňující postupné a rychlé vrtání velkého množství otvorů malých průměrů, sestává z nosného rámu 1 s příslušenstvím, napájecího zdroje 2, pracovního stolu 3 s výkyvnou deskou 31, vrtacího agregátu % opatřeného ventilátorem 54 a dále optického zaměřovacího systému, znázorněném ve variantě s dvoučlennou lupou ,4a. K horní části nosného rámu 1 s příslušenstvím, tvořeným rozpěrným hranolem 12 opatřeným pružným závěsem 121 pro uchycení výkyvné desky 31 pracovního stolu 3, dále regulačním závěsem 42 pro upevnění pružného konce 411 úchytného ramena 41 a čelním členem 413 dvoučlenné lupy 4a a dále horním ramenem 43 se zadním členem 432 dvoučlenné lupy 4a. Výkyvná deska 31 pracovního stolu 2. Ó^e opatřena vybráním pro vrtací podložku 33 a otvorem 333 pro průchod vrtáku vrtacího agregátu 5® V dolní části výkyvné desky 31 pracovního stolu 3 je umístěn dorazový šroub 35. podrobněji znázorněný na obr. 2, jehož hrot 351 je opřen o předepjatou pružnou opěrku 16 pro zajištění klidové polohy pracovního stolu 3, mikrovrtačky. Na dorazovém šroubu 35 jednak našroubována dvojice pojistných matic 36, j®^ 4® znázorněno na obr. 1, 2 a 4, jejichž nastavitelná vzdálenost od horní plochy rozpěrné desky 14 vytváří pracovní zdvih mikrovrtačky; dále je na něm našroubová na matice 37, umožňující nastavení hrotu 351 dorazového šroubu 35 do roviny spodní plochy rozpěrné desky 1.4°

240 194

- 6 Na spodní ploše výkyvné desky 31 pracovního stolu 3 je namontována pružná zarážka 32 umožňující pomocí podpěry 18 snadnou aretaci výkyvné desky 31 ve zdvižené poloze zaskočením čepu 181 podpěry 18 za výstupek 321 pružné zarážky 32. jak znázorněno na obr. 2.

Optický systém 4 pro zaměřování osy vrtaného otvoru může být uspořádán ve dvojím provedení, a to bu3 jako dvoučlenná lupa 4a na obr. 1, 2 a 3, u níž je čelní člen 413 upevněn pomocí držáku 412 uchytného ramena 41 a regulačního závěsu 42 k rozpornému hranolu 12, jak je znázorněno na obr. 1, 2, 3 a 6, přičemž zadní člen 432 dvoučlenné lupy 4a je upevněn k rozpěrnému hranolu 12 pomocí horního ramene 43. nebo může být uspořádán jako optický zobrazovací systém 4b vytvořený z tubusu 442 jak znázorněno na obr. 4 a 5, obsahujícího čelní člen 443, zadní člen 444 a nad nimi umístěnou matnou projekční plochu 445. přičemž tubus 442 je připevněn k dolní části nosníku 441 nosného ranema 44 tak, že osy vrtacího agregátu % a optického systému 4b jsou totožné.

Vrtací agregát 2 znázorněný na obr. 1, 2 a 4 opatřený ventilátorem 54 je tvořen z pohonné jednotky 51 vsazené do redukčního pouzdra 15. ná jejíž hřídeli je připevněna kleština 52 sloužící k upevnění vrtáku 53 a také rotor 541 ventilátoru 54. jehož vnější část tvoří kryt 542 na jehož přírubě 543 je nasazen vak pro ukládání prachu a pilin vzniklých při vrtání desek. Prostor mezi vrtacím agregátem £ a pracovním stolem 2. j® utěsněn pružným,těsněním 544. aby ventilátor 54 nasával vzduch s prachem a pilinami, vzniklými při vrtání, pouze otvory 332. případně 333 ve vrtací podložce 33 pracovního stolu a hnal je do vaku 545 ventilátoru 54. jak znázorněno na obr. 1, 2, 4, 6 a 7.

Mezi výkyvnou desku 31 pracovního stolu £ a rozpěrnou desku 14 nosného rámu 1 s příslušenstvím může být vložen tlumicí člen 6, znázorněný na obr. 5 a 8, pro dosažení zvýšeného tlumicího účinku při stlačování výkyvné desky 31 během vrtání otvorů v desce .

