CZ20021129A3 - Zařízení pro polohové natáčení vřetene soustruhu - Google Patents

Description

Zařízení pro polohové natáčení vřetene soustruhu

Oblast techniky

Vynález řeší zařízení pro polohové natáčení vřetene do předem stanovené polohy, zejména u soustruhů jejichž saně jsou opatřeny frézovacím zařízením pro zhotovování příčných či podélných drážek nebo vrtacím zařízením pro vrtání děr pod libovolným úhlem k ose obrobku. Vynálezem je zařízení, které Umožňuje automatické úhlové natáčení vřetene řízené osou C.

Dosavadní stav techniky

Úhlové natáčení do předem stanovené polohy se zpravidla uplatňuje u soustruhů, které běžně pracují v obvyklém režimu, kdy opracování obrobku se provádí otáčením obrobku spolu s vřetenem a nástroj je upnutý na suportu nebo v koníku. Pro některé operace je výhodné saně opatřit frézovacím či vrtacím zařízením a vřeteno využít k polohovému natáčení obrobku do předem stanovené polohy a v této poloze aretovat.

U malých soustruhů se pro polohové natočení a následné ustavení vřetene soustruhu používá dělicí kotouč pevně spojený s vřetenem, které se pootočí zpravidla ručně a následně zajistí západkou, která se zaklesne do patřičného otvoru dělicího kotouče. Protože se jedná o přímé dělení, pak pro každý obrobek musí být zpravidla připraven vlastní kotouč. U malých soustruhů lze natočení vřetene provést ručně. U velkých soustruhů je ruční natáčení s ohledem na velké setrvačné hmoty vřetene a obrobku nerealizovatelné. Z těchto důvodů se mezi vřeteno nebo s ním spojené otáčivé hmoty vkládá servopohon, který usnadní pootočení. Následné zajištění vřetene v pootočené poloze se provede buď již zmíněným dělicím kotoučem se západkou nebo se využije samosvomosti použitého servopohonu. Pro servopohony jsou použity různé druhy ozubených převodů. V případě, že servopohon je tvořen elektromotorem s pastorek, který je radiálně zasunutelný do ozubeného kola na vřetenu, jak popisuje CZ pat.č.

i

258849, je zubová vůle vymezená radiálním přítlakem hydraulického válce na pastorek do ozubeného kola. Přímý náhon z elektromotoru pastorkem je možný pouze u vřeten s nízkou hmotností. Pro servopohon vřetene o velké hmotnosti je zapotřebí mezi elektromotor a hnací pastorek včlenit další ozubená kola.

Je známo zařízení k ovládání natáčecího pohybu vřetene popsané v CZ pat. č.

v

256266 pomocí šnekového převodu. Šnekové kolo je uloženo ve skříni souose z vřetenem. Ve skříni je současně uložen i šnek, který je se šnekovým kolem v trvalém záběru. Mezi šnekovým kolem a vřetenem je axiálně posuvné pouzdro zubové spojky. Šnek je poháněn samostatným pohonem.

Všechny druhy ozubených převodů mají různě velké zubové vůle, které jsou jednak od výrobních nepřesností a jednak od opotřebení. Velikost vůle především negativně ovlivňuje přesnost nastavení požadované polohy a dále má nízkou dynamickou stabilitu. V důsledku nízké dynamické stability dochází při některých obráběcích operací, kdy se předpokládá určitá tuhost upnutí obrobku, k jeho kmitání. Namísto aretace dělicím kotoučem se v některých případech využívá třecí brzdy řízené indukčním snímačem ustaveným na ose vřetena. Na vřetenu je upevněn brzdový kotouč a na rámu svěrné ustrojí opatřené dvojicí brzdových destiček. Přesnost aretace je ovlivněna přenosem signálu z indukčního signálu do brzdy, jakož i přesností korekce míry opotřebení brzdových destiček.

