CS254380B1 - Univerzálnívřeteník s otočnou vřetenovou hlavou - Google Patents

Abstract

Univerzální vřeteník s otočnou vřetenovou hlavou je určen především pro obráběcí centra a automaticky řízené obráběcí stroje, ale je použitelný i pro stroje s ručním ovládáním. Těleso vřeteníku je svou zadní částí napojeno na náhonovou skříň. Na jeho přední části, skloněné pod úhlem 45° je upraven indexovací věnec, proti kterému leží indexovací věnec nástrojové hlavy. Kinematický řetězec mechanických převodů přenáší točivý moment od elektromotoru přes převodovou skříň na náhonové vřeteno, popřípadě na natáčecí zařízení. Součástí univerzálního vřeteníku je uvolňovací, nadzvedávací a pootáčecí mechanismus a dále i mechanismus pro zapolohování vřetena, umožňující automatickou výměnu nástrojů.

Description

Vynález se týká univerzálního vřeteníku s otočnou vřetenovou hlavou, automaticky přestávitelnou do horizontální a vertikální polohy, zejména pro obráběcí centra a automaticky ovládané obráběcí stroje.

Nejběžnější známá provedení univerzálních frézovacích strojů mají vesměs horizontální vřeteník a vertikální frézovací hlava se v případě potřeby připevňuje na jeho čelní plochu. Hlavni nevýhoda těchto provedení spočívá ve zdlouhavé a fyzicky namáhavé montáži. Kromě toho jsou nevhodné pro sériovou výrobu, kde se vyžaduje opracování vodorovných i svislých ploch na jedno upnutí.

Jiná řešení používají různě konstruované mechanismy, které umožňují odsunutí vertikální frézovací hlavy na různě umístěná odkládací místa, instalovaná na stroji nebo v jeho bezprostřední blízkosti. Odstraňuje se tím sice fyzická námaha, ale zdlouhavost ručního připevňování k čelní ploše vřeteníku zůstává zachována. Jsou známy i konstrukce, které umožňují otáčeni vřetenové hlavy na smýkadle kolem osy, která svírá s pracovní rovinou určitý úhel tak, že průnik osy rotace frézovací hlavy do pracovní roviny je přednostně 45°. Oproti přihlašovanému řešení, které je jim koncepčně blízké, výkazůjí některé nevýhody, vyskytující se v souhrnu nebo v různých kombinacích. Známá řešení především vyžadují pro přetočení vřetenové hlavy z vertikální polohy do horizontální samostatnou náhonovou jednotku, často používané polohování čepem je málo přesné. Pružinové zpevňování bývá nedostatečně účinné, hydraulické zpevňování, působící bezprostředně, nebo jako hydraulicky ovládaná čelisEová brzda, s ohledem na možnost poklesu hydraulického tlaku a nesamosvornost, málo bezpečné.

Velkou nevýhodou je, že svislé vřeteno i vodorovné vřeteno pracují· v různých úrovních podobně, jako je tomu u řešení s patrově uspořádanými vřeteny.

c

Vý&e uvedené nevýhody odstraňuje univerzální vřeteník s otočnou vřetenovou hlavou podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že ho tvoří těleso vřeteníku, opatřené na přípojné straně vnitřním nálitkem, ve kterém je uloženo kuželové kolo s prodlouženým nábojem, které je opatřeno čelním otvorem s vnitřním ozubením, do něhož zasahuje výstupní hřídel náhonové skříně, vybavené pulsním snímačem, a které je v záběru s kuželovým ozubením kombinovaného ozubeného kola, jehož čelní ozubení navazuje na čelní ozubené kolo, pevně spojené s hlavní hřídelí, na jejímž druhém konci je upevněno další kuželové kolo, které je v záběru s kuželovým kolem nástrojového vřetena vybaveného jednak aretačním kotoučem se zářezem, do kterého zapadá hydraulicky ovládaný indexovací čep, opatřený narážkou koncových spínačů indexování, jednak hydraulickým válcem automatického upínacího mechanismu, jehož píst je vybaven čepem, který je v alternativním styku s dvojicí koncových spínačů upnutí.

