CZ279323B6 - Zařízení k upínání obrobků - Google Patents

Abstract

Zařízení k upínání obrobků má výkyvně a podélně posuvně uložený upínací prst (16) a posuvně uložený píst (22), posouvaným tlakovým médiem, který řídí upínací prst (16) v závislosti na své dráze tak, že výkyvný a posuvný pohyb probíhají po sobě. Píst (22) má šikmou řídicí plochu (34), na niž dosedá kluzný element (31) upínacího prstu (16), přičemž konec šikmé řídicí plochy (34) je opatřen dorazem (35) pro unášení upínacího prstu (16) a umožnění jeho vykývnutí. ŕ

Description

Oblast techniky

Vynález se týká zařízení k upínání obrobků s výkyvné a podélně posuvně uloženým upínacím prstem a s posuvně uloženým pístem, posouvaným tlakovým médiem, který řídí upínací prst v závislosti na své dráze tak, že výkyvný a posuvný pohyb probíhají po sobě.

Dosavadní stav techniky

K opracování obrobků na obráběcích strojích se používá upínacích zařízení, která umožňují fixovat obrobky způsobem potřebným pro obrábění. Často se používá ještě ručních upínacích zařízení, na kterých se obrobek upevňuje. Rovněž jsou známé hydraulicky nebo pneumaticky ovládané upínky, které mají několik upínacích prvků, jež při spuštění dosedají na obrobek. Automatická upínací zařízení mají různé nevýhody, například poměrně značné rozměry, a jsou složitá. Podstatný nedostatek spočívá v tom, že se musejí zablokovat v upnutém stavu, aby při poklesu hydraulického nebo pneumatického tlaku se obrobek neuvolnil. Upínací zařízení, která se přemísťují z jedné pracovní stanice do druhé, aby se mohl obrobek transportovat mezi dvěma pracovními operacemi, se během dopravního pohybu odpojují od zdroje tlakového média. Aby se upínací zařízení udržela během takového transportu v upínací poloze, je známé, že lze upínací zařízeni opatřit zásobníkem tlakového média, který udržuje provozní tlak při odpojení od zdroje a v následující pracovní stanici se znovu nabíjí. V každém případě jsou nezbytné přídavné prostředky k udržování upínací polohy po dobu, kdy není k dispozici provozní tlak.

Úkolem vynálezu je vytvořit upínací zařízení tak, aby bylo prostorově úsporné a v němž by se výkyvný a posuvný pohyb ovládal poměrně malým zdvihovým pohybem pístu.

Podstata vynálezu

Uvedený úkol splňuje zařízení k upínání obrobků s výkyvné a podélně posuvně uloženým upínacím prstem a s posuvně uloženým pístem, posouvaným tlakovým médiem, který řídí upínací prst v závislosti na své dráze tak, že výkyvný a posuvný pohyb probíhají po sobě, podle vynálezu, jehož podstatou je, že píst má šikmou řídicí plochu, na niž dosedá kluzný element upínacího prstu, přičemž konec šikmé řídicí plochy je opatřen dorazem pro unášení upínacího prstu.

V upínacím zařízení podle vynálezu provádí pneumaticky nebo hydraulicky ovládaný píst prostřednictvím řídicí plochy, která je na něm uspořádána, řízení obou pohybů upínacího prstu, které mají následovat po sobě. Šikmá řídicí plocha pístu je omezena dorazem. Během prvního úseku pohybu pístu vyvolává píst pohyb upínacího prstu kolmo ke své ose, a to tak dlouho, až doraz pístu začne unášet upínací prst. Jakmile k tomu dojde, začne se upínací prst pohybovat ve směru osy pístu. Mimo pístu a upínacího prstu nepotřebuje tedy upínací zařízeni žádné další ovládací elementy s vodícími kulisami apod. Celé řízení pohybu provádí výlučně píst a případně dorazové plochy na jeho pouzdru.

-1CZ 279323 B6

Podle výhodného provedení vynálezu je úhel řídicí plochy k pístu maximálně 10°. Úhel řídicí plochy k pístu je tak ostrý, že dochází k samosvornosti, takže píst po uvolnění tlaku tlakového média není pohyblivý působením síly, která působí na upínací prst. Tím se dosáhne toho, že šikmá řídicí plocha, která je rovinnou klínovou plochou, přenáší sílu pístu na upínací prst, avšak síla, působící na upínací prst, nemůže vyvolat posunutí pístu. Když je upínací zařízení odpojeno od zdroje tlakového média, udržuje si tedy upínací polohu, aniž by k tomu bylo třeba provádět speciální zablokování.

