CS249109B2 - Method of solid body's surface abrasion following by means of rotating body and device for application of this method - Google Patents

Description

Vynález se týká sledování oděru povrchu pevně stojícího tělesa, například čelisti lunety stroje pro broušení otáčejícího se hřídele, které je vystaveno přitlačováním na otáčející se těleso opotřebení oděrem v pravidelných pracovních cyklech, a to v rámci tloušťky povrchové vrstvy. Vynález se vztahuje na způsob tohoto sledování, jakož i na zařízení pro provádění tohoto způsobu.

Je známo, že plochy pevně stojícího tělesa, například nástroje, doléhající na otáčející se obrobek, jsou podrobeny opotřebení oděrem, takže tyto plochy nástroj stálým obnovováním soustavně zkracují. Při značném přítlačném tlaku, daném provozními podmínkami, který je zapotřebí u čelistí lunety pro axiální vyrovnání obrobku, například broušeného hřídele, který se při broušení otáčí, je toto zkrácení také příslušně veliké. Vzhledem k tomu, že obzvláště u čelistí lunety nedodržení stanovené délky již o několika mikronů zpochybňuje bezchybný brusný postup obrobku, například broušeného hřídele, je žádoucí, aby byly zvláště pozorovány části ploch, doléhající na obrobek. Tyto části, vystavené opotřebení odběrem, určují hodnoty pro zkrácení čelistí lunety.

Bylo proto již navrženo opatřit tyto plochy tvrdou, oděruvzdornou vrstvou materiálu. Takové opatření však nevylučuje, aby nemusely být čelisti lunety čas od času vyměňovány za nové v důsledku působení ostatních zařízení podle zcela empirických znalostí o vlastnostech materiálu, velikosti a jiných faktorů opracovávaného obrobku, přičemž jsou především rozhodující zkušenosti obsluhy.

Správná funkce příslušných částí strojů upravených podle výše uvedeného známého stavu techniky je tak závislá na pravidelnosti a pečlivosti kontroly. Není zajištěno samočinné odstraňování nebo alespoň signalizování poruchových stavů, takže nepřijde-li kontrola v pravý čas, eviduje a odstraňuje pouze zjištěné závady, které mají za následek výrobu řady zmetků.

Uvedené nedostatky odstraňuje vynález jehož podstatou je způsob sledování oděru povrchu pevného tělesa, které je vystaveno přitlačováním na otáčející se těleso opotřebení oděrem v pravidelných pracovních cyklech, a to v rámci tloušťky povrchové vrstvy, který se podle vynálezu vyznačuje tím, že se ve směru kolmém na sledovaný povrch zasouvá do nitra pevného tělesa pohyblivý referenční dílec, přičemž se při překročení předem dané zasouvací dráhy referenčního dílce, která odpovídá tloušťce sledované povrchové vrstvy, vydá elektrický signál, a při zpětném pohybu, referenčního dílce, zasunutého do nitra pevného tělesa, do· jeho výchozí polohy se měří dráha, kterou referenční dílec urazí při svém zpětném pohybu, a tato, dráha se srovnává s dolní prahovou hodnotou a zjistí-li se menší hodnota, než je prahová hodnota, vydá se rovněž elektrický signál, přičemž jako prahová hodnota se volí vzdálenost, která je nejméně rovna statisticky zjištěnému největšímu oděru vnějšího konce referenčního dílce, odpovídajícímu jednomu pracovnímu cyklu otáčejícího se tělesa.

Tento způsob umožňuje samočinně signalizovat poruchové stavy, takže dovoluje okamžitě reagovat na zjištěnou poruchu výměnou opotřebených částí, popřípadě zastavení pracovního chodu, než obsluha může přikročit k výměně součástí.