Nabízí se zde použít převodu kroutícího momentu mezi pohonem a vřeteníkem sestávajího ze dvojice paralelních větví vzájemně předepnutých pružnou spojkou. Soustruh při běžném provozu se však otáčí v jednom smyslu otáčení, kdy na vůli v převodech nezáleží. Pracovní režim, při kterém vřeteno provádí polohové natáčení obrobku je v porovnání s režimem soustružení krátkodobý. Vřazením předepnuté pružné spojky s předem nastaveným předpětím do dvojice paralelních větví by docházelo postupně vlivem opotřebení vzájemně se pohybujících dílů k zmenšení předpětí mezi oběmi větvemi za současného značného vyvíjení tepla. Chování zařízení by se provozem postupně blížilo ·· ·· • · · · • ti · běžnému převodu s jednou větví včetně vůlí.

Podstata řešení

Výše uvedené nedostatky odstraňuje zařízení podle vynálezu pro polohové natáčení vřetene soustruhu, jehož první převodová větev kinematicky spojuje pohon s vřetenem. Mezi pohon a vřeteno je paralelně připojitelná druhá převodová větev opatřená pružnou spojkou vloženou mezi výstupní a vstupní ozubené kolo. Vstupní ozubení kolo a výstupní ozubené kolo jsou vzájemně natočitelné a předepnutelné po každém připojení druhé větve mezi pohon a vřeteno. Takové řešení umožní první převodovou větví běžný režim soustružení, kdy není zubová vůle rozhodující. Zapojením druhé převodové větve s postupným natočením a následným předepnutím vstupního ozubeného kola vůči výstupního ozubeného kola pružné spojky dojde k vymezení zubových vůlí mezi oběmi převodovými větvemi. Následně lze provádět úhlové natáčení vřetene do předem zvolených poloh řízené osou C. Po ukončení této operace lze zpětným natočením vstupního ozubeného kola vůči výstupnímu ozubenému kolu pružné spojky následně odpojit druhou převodovou větev. Pokud by se tak neučinilo, docházelo by při soustružení vzhledem k většímu vzájemnému přítlaku boků zubů v záběru k nežádoucímu vzniku tepla, aniž by se využilo výhody přenosu kroutícího momentu s vymezením zubových vůlí.

Pružná spojka sestává jednak vnějšího pouzdra se vstupním ozubeným kolem spojeným s hrncovým pouzdrem opatřeným šikmou plochou. Dále z koncového pouzdra s výstupním ozubeným kolem opatřeným axiálně posuvným pouzdrem s ramenem zakončeným dorazem směřujícím proti šikmé ploše. Mezi koncovým pouzdrem a posuvným pouzdrem je včleněn osový šroub zakončený čelní spojkou. Proti čelní spojce směřuje odpovídající část upínacího pohonu. Otáčením osového šroubu upínacím pohonem dojde k axiálnímu posunu posuvného pouzdra vůči vnějšímu pouzdru za současného přibližování dorazu k šikmé ploše. Po dotyku dorazu se šikmou plochou začnou se posuvné pouzdro

J « · • ·

vůči hrncovému pouzdru vzájemně natáčet v důsledku posunu dorazu po šikmé ploše. Postupným posouváním se vymezí zubové vůle v obou převodových větvích.

Pro vyvození předpětí mezi oběmi převodovými větvemi je vhodné doraz opatřit pružinou. Předpětím odpruženého dorazu dojde následně k vzájemnému předpětí obou převodových větví.

Pro vymezení výchozí polohy dorazu oproti šikmé ploše po vyrušení předpětí pružné spojky, je vhodné včlenit mezi hrncové pouzdro a posuvné pouzdro vratnou pružinu.

Při samosvomém vztahu odpruženého dorazu vůči šikmé ploše, je vhodné, když upínací pohon je vůči pružné spojce uspořádán přesuvně. Připojením pohonu k čelní spojkou k osovému šroubu lze jedním smyslem otáčení vyvodit pružnou spojkou předpětí mezi oběmi převodovými větvemi a opačným smyslem otáčení předpětí odstranit. Po každé z těchto operacích lze upínací pohon odpojit od pružné spojky. Po vyvození předpětí mezi dorazem a hrncovým pouzdrem otáčením osového šroubu v maticovém závitu koncového pouzdra se odpojí pohon od čelní spojky. Odpružený doraz v důsledku samosvorného poměru vůči šikmé ploše si zachová svoji polohu na šikmé ploše. Vnější pouzdro a koncové pouzdro se následně při přenosu kroutícího momentu z pohonu na vřeteno společně otáčí a s nimi i vstupní a výstupní ozubená kola.

