CS259347B1

CS259347B1 - Cooling system for drilling spindle

Info

Publication number: CS259347B1
Application number: CS87259A
Authority: CS
Inventors: Zdenek Volf
Original assignee: Zdenek Volf
Priority date: 1987-01-14
Filing date: 1987-01-14
Publication date: 1988-10-14
Also published as: CS25987A1

Abstract

Zařízení je určeno hlavně pro chlazení vrtacích vřeten na souřadnicových CNC strojích s požadavkem na automatickou kontrolu teploty vinutí statoru hnací jednotky, případně teploty chladicího média. Do základního tělesa vřetene je po celé jeho délce uložena chladicí vložka, opatřená po vnějším obvodu dvojcestnými spirálovými drážkami o stejném stoupání. Obě spirálové drážky jsou na jednom konci chladicí vložky propojeny prstencovou drážkou a na druhém konci chladicí vložky ústí každá spirálová drážka do samostatného vývodu. Ve vnitřním povrchu chladicí vložky je vytvořena drážka, v níž je umístěno teplotní čidlo, dotýkající se tělesa statoru hnací jednotky.The device is intended mainly for cooling drilling spindles on coordinate CNC machines with a requirement for automatic control of the temperature of the stator winding of the drive unit, or the temperature of the cooling medium. A cooling insert is placed in the basic body of the spindle along its entire length, provided with two-way spiral grooves with the same pitch along the outer circumference. Both spiral grooves are connected at one end of the cooling insert by an annular groove and at the other end of the cooling insert each spiral groove opens into a separate outlet. A groove is created in the inner surface of the cooling insert, in which a temperature sensor is placed, touching the stator body of the drive unit.

Description

Vynález se týká chladicího systému vysokootáčkových vrtacích vřeten, určených hlavně pro vrtání na souřadnicových strojích.The invention relates to a cooling system of high-speed drilling spindles intended mainly for drilling on coordinate machines.

Jsou známá zařízení pro vrtání otvorů např. souřadnicové CNC vrtačky sloužící pro vrtání desek ploěných spojů, kde se využívá maximálního výkonu vrtacího vřetene. Společným znakem těchto vysokovýkonných vřeten pro vrtání při velkých rychlostech, je nutnost chlazení elektrických náhonových systémů. Ve valné většině se užívá jako chladicího média vody s přísadou inhibitorů, které zabraňují zanesení sítě jemných rozvodových kanálků, vyvrtaných podélně přímo v plášti vřetene a propojených zvláštním systémem spojovacích prvků.There are known devices for drilling holes, such as CNC coordinate drills used for drilling printed circuit boards, where the maximum power of the drill spindle is used. A common feature of these high-performance spindles for high-speed drilling is the need for cooling of electric drive systems. Mostly, water is used as a cooling medium with the addition of inhibitors to prevent clogging of a network of fine manifolds drilled longitudinally directly in the spindle housing and interconnected by a special system of fasteners.

Další variantou chladicího rozvodu kapaliny je např. systém využívající zastřiknuté trubičkové spirály v pomocném plášti vřetene, což vyžaduje použití spec. technologie při zástřiku do kovových forem. Nevýhodou těchto konstrukčních uspořádání je velmi drahá a náročná technologie výroby jednotlivých částí chladicího systému vrtacích vřeten.Another variant of the coolant distribution system is, for example, a system using sprayed tubular spirals in the spindle auxiliary jacket, which requires the use of spec. technology for injection molding into metal molds. The disadvantage of these constructional arrangements is the very expensive and demanding technology of production of individual parts of the cooling system of the drill spindles.

Pro kontrolu vlastní teploty chladicího média jsou pak často v chladicím okruhu umístěna externí čidla, kontrolující nepřímo přehřátí vinutí statoru hnacích jednotek. Nevýhodou těchto centrálních čidel umístěných většinou do společného chladicího okruhu je jednak signalizace havarijní teploty provedená se značným zpožděním a jednak nesnadná identifikace přehřátí jednotlivých vřeten u vlcevřetenového vrtacího stroje.To control the actual temperature of the coolant, external sensors are often located in the coolant circuit to indirectly overheat the stator windings of the drive units. The disadvantages of these central sensors placed mostly in the common cooling circuit are both the emergency temperature signaling with a considerable delay and the difficult identification of the overheating of the individual spindles in the double-spindle drilling machine.

Výše uvedené nevýhody jsou odstraněny řešením chladicího systému vrtacího vřetene podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že do základního tělesa vřetene, v němž je umístěno těleso statoru, je po celé jeho délce uložena chladicí vložka, opatřená po celém vnějším obvodu dvojcestnými spirálovými drážkami o stejném stoupání. Tyto spirálové drážky jsou na jednom konci chladicí vložky propojeny prstencovou drážkou a na druhém konci chladicí vložky ústí každá spirálová drážka do samostatného vývodu. Dále je ve vnitřním povrchu chladicí vložky vytvořena drážka, v níž je umístěno teplotní čidlo, dotýkající se tělesa statoru hnací jednotky.The above-mentioned disadvantages are eliminated by the solution of the cooling system of the drill spindle according to the invention, which consists in the fact that in the basic body of the spindle, in which the stator body is located, a cooling insert is provided. the same climb. These helical grooves are interconnected by an annular groove at one end of the cooling insert and at the other end of the cooling insert each spiral groove opens into a separate outlet. Furthermore, a groove is formed in the inner surface of the cooling insert, in which a temperature sensor contacting the stator housing of the drive unit is arranged.

