CZ20032603A3 - Hybridní pohon upínací desky - Google Patents

Abstract

Hybridní pohon sestává z hlavního řemenového pohonu a planetové převodovky (26),jejíž výstupní členje osazen ozubeným pastorkem (24), kteiýje orientován vůči hnanému ozubenému věnci (1), kterýje spojen centricky s upínací deskou (3) a současně otočně uložen v základně (4) stroje prostřednictvím křížového valivého ložiska (5) a tělesa uložení (6), kteréje pevně spojeno se základnou (4) stroje. K upínací desce (3)je také centricky a pevně připevněna dutá hřídel (7), ktetýje na straně odvrácené od upínací desky (3) osazena nejménějedním předepnutým ložiskem (8) a vnitřním ozubeným věncem (9). Na ložisku (8)je uloženo šnekové kolo (10), osazené vnějším ozubeným věncem (11) se šnekem (12). Dutá hřídel (7)je na straně odvrácené od upínací desky (3) pevně spojena se zařízením pro připojení přídavného rotačního pohonu (14), kteréje opatřeno rovněž čelním ozubením. Upínací deska (3) je pevně spojená prostřednictvím upínacího válce (15) s rotačním hydraulickým rozvodem (16), jehož výstupní hřídel (17)je propojena prostřednictvím tuhé spojky (18) s hřídelí (19), na níž je uložen úhlový snímač polohy obrobku (20) a snímač otáček (21) hlavního pohonu, které jsou současně pevně uloženy na rámu (22).

Description

Hybridní pohon upínací desky

Oblast techniky

Vynález se týká hybridního pohonu upínací desky multifunkčního obráběcího stroje, umožňující provádět technologické operace soustružení, frézování, tvarové frézování a vyvrtávání během jednoho pracovního cyklu stroje.

Dosavadní stav techniky

Současným trendem v oblasti výroby obráběcích strojů, vyplývajícím zejména z požadavku odběratelů, je neustálé zvyšování jejich užitných vlastností a pracovních možností, při současném snižování neproduktivních obslužných, nevýrobních časů. Současně se značně zvyšují nároky zákazníků na konečnou přesnost a kvalitu povrchu obráběné součásti, při zachování ekonomické ceny obrábění. Jednou z cest je rozšiřování víceprofesnosti obráběcích strojů. Jedná se o zařazení takových technologických operací, které byly dosud vzhledem k jejich charakteru prováděny na různých obráběcích strojích, popřípadě na speciálních jednoúčelových strojích, najeden stroj, při současném snižování neproduktivních časů minimalizací požadavků na počet přepínání obrobku v průběhu obrábění a minimalizaci počtu strojů, podílejících se nezbytně na výrobě součástí. Hlavní snahou je soustředění různých obráběcích technologií do jednoho stroje a při jednom upnutí polotovaru obrobit co nejvíce ploch a otvorů. Těmto požadavkům se značně přibližují obráběcí stroje nové konstrukce, tzv. více-osé multifunkční stroje.

Jedním z rozhodujících uzlů těchto strojů je zajištění hlavního pohonu upínací desky soustružení a poté pro ostatní operace kvalitní a vysoce přesný vedlejší pohyb „C“ osy, umožňující tvarové frézování interpolací „C“ osy s ostatními osami stroje (3D frézování) s vysokou dynamikou. U těchto typů strojů jsou pro zajištění uvedených způsobů obrábění kladeny vysoké požadavky na přenos velkých kroutících momentů a jejich bezvůlový přenos mezi servopohonem a obráběnou součástí a velmi přesné poloho vání. Připojení „C“ osy je rovněž velmi náročné na tuhost pohonného řetězce a rovněž jeho bezvůlovost.

• · · · » · · • · · · • · · · • · · · • · · · • · · ···

Dosud známá řešení používají pro vymezování vůle v převodových řetězcích různých systémů a komplikovaných spojek pro přepínání hlavního pohonu na vedlejší „C“ osu. Výsledné přesnosti polohování však nejsou zcela vyhovující, výkony při frézování jsou omezeny a výsledná kvalita obrábění neodpovídá kladeným požadavkům.