Podle dalšího výhodného provedení je upínací prst uspořádán kolmo k pístu, uloženému v souosých trubkových dílech, mezi nimiž je mezera, dále řídicí plocha sestává z prvního rovného šikmého úseku, na nějž navazuje první úsek, rovnoběžný s podélnou osou pístu, dále z druhého rovného šikmého úseku, na nějž navazuje druhý úsek, rovnoběžný s podélnou osou pístu, jehož konec je tvořen dorazem, a horní strana kluzného elementu má stejně šikmou polohu, jako rovné šikmé úseky, přičemž jeden konec kluzného elementu dosedá na dorazovou plochu stojiny trubkového dílu, jejíž horní strana je zešikmena v opačném směru, než rovné šikmé úseky.

Kluzný element upínacího prstu, který zabírá s dorazem na konci pístu, drží upínací prst ve vzpřímeném stavu, pokud není upínací prst ve své nejhořejší poloze, přičemž jakmile upínací prst dosáhne své nejvyšší polohy, začne doraz kluzný element unášet, až nastane jeho uvolnění, pro umožnění výkyvného pohybu upínacího prstu. Takové upínací zařízení je velice krátké, protože pouzdro s pístem může být uspořádáno přibližně uprostřed pod upínacím prstem. Vodicí plocha může být umístěna ve střední části pístu.

Podle alternativního provedení vynálezu píst probíhá v podélném směru upínacího prstu a má dutinu omezenou řídicí plochou, do které vyčnívá upínací prst, a doraz na pístu je umístěn v blízkosti otvoru dutiny. V tomto provedení jsou upínací prst a píst v podélném směru umístěny za sebou a řídicí plocha je v blízkosti; čelního konce pístu. Při dopředném pohybu pístu nastává nejprve posouvání upínacího prstu, který stojí šikmo, směrem ven, protože upínací prst se pohybuje společně s pístem. Když upínací prst narazí na doraz objímky a píst se pohybuje ještě dále, dojde působením řídicí plochy k vykývnutí upínacího prstu do upínací polohy.

Podle dalšího výhodného provedení do dutiny vyčnívá hlavový díl upínacího prstu, který je spojen zúženým krčkem s hlavním tělesem upínacího prstu a nese do strany vyčnívající element pro spolupráci s dorazem.

Když nemůže být z konstrukčních důvodů úhel řídicí plochy dostatečně malý, aby došlo k samosvornosti, je podle dalšího výhodného provedení mezi zadním čelem víka pouzdra a objímkou uspořádána pružina, která se o tyto díly opírá, pro přitlačování hlavového dílu upínacího prstu k dorazu pístu.

. A konečně je výhodné, když je mezi pouzdrem a pístem umístěna pružina, opřená o tyto díly, pro tlačení pístu do jedné koncové polohy, ve které píst udržuje upínací prst v axiální poloze

-2CZ 279323 B6 v upnutém stavu. Udržení upnutého stavu při přerušení přívodu hydraulického nebo pneumatického tlakového média se pak dosahuje působením této pružiny.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže objasněn na příkladech provedení podle přiložených výkresů, na nichž obr. 1 znázorňuje držák obrobku, opatřený několika upínacími zařízeními, a upnutý obrobek, obr. 2 držák bez obrobku, obr. 3 řez upínacím zařízením, vedený rovinou III-III na obr. 1, obr. 4 řez vedený rovinou IV-IV na obr. 3, obr. 5 řez vedený rovinou V-V na obr. 3, obr. 6 stejný řez jako obr. 3 v uvolněné poloze upínacího zařízení, obr. 7 axonometrický pohled na druhé provedení držáku obrobku, vybaveného několika upínacími zařízeními, obr. 8 řez vedený rovinou VIII-VIII na obr. 7, obr. 9 řez analogický s obr. 8 upínacím zařízením v uvolněném stavu, obr. 10 řez vedený rovinou X-X na obr. 8 a obr. 11 obměněné provedení hlavového dílu upínacího prvku.

Nosič 10 obrobku 15 podle obr. 1 a 2 sestává z palety 11, která se může přemísťovat neznázorněným dopravním ústrojím po dopravní dráze od jednoho obráběcího stroje ke druhému. Na paletě 11 je upevněna skříň 12 s několika upínkami 13 , jejichž upínací hlavy vyčnívají ze skříně 12. Skříň 12 má dále přípojku 14 pro dvě hydraulická potrubí.