Pokrok dosažený vynálezem spočívá v řešení obtokové cesty pro chladicí médium vytvořené snadno vyrobitelnými dvojcestnými mimoběžnými spirálovými drážkami o stejném stoupání a propojenými prstencovou drážkou na povrchu chladicí vložky, následně pevně uložené do základního tělesa vřetene.The progress achieved by the invention consists in solving a bypass path for a coolant formed by easy-to-produce two-way non-parallel spiral grooves of the same pitch and interconnected annular groove on the surface of the coolant, then fixedly mounted in the base body of the spindle.

Konečně je dalším pokrokem vynálezu výhodné umístění teplotního čidla, které je v přímém styku s tělesem statoru hnací jednotky a signalizuje bez prodlení okamžitou havarijní teplotu vinutí statoru, vzniklou neúměrnou zátěží či ztíženým chodem vlastního vřetene.Finally, a further development of the invention is the advantageous positioning of a temperature sensor which is in direct contact with the stator housing of the drive unit and signals without delay the instantaneous emergency temperature of the stator winding caused by excessive load or hindered operation of the spindle itself.

Na připojených výkresech je znázorněno uspořádání chladicího a kontrolního systému vrtacího vřetene. Na obr. 1 je schematický řez základním tělesem vřetene s chladicí vložkou, včetně znázornění tělesa statoru hnací jednotky a tepelného čidla. Na obr. 2 je schematické znázornění tvaru dvojcestných spirálových drážek vytvořených na vnějším obvodu chladicí vložky vřetene a drážky vytvořené ve vnitřním obvodu pro umístění teplotního čidla. Šipky naznačují pak obtokovou cestu chladicího média.The attached drawings show the arrangement of the cooling and control system of the drill spindle. Fig. 1 is a schematic cross-sectional view of a spindle base body with a cooling insert, including a representation of the stator body of the drive unit and the temperature sensor. Fig. 2 is a schematic representation of the shape of the two-way spiral grooves formed on the outer periphery of the spindle cooling insert and the grooves formed in the inner periphery for accommodating the temperature sensor. The arrows indicate the coolant by-pass path.

V základním tělese 1. vřetene je pevně uložena chladicí vložka £· Chladicí vložka 2 j^eopatřena na vnějším povrchu dvojcestnými spirálovými drážkami £ a £ propojenými prstencovou drážkou £· Spirálová drážka £ je vyústěna do výstupního vývodu 9, zatímco spirálová drážka £ je vyústěna do vstupního vývodu £, přičemž jsou oba vývody připojeny na vlastní přívod a odvod chladicího média. Dále je do drážky 10 vytvořené ve vnitřním povrchu chladicí vložky 2 umístěno teplotní čidlo '4. kontrolního systému teploty, které je v přímém styku s tělesem statoru £ hnací jednotky.In the basic body 1. The spindle is fixedly mounted cooling pad Cooling pad £ · ^e j 2 provided at an outer surface of the two-way spiral grooves and £ £ £ interconnected annular groove · £ helical flute is led into the outlet duct 9, while the spiral groove merges into £ the two outlets are connected to the inlet and outlet of the coolant. Further, a temperature sensor 4 is placed in the groove 10 formed in the inner surface of the cooling insert 2. a temperature control system that is in direct contact with the stator housing 6 of the drive unit.

Vlastní funkce chladicího zařízení spočívá v tom, že spirálovými drážkami £, £ napojenými na vstupní a výstupní vývod £, 9 protéká nucené chladicí kapalina, která odebírá nadměrnou teplotu z tělesa statoru 2 hnací jednotky. Pracovní rozsahy teplot tělesa statoru jsou předem stanoveny a jsou dále kontrolovány. Jejich nežádoucí změny jsou hlášeny teplotním čidlem 4 registrujícím bezprostředně havarijní teplotu vinutí statoru vznikající pracovním přetížením hnací jednotky vřetene, případně poruchou cirkulace kapaliny chladicího systému.The actual function of the cooling device is that forced coolant flows through the helical grooves 6, 9 connected to the inlet and outlet outlets 9, 9, which draws excess temperature from the stator housing 2 of the drive unit. The working temperature ranges of the stator housing are predetermined and are further checked. Their undesirable changes are reported by a temperature sensor 4 detecting immediately the emergency temperature of the stator winding due to the working overload of the spindle drive unit, or a failure of the cooling system fluid circulation.

Claims

object of the invention

A drilling spindle cooling system consists of a base body in which a stator body is located, characterized in that a cooling insert (2) provided with two-way spiral grooves (2) along its outer circumference is inserted into the spindle base body (1) along its entire length. 5, 6) with the same pitch, the two helical grooves (5, 6) being connected at one end of the cooling insert (2) by an annular groove (7) and at the other end of the cooling insert (2) each spiral groove (5, 6) into a separate outlet (8, 9).

Drilling spindle cooling system according to claim 1, characterized in that a groove (10) is formed in the inner surface of the cooling insert (2), in which a temperature sensor (4) contacting the stator housing (3) of the drive unit is provided.