Dalším známým řešením pro dosažení požadované tuhosti a bezvůlovosti pohonného řetězce a schopnosti přenosu velkých kroutících momentů je použití vestavných prstencových servopohonů, které jsou při přechodu ze soustružnického režimu do režimu „C“ osy přepojovány elektronicky. Toto řešení je však použitelné pouze pro přenos malých výkonů a kroutících momentů. Rovněž mechanická řešení pomocí různých typů třecích spojek nebo řazených převodů s ozubenými koly nejsou pro tento typ obrábění vhodná. Jednak jsou velmi náročná na konstrukci, ale zejména přinášejí řadu problémů a poruch. Navíc jsou veškerá dosud používaná zařízení náročná na umístění v základně stroje, protože vzhledem kjejich konstrukci je není možno umístit vose upínací desky a přenášení kroutících momentů, včetně kontroly polohování musí být prováděno dalšími přídavnými zařízeními, náročnými na prostor, což v mnohých případech má za následek zbytečné zvětšování prostorové zástavby obráběcího stroje.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky odstraňuje hybridní pohon upínací desky multifunkčních obráběcích strojů, sestávající z hlavního řemenového pohonu a planetové převodovky, jejíž výstupní člen je osazen ozubeným pastorkem, jehož podstatou je, že výstupní člen planetové převodovky s ozubeným pastorkem je orientován směrem k hnanému ozubenému věnci. Na čelní ploše hnaného ozubeného věnce je prostřednictvím šroubů centricky upevněna upínací deska. Hnaný ozubený věnec je současně otočně uložen v základně obráběcího stroje prostřednictvím křížového valivého ložiska a tělesa uložení, které je pevně nepohyblivě upevněno na základně obráběcího stroje. K upínací desce je také centricky připevněna dutá hřídel. Dutá hřídel je na straně odvrácené od upínací desky osazena na obvodu nejméně jedním předepnutým ložiskem a na čele vnitřním ozubeným věncem, který je opatřen čelním ozubením. Na předepnutém ložisku je uloženo šnekové kolo se šnekem, přičemž šnekové kolo je osazeno vnějším ozubeným věncem, opatřeným čelním • · • · • ·· · • · · · · • · · · · · ozubením. K duté hřídeli je na straně odvrácené od upínací desky pevně připojeno zařízení, umožňující připojení pohonu přídavného rotačního pohybu. Toto zařízení je na straně přivrácené k duté hřídeli osazeno ozubeným věncem s čelním ozubením. K upínací desce je pevně centricky připojen upínací válec, uložený uvnitř duté hřídele, prostřednictvím něhož je upínací deska nepohyblivě spojena s rotačním hydraulickým rozvodem. Výstupní hřídel rotačního hydraulického rozvodu je prostřednictvím tuhé spojky propojena s hřídelí, na níž je uložen úhlový snímač polohy obrobku a snímač otáček hlavního pohonu, které jsou současně pevně uloženy na rámu obráběcího stroje.

Podstata hybridního pohonu upínací desky multifunkčních obráběcích strojů podle vynálezu spočívá také v tom, že čelní ozubení vnitřního ozubeného věnce, uloženého na čele duté hřídele a čelní ozubení vnějšího ozubeného věnce, uloženého na šnekovém kole jsou orientována proti čelnímu ozubení ozubeného věnce, uloženého na zařízení pro připojení pohonu přídavného rotačního pohybu.

Podstatou hybridního pohonu upínací desky multifunkčních obráběcích strojů podle vynálezu je také to, že šnek je z konstrukčních důvodů uložen v oddělené skříni, která je spojena se základnou stroje.

Neméně podstatné je také to, že obvodové ozubení pastorku, uloženého na výstupním členu planetové převodovky a obvodové ozubení hnaného ozubeného věnce jsou vzájemně v záběru.

Pokrok hybridního pohonu upínací desky multifunkčních obráběcích strojů podle vynálezu spočívá v tom, že navrhované konstrukční řešení umožňuje velmi přesné polohování součástí a bezvůlový chod použitého šnekového převodu zase umožňuje vysoce výkonné frézování tvarových prostorových ploch v obou směrech otáčení.

Neméně podstatnou výhodou hybridního pohonu upínací desky multifunkčních obráběcích strojů podle vynálezu je také to, že umožňuje přenos vysokých kroutících momentů, což zaručuje velmi dobrou dynamiku, umožňující dokončení tvarové plochy s velmi vysokou přesností a dokonale opracovaným povrchem, kdy není nutné žádné další ruční dopracování.

• ·

Další neméně podstatnou výhodou hybridního pohonu upínací desky multifunkčních obráběcích strojů podle vynálezu je také to, že ve spojení s 5tou osou „B“ umožňuje i obrábění zborcených ploch jako např. listy lodních šroubů.

Vzhledem k tomu, že je hybridní pohon upínací desky multifunkčních obráběcích strojů podle vynálezu umístěn v ose upínací desky, odpadá nutnost dalších přídavných zařízení, což snižuje požadavky na prostorové uspořádání základny a tím celého obráběcího stroje, což je pro zákazníka rovněž velmi výhodné.

Přehled obrázků na výkresech

Hybridní pohon upínací desky multifunkčních obráběcích strojů podle vynálezu je znázorněn na přiloženém výkrese v podélném řezu.