Uvnitř vřetenové hlavy, která je otočně uložena na tělese vřeteníku a je vybavena indexovacím věncem, upraveným proti shodně vytvořenému indexovacimu věnci na tělese vřeteníku, je upevněno pouzdro, uložené valivě na hlavní hřídeli a vybavené ozubeným kolem, do kterého zabírá pastorek, na jehož hřídeli je upevněno prostřednictvím pojištovací spojky náhonové ozubené kolo, které je v záběru s přesuvným mezikolem, vybaveným přesouvačem, který je napojen na píst přesouvacího válce a je v alternativním styku s dalšími koncovými spínači. Pouzdro je opatřeno víkem se závitem, na kterém je uložena převlečená matice, nasazená na suvném šroubu, nacházejícím se v záběru s ozubenou pístnicí válce upevňovacího mechanismu a vybaveném narážkou koncových spínačů zpevňování. Mezi náhonovou skříní a tělesem vřeteníku je umístěna tepelně a hlukově nevodivá izolační vložka.

Univerzální vřeteník s otočnou vřetenovou hlavou, provedený podle vynálezu, umožňuje automaticky přestavit vřetenovou hlavu do vertikální a horizontální polohy při zachování úrovně obrábění nad pracovní deskou. Konstrukce zajištuje tuhost a tím i přesnost obrábění. Indexování je naprosto přesné a zpevňování účinné a bezpečné.

Příkladné provedení vřeteníku s otočnou vřetenovou hlavou podle vynálezu je schematicky znázorněno na připojených výkresech, kde je na obr. 1 celkové uspořádání stroje, obr. 2 představuje otočnou vřetenovou hlavu s vřetenem v nárysném řezu, na obr. 3 je uvolňovací a zpevňovací mechanismus s mechanismem pro automatické zapolohování vřetena v částečném řezu, na obr. 4 je podstatná část mechanismu pro otáčení vřetenové hlavy v částečném řezu a na obr. 5 podstatná část náhonu vřetena a pootáčení otočné vřetenové hlavy rovněž v částečném řezu, obr. 6 představuje těleso vřeteníku s indexovacím polohovacím ozubeným věncem v čelném pohledu a na obr. 7 je uspořádání náhonové skříně s pulsnim snímačem.

Na tělese JL vřeteníku, které je přes izolační vložku 15 spojeno s náhonovou skříní <ó, napojenou na elektromotor 1_ je upevněna otočná vřetenová hlava 2 s nástrojovým vřetenem 2· V tělese JL vřeteníku je na připojovací straně vytvořen vnitřní nálitek 11, ve kterém je uloženo kuželové kolo 32 s prodlouženým nábojem. Z čelní strany prodlouženého náboje je v kuželovém kolu 32 vytvořen axiální otvor s vnitřním ozubením, do kterého zasahuje výstupní hřídel 24 náhonové skříně 2· Kuželové kolo 32 je v záběru s kuželovým ozubením kombinovaného ozubeného kola 31, jehož čelní ozubení zabírá s čelním ozubeným kolem 30, pevně spojeným s hlavní hřídelí 12, na jejímž druhém konci je upevněno další kuželové kolo 29, které je v záběru s kuželovým kolem 28 nástrojového vřetena 2· Náhonová skříň j5, která je sice součástí vřeteníku, je samostatná a je osazena soukolím 50 stálého záběru a soustavou 36 přesuvných ozubených kol, které vytvářejí kinematický řetězec a přenášejí kroutící moment od elektromotoru 2 ^na výstupní hřídel 24, na které je upevněno náhonové kolo 16, které je ve stálém záběru s protikolem 17, opatřeným kotoučem 62 se zářezy, proti kterému je umístěn bezkontaktní spínač 63.

Protikolo 17 je uloženo na pomocné hřídeli 65, propojené přes pružnou spojku 37 s pulsnim snímačem 64. Vřetenová hlava 2 je na straně tělesa 2 vřeteníku opatřena indexovacím věncem 5, umístěným proti shodně vytvořenému indexovacímu věnci 2 na tělese 2 vřeteníku. Na této straně vřetenové hlavy 2 jsou dále umístěny narážky 10 koncových spínačů 14 otáčení a doraz 2· S vřetenovou hlavou 2 je pevně spojeno pouzdro 2/ otočně uložené na hlavní hřídelí 12. Pouzdro 2 je ^na jedné straně uzavřeno víkem 18 se závitem, na kterém je našroubována převlečná matice 19, navlečená na suvném šroubu 20, který je uložen ve vodicím pouzdru 21 a je opatřen narážkou 22 koncových spínačů 23 zpevňování. Na suvném šroubu 20 je uložena matice 25, která je v záběru s ozubenou pístnicí 26 hydraulického válce 27 zpevňovacího mechanismu.