Způsob je možno aplikovat na zařízení pro sledování oděru povrchu pevného tělesa, které se vyznačuje tím, že pevné těleso má v sobě vytvořeno vrtání, probíhající kolmo na jeho povrch a na povrch otáčejícího se tělesa, a v tomto vrtání je zasunut posuvný měřicí čep, opřený na dně vrtání o tlačnou pružinu, přičemž na dně vrtání je dále umístěn koncový vypínací kontakt pro vypínání zařízení, a na stěně vrtání jsou umístěna měřicí čidla pro měření zpětné posuvové dráhy měřicího čepu do jeho výchozí polohy, přičemž tato měřicí Čidla jsou spojena se srovnávacím a vyhodnocovacím ústrojím, jehož výstup je spojen se signálním ústrojím, přičemž měřicí čidla leží ve stejné vzdálenosti od vnější hraniční roviny sledované povrchové vrstvy, jako koncový vypínací kontakt od vnitřní hraniční roviny sledované povrchové vrstvy, přičemž pro délku měřicího čepu platí rovnice So = S-j- AS,„ kde /\S_t, znamená n-násobek statisticky zjištěného největšího oděru hlavy měřicího čepu, který odpovídá úplnému oděru sledované tloušťky povrchové vrstvy mezi oběma hraničními rovinami, kde n značí číslo větší než 1.

Zařízení podle vynálezu umožňuje signalizovat včas opotřebení povrchové vrstvy pevného tělesa, a to dvoustupňovou signalizací. Při normální funkci zařízení dochází při opotřebení povrchové vrstvy k sepnutí koncového vypínacího kontaktu. Současně je při každém vysunutí měřicího čepu měřena zpětná dráha, kterou vnitřní konec čepu urazí mezi zasunutou polohou a vysunutou polohou, .a je-li tato nižší než prahová hodnota, je tento stav signalizován. Tato signalizace umožňuje evidovat opotřebení povrchové vrstvy pevného tělesa i v situacích, že pro, větší opotřebení a tedy zkrácení měřicího čepu tento již nedosáhne na koncový vypínací kontakt, a současně poskytne informaci o tom, že čep je opotřebením jeho hlavy natolik zkrácen, že musí být vyměněn za nový.

Podle výhodného provedení vynálezu jsou měřicí čidla dotykového čidla. Stejně tak mohou být řešena i jako induktivně nebo kapacitně působící čidla.

Hlava měřicího čepu je s výhodou vyrobena z materiálu, jehož odolnost proti oděru je nejméně tak velká, jako je odolnost povrchové vrstvy pevného tělesa.

Vynález je blíže vysvětlen v následujícím popise na příkladě provedení s odvoláním na přiložený výkres, ve kterém obr. 1 znázorňuje řez vrtáním pevného tělesa s dosud neopotřebeným novým měřicím čepem, který je plně vysunut z vrtání v důsledku nepřítomnosti otáčejícího se tělesa, obr. 2 řez při následujícím stavu, kdy měřicí čep je zatlačen do vrtání po přiložení otáčejícího se tělesa, obr. 3 řez pro stav, kdy pro opotřebení povrchové vrstvy došlo k sepnutí koncového vypínacího kontaktu, a obr. 4 řez při stavu signalizujícím potřebu výměny pevného tělesa nebo měřicího čepu při zjištění prahové hodnoty zpětné dráhy, který je pro demonstrativní účely znázorněn v mezipoloze mezi zatlačenou polohou a plně vysunutou polohu po rozepnutí pružiny.