Popis vynálezu

V základně 4 je pevně nepohyblivě uloženo těleso uložení 6. V tělese uložení 6 je prostřednictvím křížového valivého ložiska 5 otočně uložen hnaný ozubený věnec L Hnaný ozubený věnec 1 je svým obvodovým ozubením v záběru s ozubeným pastorkem 24. Pastorek 24 je součástí výstupního členu planetové převodovky 26, která je pevně uložena v základně 4 obráběcího stroje. Planetová převodovka 26 je prostřednictvím řemenového převodu 25 propojena s nezobrazeným hlavním pohonem obráběcího stroje. Na čelní ploše hnaného ozubeného věnce i je prostřednictvím šroubů 2 centricky pevně uložena upínací deska 3. K upínací desce 3 je také centricky a pevně připevněna dutá hřídel 7. Dutá hřídel 7 je na straně odvrácené od upínací desky 3 osazena na obvodu nejméně jedním předepnutým ložiskem 8 a na čele vnitřním ozubeným věncem 9. Vnitřní ozubený věnec 9 je opatřený čelním ozubením orientovaným směrem od upínací desky 3. Na předepnutém ložisku 8 je uloženo šnekové kolo 10. Šnekové kolo 10 je v záběru se šnekem 12, který je uložen v oddělené skříni 23, spojené prostřednictvím spojovacích elementů se základnou stroje 4. Spodní část čela šnekového kola 10 je osazena vnějším ozubeným věncem 11, opatřeným čelním ozubením orientovaným směrem od upínací • · · ··· · · • · ·· « • · • · ·· • · desky 3. Dutá hřídel 7 je na straně odvrácené od upínací desky 3 pevně spojena prostřednictvím šroubů 13, se zařízením pro připojení pohonu přídavného rotačního pohybu 14. Zařízení pro připojení pohonu přídavného rotačního pohybu 14 je na straně přivrácené kduté hřídeli 7 osazeno ozubeným věncem 27 osazeným čelním ozubením. Čelní ozubení ozubeného věnce 27 je orientováno proti čelním ozubením vnitřního ozubeného věnce 9 a vnějšího ozubeného věnce 11. K upínací desce 3 je pevně v ose o připojen upínací válec 15, uložený uvnitř duté hřídele 7. Upínací válec 15 je spojen s rotačním hydraulickým rozvodem 16. Pevná výstupní hřídel 17 rotačního hydraulického rozvodu 16 je propojena prostřednictvím pevné spojky 18 s hřídelí 19, na níž je uložen úhlový snímač polohy obrobku 20 a snímač otáček 21 nezobrazeného hlavního pohonu. Snímač polohy obrobku 20 a snímač otáček 21 jsou současně pevně uloženy na rámu 22.

Vlastní funkce hybridního pohonu upínací desky 3 podle vynálezu spočívá v tom, že při hlavním soustružnickém pohonu vykonává upínací deska 3 a s ní spojená dutá hřídel 7 rotační pohyb kolem svislé osy o. Rotační pohyb upínací desky 3 je vyvozen od nezobrazeného hlavního pohonu obráběcího stroje a na upínací desku 3 je přenášený řemenovým převodem 25 přes planetovou převodovku 26, jejíž výstupní člen je osazen ozubeným pastorkem 24. Pastorek 24 je v záběru s hnaným ozubeným věncem 1, na němž je prostřednictvím šroubů 2 pevně centricky uložena upínací deska 3 a který je prostřednictvím křížového valivého ložiska 5 a tělesa uložení 6 uložen v základně 4 obráběcího stroje. V tomto stavu je mezi čelními ozubeními vnitřního ozubeného věnce 9 a vnějšího ozubeného věnce Γ1, uloženými na čele duté hřídele 7, resp. na spodní čelní části šnekového kola 10 a čelním ozubením ozubeného věnce 27 zařízení pro připojení pohonu přídavného rotačního pohybu 14 vytvořena mezera, tudíž nejsou vzájemně v záběru. V případě potřeby zapojení přídavného rotačního pohybu do činnosti dojde prostřednictvím CNC řízení obráběcího stroje k zastavení upínací desky 3 v referenční poloze. Současně dochází k zapojení nezobrazeného servopohonu přídavného rotačního pohybu, jehož prostřednictvím je šnekové kolo 10 osazené vnějším ozubeným věncem 11 natočeno šnekem 12 do polohy, ve které jsou čelní ozubení vnitřního ozubeného věnce 9 a čelní ozubení vnějšího ozubeného věnce U_ vzájemně souběžné. Současně s touto činností je uvedeno do činnosti zařízení pro připojení pohonu přídavného rotačního pohybu 14, upnutého šrouby 13 pevně na duté hřídeli 7. Dochází k natočení ozubeného věnce 27, jímž je osazeno, je součástí zařízení pro připojení pohonu přídavného rotačního pohybu 14 tak, • ·