Dále je pouzdro 2 opatřeno ozubeným kolem 45, které je v záběru s pastorkem 44 hřídele 13 náhonu pootáčení vřetenové hlavy 2. Na hřídeli 13 je prostřednictvím pojišťovací spojky 22/ opatřené pružinou 43, upevněno náhonové kolo 42/ které je v alternativním záběru s přesuvným mezikolem 22/ do kterého zabírá přesouvač 34./ upevněný na pístnici 38 pístu 39 přesouvacího válce 40. Přesouvač 34 slouží současně k ovládání koncových spínačů 35. Nástrojové vřeteno 2 3^e opatřeno kuličkovým upínacím mechanismem 61 s talířovými pružinami 58 a je opatřeno aretačním kotoučem 46, do kterého zapadá indexovací čep 47, napojený na píst 51 indexovacího válce 52 a opatřený narážkou 48 koncových spínačů 49 indexování. Na čelní straně nástrojového vřetena 2/ protilehlé upínacímu kuželu, je upraven hydraulický válec 60 automatického upínacího mechanismu s pístem 22' který je na straně odvrácené od nástrojového vřetena 2 opatřen pružinou 59 a na protilehlé straně axiálním ložiskem 54 opírajícím se o pouzdro 22' suvně procházející dnem hydraulického válce 60. Píst 55 je dále opatřen čepem 22/ který ovládá koncové spínače 57 upnutí.

Pro pootáčení vřetenové hlavy 2 se využívá'elektromotoru J7 pro náhon nástrojového vřetena 2· Navolí se nejnižší rychlostní stupeň zařazením odpovídajícího převodu v náhonové skříni 2· Točivý moment jde od výstupního hřídele 24 na kuželové kolo 32 s prodlouženým nábojem a odtud přes kombinované ozubené kolo 31 a čelní ozubené kolo 30 na další kuželové kolo 22' které pohání kuželové kolo 28 nástrojového vřetena 2· Zařazením přesuvného mezikola 33 pomocí hydraulického přesouvače 34 do záběru se propojí čelní ozubené kolo 30 s náhonovým ozubeným kolem 41, které je uloženo prostřednictvím pojistné spojky 42 na hřídeli 13 pastorku 44, zabírajícího do ozubeného kola 45 pouzdra 2' pevně spojeného s vřetenovou hlavou 2. Popsaným propojením kinematického řetězce se vyvodí otáčení vřetenové hlavy 2 kolem osy, skloněné pod úhlem 45° z horizontální polohy do vertikální a naopak. Dva koncové spínače 14 otáčení, ovládané narážkami 10 slouží ke zpomalení pootáčení vřetenové hlavy 2 před dosažením krajní polohy, další dva koncové spínače 14 ovládané týmiž narážkami 10 vypí254380 nají hlavní pohon před najetím na pevný doraz j), který dosedne na segmentová vybrání s dorazovými plochami, vytvořená v pouzdře ji, pevně spojeném s vřetenovou hlavou 2, čímž je rozsah pootáčení vřetenové hlavy 2_ omezen na úhel 180°. Zastavení nástrojového vřetena 2 ^s unášecími kameny v přesně orientované poloze zejména pro automatickou výměnu nástrojů umožňuje aretační kotouč 46 se zářezem, pevně spojený s nástrojovým vřetenem 2· ^Do aretačního kotouče 46 se zasouvá hydraulicky ovládaný indexovací čep 47, přičemž dvojice koncových spínačů 49 indexování jistí koncové polohy pistu 51, ovládajícího indexovací čep 47 a zabraňují roztočení nástrojového vřetena 2·

Určení polohy nástrojového vřetena 3 před zaindexováním je umožněno tim, že s výstupním hřídelem 24 náhonové skříně 2 j^e spojeno náhonové kolo' 16, pohánějící protikolo 17 s kotoučem 62 se zářezy upevněné na pomocném hřídeli 65, na jehož konci umístěná pružná spojka 22 pohání rotační pulsni snímač 64. Proti výřezům upevněný bezkontaktní spínač 63 spolu s pulsním snímačem 64 určují polohu nástrojového vřetena 3 a jeho otáčky. Automatické upínání nástrojů zajištuje soustava talířových pružin 58, vtahující nástroj pomocí kuličkového upínacího mechanismu 61 do kužele.