Jak je patrno z obr. 1, má pevné těleso 1, kterým je v daném příkladě provedení čelist lunety, v sobě vytvořeno vrtání 3, probíhající kolmo na jeho povrch. Jak je zřejmé z obr. 2, je pevné těleso uzpůsobeno pro styk s otáčejícím se tělesem 9, v daném příkladě broušeným hřídelem. Vrtání 3 probíhá kolmo na povrch pevného tělesa 1 i na povrch otáčejícího se tělesa 9. Do vrtání 3 probíhá kolmo na povrch pevného tělesa 1 i na povrch otáčejícího se tělesa 9. Do vrtání 3 je zasunut měřicí čep 4, opřený na dně 5 vrtání 3 o tlačnou pružinu 6. Na dně 5 vrtání 3 je dále umístěn koncový vypínací kontakt 12 pro vypínání zařízení, když na něj dosedne konec 7 měřicího čepu 4. Měřicí čep 4 je na svém vnějším konci opatřen hlavou 8 z oděruvzdorného materiálu. Z oděruvzdorného materiálu je vyrobena rovněž povrchová vrstva 11 pevného tělesa 1 mezi vnitřní hraniční rovinou 2a a vnější hraniční rovinou 2. Kromě koncového vypínacího kontaktu 12 je dále vrtání 3 opatřeno měř. čími čidly 10, umístěnými na jeho stěně a sloužícími pro měření zpětné dráhy konce 7 měřicího čepu 4, kterou tento urazí mezi zasunutou polohou a vysunutou polohou po každém přiložení otáčejícího se tělesa 9 a uvolnění měřicího čepu 4.

Jak je patrné z porovnání obr. 1 a 2, leží měřicí čidla 10 ve stejné vzdálenosti S od vnější hraniční roviny 2 sledované povrchové vrstvy 11, jako koncový vypínací kontakt 12 od vnitřní hraniční roviny 2a této vrstvy. Měřicí čidla lil jsou spojena se srovnávacím a vyhodnocovacím ústrojím WES, jehož výstup je spojen se signálním ústrojím 13. Srovnávací a vyhodnocovací ústrojí WES je uzpůsobeno pro porovnávání dráhy zpětného posunu konce 7 měřicího čepu 4, naměřené čidly 10, s prahovou hodnotou B, a pro evidování stavu, kdy tato dráha dosáhne uvedené prahové hodnoty.

Pro stanovení délky měřicího· čepu 4 lze definovat obecnou závislost, že pro tuto délku S_o, značící délku nového' čepu v počátečním stavu, platí rovnice So = S j AS,,, kde AS, znamená n-násobek statisticky zjištěného největšího oděru hlavy 8 měřicího čepu 4, který odpovídá úplnému oděru sledované tlaušíky povrchové vrstvy 11 pevného tělesa 1 mezi oběma hraničními rovinami 2, 2a, kde n značí číslo větší než 1. Hodnota AS, sestává z proměnlivé složky A, která představuje rezervu umožňující dlouhodobou funkci zařízení tak, aby opotřebení povrchové vrstvy 11 bylo signalizováno způsobem znázorněným na obr. 3 a aby nebylo zapotřebí aktivovat signální ústrojí nebo dokonce vyměňovat měřicí čep 4, a z pevné složky reprezentované prahovou hodnotou B. Zkrácení délky AS₀ na úroveň praloové hodnoty B signalizuje rizikový stav, kdy v následujícím pracovním pochodu obráběcího stroje, jak bude vysvětleno dále, může docházet k opotřebení povrchu pevného tělesa 11 za vnitřní hraniční rovinu 2a.

Zařízení pracuje následovně. Po přiložení otáčejícího se tělesa 9 k hlavě 8 měřicího čepu 4 se čep zasune do vrtání 3 a probíhá normální pracovní cyklus obráběcího stroje. Při každé výměně obroušeného otáčejícího se tělesa 9 dojde k vysunutí měřicího čepu 8. Pokud nedojde k opotřebení povrchové vrstvy 11 pevného tělesa oděrem za vnitřní hraniční rovinu 2a, není měřicími čidly 10 a srovnávacím a vyhodnocovacím ústrojím MES při běžném vysouvání měřicího' čepu 4 zjišťován poruchový stav a i při následujícím pracovním pochodu obráběcího stroje je možné použít stále stejného pevného tělesa 1, neboť vyosení otáčejícího se tělesa, se pohybuje v povolených mezí. Jinými slovy srovnává srovnávací a vyhodnocovací ústrojí WES při každém výsuvném pohybu měřicího čepu 4 dráhu urozenou jeho vnitřním koncem 7 s prahovou hodnotou B a je-li zpětná dráha větší, je signální ústrojí 13 v klidu.