- 7 240 194

Funkce mikrovrtačky závisí na tom, jaký je použit typ optického zaměřovacího systému £ - buS a dvoučlennou tlupou 4a. nebo s optickým zobrazovacím systémem 4b. Například u mikrovrtačky s dvoučlennou lupou 4a podle obr. 1, 2 a 3 se deska D určená k vrtání přiloží na horní plochu výkyvné desky 31 pracovního stolu 3, pod úchytné rameno 41 a čelním členem 413 dvoučlenné lupy £a. Posunutím desky D do polohy, při níž se kryje průsečík zaměřovácího kříže na spodní ploěe čelního členu 413 se středem otvoru v desce D určeného k vrtání a tlakem obou rukou na desku D je tato fixována vůči výkyvné desce 31 v poloze, při níž se kryje osa vrtáku 53 vrtacího agregátu 2 ⁸ osou dvoučlenné lupy 4a. Přesnost zaměření se usnadňuje druhým prvkem dvoučlenné lupy 4a. to je zadním členem 432. umístěným nad čelním členem 413 tak, aby pracovník mohl sedět při práci vzpřímeně a hledět šikmo dolů, kolmo na desku D. Výšková poloha vrtacího agregátu 2 opatřeného ventilátorem 54 se nastavuje pomocí redukčního pouzdra 15 v nosném rámu 1 s příslušenstvím a stavěcího šroubu 151. Pro lepší fixaci desky D může si pracovník pomáhat opřením palců obou rukou o opěrku. 34 na spodním okraji výkyvné desky 31 pracovního stolu 3.<>

Před začátkem vrtání se zvýšeným tlakem na desku D je nutno nejprve překonat tlak pružné opěrky 16, přeóepjaté proti spodní ploše rozpěrné desky 14 nosného rámu 1 s příslušenstvím, a nato se výkyvná deska 31 vychýlí poněkud dolů. Během tohoto malého pohybu pootočením výkyvné desky 31 zavěšené svým horním okrajem na prvním pružném závěsu 121. upevněném na rozpěrném hranolu 12 v horní části nosného rámu 1 a příslušenstvím, probíhá vlastní proces vrtánío Vychylování výkyvné desky 31 pracovního stolu 2 skončí dosednutím spodní z dvojice pojistných matic 36 na horní plochu rozpěrné desky 14.

Pro zajištění rovnoměrného posuvu vrtáku 53 během celého procesu vrtání je mezi výkyvnou deskou 31 a rozpěrnou deskou 14 nosného rámu 1 s příslušenstvím vložen tlumicí člen 6 s převážně jednosměrným, regulovatelným účinkem, založeným na principu pneumatickém, hydraulickém, třecím, či mechanickém. Regulací tlumicího

240 194 členu 6 se ovlivňuje rychlost posuvu vrtáku 53» Pracovní zdvih mikrovrtačky se nastavuje změnou mezery mezi horní plochou rózpěrné desky 14 nosného rámu 1 s příslušenstvím a dvojicí pojistných matic 36 našroubovaných na dorazovém Šroubu 35 pracovního stolu 3. Snížením tlaku na desku D se tato opět zvedne společně . s výkyvnou deskou 31. načež je možno deskou D opět posunout a zaměřit další otvor určený k vrtání. Předepnutí pružné opěrky 16 a tím i míra přitlačení desky D na horní plochu výkyvné· desky 31 .

na začátku vlastního vrtání se reguluje stavěcím šroubem lj, jak znázorněno na obr. 1 až 5. Poloha hrotu 351 dorazového šroubu 35 vůči pružné opěrce 16 se nastavuje změnou polohy stavěči matice 37 na dorazovém šroubu 35. zašroubovaného do výkyvné desky 31 pracovního stolu

Při funkci mikrovrtačky v provedení s optickým zobrazovacím systémem 4b je manipulace obdobná, dokonce ještě jednodušší.

Vrtané deska D se přiloží na horní plochu výkyvné desky 31 pod nosné rameno 44 s optickým zobrazovacím systémem 4b a posune tak, aby se zvětšený obraz otvoru určeného k vrtání objevil na matné projekční plose 445 souose se soustřednými kruhy a zaměřovacím křížem, které jsou na matnici. Další postup vrtání je shodný jako u dříve uvedené alternativy s doučlennou lupou 4a«

Při tomto konstrukčním uspořádáním odpadá u mikrovrtačky použiti jinak nutných pákových převodů a dále se vylučuje vliv ložiskové vůle vřetene a možných třecích odporů při jeho axiálním posuvu.