Popis obrázků na výkresech

Celkový pohled na kinematické spojení pohonu s vřetenem soustruhu, kde jedna převodová větev je opatřena pružnou spojkou schematicky znázorňuje obr.l, pohled na doraz dotýkající se šikmé plochy znázorňuje obr.2, pohled na upínací pohon v částečném řezu znázorňuje obr.3, detailní pohled v řezu na spojku znázorňuje obr.4 a její příčný řez obr.5. .

• · · · • ·

Popis příkladného provedení

První převodová větev A a druhá převodová větev B sestávají z ozubených kol a spojují pohon P s vřetenem V soustruhu. Ozubená kola obou převodových větví A a B spolu s vřetenem V jsou otočně v ložiscích uloženy ve skříni _10. První převodová větev A vede z pastorku J_ pohonu P přímo na ozubené kolo 8 vřetene V. Vřeteno V je opatřeno snímačem 9 úhlové polohy.

Druhá převodová větev B sestává z předlohy sestávající z dvojice ozubených kol 2, 3, kde do ozubeného kola 2 zapadá pastorek _1 a ozubené kolo 3 do vstupního ozubeného kola 4. Druhá převodová větev B je opatřená pružnou spojkou S vloženou mezi vstupní ozubené kolo 4 a výstupní ozubené kolo 5, které jsou souosé. Výstupní ozubené kolo 5 je v záběru s ozubeným kolem 6, které tvoří s ozubeným kolem 7 předlohu. Ozubené kolo 7 je v trvalém záběru s ozubeným kolem 8 vřetene V. Pružná spojka S sestává z vnějšího pouzdra 17 ‘ se vstupním ozubeným kolem 4 spojitelným s hrncovým pouzdrem 21 spojkou

16. Vnější pouzdro 17 je uloženo v ložiscích ve skříni 10. Posuvny 'j mechanismus spojky 16 není na výkresu zobrazen. Spojka 16 je tvořená do sebe zasunutelnými zuby vytvořenými jednak na hrncovém pouzdře 21 a jednak na vnějším pouzdře 17. Hrncové pouzdro 21 je opatřeno šikmou plochou 21a. Dále pružná spojka S sestává z koncového pouzdra 18 s výstupním ozubeným kolem 5 otočně uloženém jak ve skříni 10, tak ve vnějším pouzdře 17. Koncové pouzdro 18 je opatřené maticovým závitem, do kterého zapadá svým závitem osový šroub 22. Uvnitř vnějšího pouzdra 17 a koncového pouzdra 18 je volně uloženo axiálně posuvné pouzdro 19, jehož osou prochází osový šroub 22. Z posuvného pouzdra 19 vystupuje rameno 19a zakončené dorazem 20 směřujícím proti šikmé ploše 21a na hrncovém pouzdře 21. V tomto případě je doraz řešen jako kulička uložená v pružině 24. Pro lepší součinnost dorazu 20 se šikmou plochou 20a je mezi hrncovým pouzdrem 21 a posuvným pouzdrem 19 včleněna vratná pružina 23.

Z rámu 10 vystupuje vedení 11, na kterém je přesuvně uspořádán pohon 12 tvořený převodovkou 14 s pohonem 13 a na opačné straně zakončenou výstupem s čelní spojkou 15. Osový šroub 22 je zakončen rovněž odpovídající čelní spojkou 15'. Ustrojí pro vyvození posuvného pohybu pohonu 12 po vedení 11 není na výkresu znázorněno.