Dojde-li k opotřebení povrchové vrstvy 11 přes stanovenou mez, dotkne se v průběhu některého z pracovních cyklů obráběcího stroje vnitřní konec 7 měřicího čepu 4 koncového vypínacího kontaktu 12. Zařízení se vypne a pevné těleso 1, tj. v daném případě lunetu obráběcího stroje je nutné vyměnit za novou, mající předepsanou tloušťku povrchové vrstvy 11, která nedovoluje nežádoucí vychýlení otáčejícího se tělesa 9 z axiální polohy. K takovému vypínání zařízení periodicky dochází v průběhu práce stroje vždy po určitém počtu pracovních cyklů, a to v závislosti na opotřebení materiálu povrchové vrstvy 11 pevného tělesa 1.

I když měřicí čep 4 je na své hlavě 8 vystaven podstatně menšímu namáhání v oděru než vrstva 11 pevného tělesa 1, a to vzhledem k uložení na pružném podkladě poskytovaném tlačnou pružinou 6, takže se přítlaku otáčejícího tělesa 9 poddává, dochází v průběhu života zařízení pro sledování oděru povrchu pevného tělesa k určitému opotřebení tohoto měřicího čepu 4. Délka měřicího čepu 4 se zkracuje, takže se zkracuje postupně i míra jeho zasunutí dovrtání 3 při každém přiložení otáčejícího

4 9 1 Π Π se tělesa 9 a tedy i zpětná dráha jeho vnitrního konce 7, měřená měřicími čidly 10 při každé výměně otáčejícího se tělesa 9 za nový obrobek. Mění se tedy proměnlivá složka A Cé.ky A_S5. Na obr. 3 je tento stav, běžný pro normální dobu života zařízení podle vynálezu, vyznačen nerovnoměrností A_sn < A 4- B.

Jelikož povolené tolerance vyosení otáčejícího se tělesa 9, vymezené tloušťkou povrchové vrstvy 11 jsou zpravidla velmi úzké, nemusí při zkracujícím se měřicím čepu 4 dojít při překročení těchto tolerancí vždy ke stavu znázorněnému na obr. 3. Aby nebylo nutné předčasně vyměňovat měřicí čep 4, který je vzhledem k přesnému opracování poměrně drahou součástkou, je zařízení uzpůsobeno tak, že bez ohledu na dotyk s koncovým vypínacím kontaktem 12 dojde k signalizaci poruchového stavu měření zpětné dráhy měřicího čepu 4 měřicími čidly 10. Toto lze umožnit vhodným nastavením prahové hodnoty B. Tato hodnota může být větší, než je statisticky zjištěný největší oděr hlavy 8 měřicího čepu 4, který odpovídá úplnému oděru sledované tloušťky povrchové vrstvy 11 mezi oběma hraničními ro-

Claims (5)

1. Způsob sledování oděru povrchu pevného· tělesa, otáčejícím se tělesem, které je vystaveno opotřebení oděrem v pravidelných pracovních cyklech, a to v rámci tloušťky povrchové vrstvy, vyznačený tím, že se ve směru kolmém nn. sledovaný povrch zasouvá do nitra pevného tělesa pohyblivý referenční dílec, přičemž se při překročení předem dané zasouvací dráhy referenčního dílce, která odpovídá tloušťce sledované povrchové vrstvy, vydá elektrický signál, a při zpětném pohybu referenčního dílce, zasunutého do nitra pevného tělesa, do jeho výchozí polohy se měří dráha, kterou referenční dílec urazí při svém zpětném pohybu, a. tato dráha se srovnává s dolní prahovou hodnotou a zjistí-li se menší hodnota než je prahová hodnota, vydá se rovněž elektrický signál, přičemž jako prahová hodnota se voJí vzdálenost, která je nejméně rovna statisticky zjištěnému největšímu oděru vnějšího konce referenčního dílce, odpovídajícímu jednomu pracovnímu cyklu otáčejícího se tělesa.