I · » · ··· aby zuby čelního ozubení ozubeného věnce 27 byly v poloze proti zubovým mezerám čelních ozubení vnějšího a vnitřního ozubeného věnce 9 a IL Po dosažení této polohy je provedeno vysunutí ozubeného věnce 27. Dochází tak k zasunutí zubů ozubeného věnce 27 do zubových mezer vnějšího a vnitřního ozubeného věnce 9 a 11. Tím je dosaženo tuhého, bezvůlového propojení zařízení pro připojení pohonu přídavného rotačního pohybu 14 s upínací deskou 3. Přesnost spojení je kontrolována nezobrazeným mikrospínačem. Upínací deska 3 současně otáčí úhlovým snímačem polohy 20, který pak řídí polohování nebo frézování interpolací s ostatními osami obráběcího stroje (x,y,z) a snímačem otáček 21 hlavního pohonu.

S oběma snímači je upínací deska 3 propojena prostřednictvím upínacího válce 15, uloženého uvnitř duté hřídele 7. Upínací válec 15 je spojen s rotačním hydraulickým rozvodem 16. Pevná výstupní hřídel 17 rotačního hydraulického rozvodu 16 je propojena prostřednictvím spojky 18 s hřídelí 19, na níž je uložen úhlový snímač polohy obrobku 20 a snímač otáček 21 nezobrazeného hlavního pohonu.

Po ukončení práce s „C“ osou dochází na signál CNC řízení obráběcího stroje k vzájemnému rozpojení čelních ozubení ozubených věnců 9, 11, a 27 ze záběru. Bezpečnost rozpojení je kontrolována opět nezobrazeným mikrospínačem, který po bezpečném rozpojení ozubených věnců 9, 11, a 27 dá CNC řízení obráběcího stroje povolení k opětovnému zapojení hlavního soustružnického pohonu.

Průmyslová využitelnost

Hybridní pohon podle vynálezu je možno využít u všech typů multifunkčních obráběcích strojů, pro technologické operace soustružení, HSC frézování a vyvrtávání v průběhu jednoho pracovního cyklu a na jednom obráběcím stroji bez nutnosti přerušení procesu obrábění.

V/ 2003

44 99 •99 9

4 94 4

4 4 4 9

4 9 4

4444 49 44 ~ 2.G0Z

44 4449

4 4 4 4 9

Ί

Claims (4)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Hybridní pohon upínací desky multifunkčních obráběcích strojů, sestávající z hlavního řemenového pohonu a planetové převodovky s výstupním členem osazeným ozubeným pastorkem, vyznačující se tím, že výstupní člen planetové převodovky (26) je orientován vůči hnanému ozubenému věnci (1) pevně spojenému šrouby (2), centricky s upínací deskou (3), přičemž hnaný ozubený věnec (1) je otočně uložen v základně (4) stroje prostřednictvím křížového valivého ložiska (5) a tělesa uložení (6), které je pevně spojeno se základnou (4) stroje, k upínací desce (3) je také centricky a pevně připevněna dutá hřídel (7), která je na straně odvrácené od upínací desky (3) osazena na obvodu nejméně jedním předepnutým ložiskem (8) a na čele vnitřním ozubeným věncem (9), opatřeným čelním ozubením, přičemž na ložisku (8) je uloženo šnekové kolo (10), osazené vnějším ozubeným věncem (11), opatřené čelním ozubením, se šnekem (12), přičemž dutá hřídel (7) je na straně odvrácené od upínací desky (3) pevně spojena prostřednictvím šroubu (13), se zařízením pro připojení pohonu přídavného rotačního pohybu (14), které je opatřeno rovněž čelním ozubením a upínací deska (3) je pevně spojená prostřednictvím upínacího válce (15), uloženého uvnitř duté hřídele (7), s rotačním hydraulickým rozvodem (16) tak, že výstupní hřídel (17) je propojena prostřednictvím tuhé spojky (18) s hřídelí (19), na níž je uložen úhlový snímač polohy obrobku (20) a snímač otáček (21) hlavního pohonu, které jsou současně pevně uloženy na rámu (22).
2. 2. Hybridní pohon obrobku podle bodu 1, vyznačující se tím, že čelní ozubení vnitřního ozubeného věnce (9), čelní ozubení vnějšího ozubeného věnce (11) jsou orientována proti čelnímu ozubení zařízení pro připojení přídavného rotačního pohonu (14).
3. 3. Hybridní pohon obrobku podle bodu 1, vyznačující se tím, že šnek (12) je uložen v oddělené skříni (23), spojené prostřednictvím spojovacích elementů se základnou stroje (4).
4. 4. Hybridní pohon obrobku podle bodu 1, vyznačující se tím, že obvodová ozubení pastorku (24) a hnaného ozubeného věnce (1) jsou vzájemně v záběru.