Pro uvedení stroje do pracovního režimu s polohovým natáčením vřetene V je nejprve nezbytné zapojit spolu s trvale zapojenou první převodovou větví A i druhou převodovou větev B_a to při vypnutém pohonu P. Nejprve se kinematicky spojí spojkou 16 vnější pouzdro 17 s hrncovým pouzdrem 21 a to tak, že se přisune hrncové pouzdro 21 k vnějšímu pouzdru 17 až se drážky obou částí spojky 16 dostanou do záběru. Další operací je nezbytné vymezit vůle mezi pastorkem 1 a vřetenem V a to především vůle mezizubové. Přisunutím upínacího pohonu j_2 k pružné spojce S se dostanou doposud oddálené části čelní spojky 15, 15'do záběru. Otáčením osového šroubu 22 upínacího pohonu 12 dochází kjeho zašroubování do koncového pouzdra 18 za současného přiblížení dorazu 20 k šikmé ploše 21a. Dalším zatáčením osového šroubu 22 do koncového pouzdra 18 dochází posunem dorazu 20 po šikmé ploše 21a k vzájemnému natáčení hrncového pouzdra 21 a s ním spojkou 16 spojeného vnějšího pouzdra 17 vůči vnitřnímu pouzdru 18. Protože pevnou součástí vnějšího pouzdra 17 je vstupní ozubené kolo 4 a pevnou součástí koncového pouzdra 18 je výstupní ozubené kolo 5, dochází k pootáčení všech ozubených kol v druhé větvi B a zprostředkovaně přes pastorek J_ i k pootáčení ozubených kol v první větvi A. Míra posunutí dorazu 20 po šikmé ploše 21a odpovídá míře předpětí v obou převodových větví A, B. Následně pak pohon P v režimu servopohon pootáčí vřetenem V do požadované polohy, která je indikovaná snímačem polohy 9. Opačným postupem, kdy opět za klidu stroje se opačným otáčením upínacího pohonu 12 vyruší předpětí vymezující zubové vůle, přičemž vratná pružina 23 zabrání nepřiměřenému oddálení dorazu 20 od šikmé plochy 21a. Po oddálení upínacího pohonu 12, kdy dojde k rozpojení • « · · · · • · čelní spojky 15 a po následném rozpojení spojky 16, je soustruh opět připraven pro soustružení.

Průmyslová využitelnost

Stejně lze vymezovat vůle i v jiných převodových skříních, které mají alespoň dvě převodové větve mezi vstupním a výstupním hřídelem. Jednu z těchto větví lze opatřit popsanou pružnou spojkou.

Claims (5)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Zařízení pro polohové natáčení vřetene (V) soustruhu, jehož první převodová větev (A) kinematicky spojuje pohon (P) s vřetenem (V), se vyznačuje tím, že mezi pohon (P) a vřeteno (V) je paralelně připojitelná druhá převodová větev (B) opatřená pružnou spojkou (S) vloženou mezi výstupní ozubené kolo (5) a vstupní ozubené kolo (4), jejíž vstupní ozubení kolo (4) a výstupní ozubené kolo (5) jsou vzájemně natočitelné po každém připojení druhé převodové větve (B) mezi pohon (P) a vřeteno (V).
2. 2. Zařízení podle nároku 1, se vyznačuje tím, že pružná spojka (S) sestává z vnějšího pouzdra (17) se vstupním ozubeným kolem (4) spojeným s hrncovým pouzdrem (21) opatřeným šikmou plochou (21a) a z koncového pouzdra (18) s výstupním ozubeným kolem (5) opatřeným axiálně posuvným pouzdrem (19) s ramenem (19a) zakončeným dorazem (20) směřujícím proti šikmé ploše (21a) , kde mezi koncovým pouzdrem (18) a posuvným pouzdrem (19) je včleněn osový šroub (22) zakončený čelní spojkou (15'), ke které je připojitelná odpovídající část upínacího pohonu (12) čelní spojkou (15).
3. 3. Zařízení podle nároku 2, se vyznačuje tím, že doraz (20) je opatřený pružinou (24).
4. 4. Zařízení podle nároku 2 nebo 3, se vyznačuje tím, že mezi hrncovým pouzdrem (21) a posuvným pouzdrem (19) je včleněna vratná pružina (23).
5. 5. Zařízení podle nároku 1 nebo 2, se vyznačuje tím, že upínací pohon (12) je vůči pružné spojce (S) uspořádán přesuvně po vedení (11).