2. Zařízení pro sledování oděru povrchu pevného tělesa, které je vystaveno přitlačováním na otáčející se těleso opotřebení odběrem v pravidelných pracovních cyklech, a to v rámci tloušťky povrchové vrstvy, způsobem podle bodu 1, vyznačené tím, že pevné těleso (1) má v sobě vytvořeno vrtání (3), probíhající kolmo na jeho povrch a na povrch otáčejícího se tělesa [9], a v tomto vrtání je zasunut posuvný měřicí čep [4], vinami 2, 2a. Signální ústrojí 13, které může být uzpůsobeno k vypnutí stroje jako vypínací kontakt 12, tak může být aktivováno bez ohledu na činnost koncového vypínacího kontaktu 12. Pochod zobrazený na obr. 3 je tak jištěn funkcí měřicích čidel 10.

Po určitém počtu cyklů, představujících výměnu pevného tělesa 1, dojde i ke zkrácení měřicího čepu 4 do té míry, že i po výměně pevného tělesa 1 za nové je jeho zasunutí tak malé, že při zpětném vysunutí je signalizováno dosažení prahové hodnoty B. Tento stav je na obr. 4 vyznačen rovnicí Si2 = Β. V tomto případě je nutno použít nový měřicí čep 4. Chod stroje je tak trojnásobně jištěn proti poruchám v důsledku příliš velkého opotřebení čelistí jeho lunety. Zvolí-li se prahová hodnota B jako vzdálenost, která je rovna statisticky zjištěnému největšímu oděru hlavy 8 měřicího čepu 4 na jeden pracovní cyklus otáčejícího· se tělesa 9, může v tomto krajním případě na celou dobu životnosti měřicího čepu 4 dojít k vyrobení pouze jediného obrobku s nadměrným vychýlením z axiální polohy. Po té je již samočinně signalizována porucha.

VYNÁLEZU opřený na dně vrtání (3) o tlačnou pružinu (6), přičemž na dně (5) vrtání (3) je dále umístěn koncový vypínací kontak (12] pro vypínání zařízení, a na stěně vrtání jsou umístěna měřicí čidla (10) pro měření zpětné posuvové dráhy měřicího čepu (4) do jeho výchozí polohy, přičemž tato měřicí čidla (10) jsou spojena se srovnávacím a vyhodnocovacím ústrojím (WES), jehož výstup je spojen se signálním ústrojím (13), přičemž měřicí čidla (10) leží ve stejné vzdálenosti (S) od vnější hraniční roviny (2) sledované povrchové vrstvy (11), jako koncový vypínací kontakt (12) od vnitřní hraniční roviny (2a) sledované povrchové vrstvy (11), přičemž pro délku (S_o) měřicího čepu (4) platí rovnice S., — S 4' AS„, kde AS„ znamená n-násobek statisticky zjištěného největšího oděru hlavy (8) měřicího čepu (4), který odpovídá úplnému oděru sledované tloušťky povrchové vrstvy (11) mezi oběma hraničními rovinami (2, 2a), kde n značí číslo větší než 1.

3. Zařízení podle bodu 2, vyznačené tím, že měřicí čidla (10) jsou dotyková čidla.

4. Zařízení podle bodu 2, vyznačené tím, že měřicí čidla (10) jsou induktivně nebo kapacitně působící čidla.

5. Zařízení podle bodů 2 až 4, vyznačené tím, že hlava (8) měřicího čepu (4) je vyrobena z materiálu, jehož odolnost proti oděru je nejméně tak velká, jako je odolnost proti oděru povrchové vrstvy (11).