Souosost optického zaměřovacího systému 4 a vrtáku 53 vrtacího agregátu j se nastavuje posunem optické osy. Otáčením prvního Šroubu 423 nebo druhého šroubu 424 se posunuje osa optického systému 4 zhruba ve směru vodorovném. Současným otáčením obou těchto šroubů 423, 424 se posunuje osa optického systému 4 zhruba ve směru kolmém - uvažováno v rovině výkyvné desky 31 pracovního stolu £. Přístup k vrtacímu agregátu £ a vaku 545 ventilátoru £4 se umožní povolením obou stahovacích šroubů 13 nosného rámu 1

- 9 240 194 s příslušenstvím, čímž se uvolní rozpěrný hranol 12, takže lze celý pracovní stůl 2 zvednout do takové výše, až čep 181 podpěry 18 zaskočí do výstupku 321 pružné zarážky 32 pracovního stolu 2, jak znázorněno na obr. 2. Tím se pracovní stůl 2 aretuje. Obsluhující může po uvolnění kleštiny 52 vyměnit snadno vrták 53 _t případně i vyjmout vak 545 ventilátoru 54 k vyčištění. Po sklopení pracovního stolu 2 a utažení stahovacích šroubů 13 je mikrovrtačka opět připravena k vrtání.

Mikrovrtačka pro vrtání tenkých desek podle vynálezu je určena hlavně pro využití v malých a středních podnicích, které si samy vyrábějí desky s plošnými spoji, především pro vlastní potřebu. Mimo uvedené použití může tento druh mikrovrtačky nalézti výhodné uplatnění i v jiných oborech, například ve strojírenství v oborech, týkajících se jemné mechaniky a všude tam, kde je žádoucí rychlost a přesnost vrtání, při současném dodrženi bezpečnostních předpisů a nízkých pořizovacích nákladech. Se zřetelem na její velkou pracovní produktivitu může být uvažována jako náhradní pro zabezpečení provozu při náhlém vyřazení velkých a drahých vrtacích zařízení.

Claims (6)

1. Mikrovrtačka pro vrtání tenkých desek, především desek s plošnými spoji, umožňující postupné a rychlé vrtání velkého množství otvorů malých průměrů, sestávající z nosného rámu s příslušenstvím, napájecího zdroje a vrtacího? agregátu opatřeného ventilátorem, vyznačená tím, že k horní části nosného rámu (1) je připevněn rozpěrný hranol (12), opatřený pružným závěsem (121), k němuž je uchycena výkyvná deska (31) pracovního stolu (3), opatřená vrtací podložkou (33) se středovým otvorem (333), pod nímž je umístěn vrtací agregát (5) a vrtákem (53), s nímž souose je umístěn optický zaměřovači systém (4), připevněný k regulačnímu závěsu (42) nosného hranolu (12) nosného rámu (1), a v dolní části výkyvné desky (31) pracovního stolu (3) je našroubován dorazový šroub (35) s dvojicí pojistných matic (36), zatímco k dolní části nosného rámu (1) je připevněna rozpěrná deska (14), do· níž je našroubován stavěči šroubll7), opírající se s pružnou opěrku (16) rozpěrné desky (14)·

240 194

2. Mikrovrtačka pro vrtání tenkých desek podle bodu 1, vyznačená tím, že vrtací agregát (5) je tvořen pohonnou jednotkou (51) s kleštinou (52), rotorem (541) ventilátoru (54) a krytem (542) opatřeným vakem (545).

3. Mikrovrtačka pro·: vrtání^ tenkých desek podle bodu 1 a 2, vyznačená tím, že mezi pracovní stůl (3) a rozpěrnou desku (14) nosného rámu (1) je vložen tlumicí člen (6).

4. Mikrovrtačka pro vrtání tenkých desek podle bodu 1 až 3, vyznačená tím, že optický zaměřovači systém (4) je tvořen optickým zobrazovacím systémem (4b) a je připevněn horním koncem nosného ramene (44) k regulačímu závěsu (42) tak, áe osy vrtacího agregátu (5) a optického zobrazovacího systému (4b) jsou totožné.

5. Mikrovrtačka pro vrtání tenkých desek podle bodu 1 až 3, vyznačená tím, že optický zaměřovači systém (4) je tvořen dvoučlennou lupou (4a), jejíž čelní člen (413) je upevněn pomocí pružného- závěsu (42) a zadní' člen (432) je připevněn pomocí držáku (431) k rozpěrnému. hranolu (12) nosného rámu (1).

6. Mikrovrtačka pro vrtání tenkých desek podle bodu 1 až 5, vyznačená tím, že výkyvná deska (31) pracovního stolu (3) je opatřena zahloubením: pro vrtací podložku (33) a otvorem (333) pro průchod vrtáku (53) as drážkami (331) s otvory (332).