Uvolnění a vyrážení nástroje se provádí hydraulicky, přičemž silové propojení, otáčející se části nástrojového vřetena 2 ^a pístu 55 se realizuje přes axiální ložisko 54 se stálým vymezením vůle pružinou 22· Stav upnutí a uvolněni nástroje signalizují koncové spínače 57 upnutí ovládané kuželovou a válcovou plochou čepu 56, spojeného s pístem 22· Očištění dutiny kužele při výměně nástrojů je provedeno tím způsobem, že nástrojové vřeteno 2 aretační kotouč 46 a indexovací čep 47 jsou propojeny otvory, kterými v okamžiku zasunutí indexovacího čepu 47 do aretačního kotouče 46 a uvolnění nástroje hydraulicky ovládané pístem 55 proudí upravený vzduch. Snížení vlivu tepelných deformací 2 hladiny hluku se dosahuje odizolováním náhonové skříně 2 od tělesa 2 vřeteníku tepelně a hlukově nevodivou izolační vložkou 15.

Claims (2)

1. Univerzální vřeteník s otočnou vřetenovou hlavou, automaticky přestavitelnou do horizontální a vertikální polohy, zejména pro obráběcí centra a automaticky ovládané obráběcí stroje, vyznačující se tím, že ho tvoří těleso (1) vřeteníku, opatřené na přípojné straně vnitřním nálitkem (11), ve kterém je uloženo kuželové kolo (32) s prodlouženým nábojem, které je opatřeno čelním otvorem s vnitřním ozubením, do něhož zasahuje výstupní hřídel (24) náhonové skříně (6), vybavené pulsním snímačem (64), a které je v záběru s kuželovým ozubením kombinovaného ozubeného kola (31), jehož čelní ozubení navazuje na čelní ozubené kolo (30), pevně spojené s hlavni hřídelí (12) , na jejímž druhém konci je upevněno další kuželové kolo (29), které je v záběru s kuželovým kolem (28) nástrojového vřetena (3) vybaveného jednak aretačnim kotoučem (46) se zářezem, do kterého zapadá hydraulicky ovládaný indexovací čep (47), opatřený narážkou (48) koncových spínačů (49) indexování, jednak hydraulickým válcem (60) automatického upínacího mechanismu, jehož píst (55) je vybaven čepem (56), který je v alternativním styku s dvojicí koncových spínačů upnutí, přičemž uvnitř vřetenové hlavy (2), která je otočně uložena na tělese (1) vřeteníku a*je vybavena indexovacím věncem (5), upraveným proti shodně vytvořenému indexovacímu věnci (4) na tělese (1) vřeteníku, je upevněno pouzdro (8), uložené valivě na hlavní hřídeli (12) a vybavené ozubeným kolem (45) , do kterého zabírá pastorek (44), na jehož hřídeli (13) je upevněno prostřednictvím pojišEovací spojky (42) náhonové ozubené kolo (41) , které je v záběru s Vřesuvným mezikolem (33) , vybaveným přesouvačem (34), který je napojen na píst (39) přesouvacího válce (40) a je v alternativním styku s dalšími koncovými spínači (35), zatímco pouzdro<(8) je opatřeno víkem (18) se závitem, na kterém je uložena převlečná matice (19) , nasazená na suvném šroubu (20) , nacházejícím se v záběru s ozubenou pístnici (26) válce (27) zpevňovacího mechanismu a vybaveném narážkou (22) koncových spínačů (23) zpevňování.

2. Univerzální vřeteník s otočnou' vřetenovou hlavou podle bodu 1, vyznačujíc! se tim, že mezi náhonovou skříni (6) a tělesem (1) vřeteníku je umístěna tepelně a hlukově nevodivá izolační vložka (15),