Obr. 1 znázorňuje stav upínek 13 při upnutí obrobku 15. Obrobek 15 spočívá na čtyřech podpěrách 17 skříně 12 a hlavy upínek 13 přesahují přes stojiny nebo okraje obrobku 15,. takže jej přitlačují na podpěry 17. Na obr. 2 jsou hlavy upínek 13 znázorněny v uvolňovací poloze, ve které jsou nadzdviženy a vykýVnuty kolem vodorovné osy do strany směrem ven. K upnutí obrobku 15 se všechny hlavy nejprve vykývnou do svislé polohy a potom přitáhnou do skříně 12. Tyto pochody budou v dalším textu podrobně vysvětleny. Hlava každé upínky 13 je upevněna na upínacím prstu 16, který vyčnívá ze skříně 12 nahoru. Na horní straně skříně 13 je ke každému upínacímu prstu 16 přiřazena podpěra 17, na které je postaven obrobek 15. Hlava upínacího prstu 16 přitlačuje v upnuté poloze obrobek 15 shora na podpěru 17.

Obr. 3 až 5 znázorňují konstrukci upínky 13.. Skříň upínky 13 má vnější díl 18 s otvorem, do · kterého jsou z protilehlých stran vsazeny dva trubkové díly 19, 20. Mezi vnitřními konci trubkových dílů 19, 20 je mezera. Trubkové díly 19., 20 mají souosá vrtání 21, která tvoří válcový prostor pro píst 22. Vnější konce obou vrtání 21 jsou uzavřené. Píst 22 sahá do obou trubkových dílů 19, 20 a v každém z nich je jeden válcový prostor 23, 24, který lze spojit přes připojovací otvory 25. s hydraulickým potrubím, takže píst 22 se může střídavě posouvat v jednom a druhém směru.

Na horní straně vnějšího dílu 18 skříně upínky 13 je upevněna podpěra 17. Mimoto je v horní stěně vnějšího dílu 18 otvor, ve kterém je uložen kulový kloub 26. Otvorem 27 v kulovém kloubu 26 prochází upínací prst .16, který se tedy může vykyvovat kolem osy 28 kulového kloubu 26 a mimoto posouvat axiálně vzhledem k otvoru 27. Upínací prst 16 má dvě ramena 29., která leží od sebe s mezerou a objímají na způsob vidlice stojinu 30, jež tvoří střední

-3CZ 279323 B6 úsek pistu 22. Na dolních koncích ramen 29 je upevněn šrouby 32 kluzný element 31, který prochází napříč pod stojinou 33 pístu 22. Dolní strana stojiny 33 tvoří řídicí plochu 34. Řídicí plocha 34 sestává z těchto úseků: z rovného šikmého úseku 34a, který svírá s podélným směrem pohybu pístu 22 úhel asi 10° a sahá od stěny válcového prostoru 23., z navazujícího úseku 34b, který je rovnoběžný s podélnou osou pístu 22, z druhého šikmého úseku 34c a z druhého rovnoběžného úseku 34d. Šikmé úseky 34a, 34c leží ve společné rovině. Konec druhého rovnoběžného úseku 34d je tvořen dorazy 35 pístu 22.

Horní strana kluzného elementu 31 má stejnou šikmou plochu jako šikmé úseky 34a, 34c řídicí plochy 34., po kterých tato horní strana klouže. Dolní strana kluzného elementu 31 je rovnoběžná s horní stranou a je ze stran omezena dvěma stojinami 31a.

Ve slepém otvoru upínacího prstu 16 je uložen posuvně kolmo k podélnému směru pohybu pístu 22 tlačný díl 36, který je přitlačován pružinou 37 k horní straně stojiny 33. Působením pružiny je upínací prst 16 tlačen nahoru vzhledem k pístu 22, takže kluzný element 31 zůstává pevně přitisknut na řídicí plochu 34.

Když při upínání obrobku spolupracuje horní strana kluzného elementu 31 s prvním šikmým úsekem 34a řídicí plochy 34, je kluzný element 31 vtlačován do mezery 38 mezi oběma trubkovými díly 19, 20 skříně upínky 13. Levý konec kluzného elementu 31 přitom narazí na doraz 39a, tvořený koncem trubkového dílu 20.

Na obr. 3 je znázorněn upínací stav upínacího prstu 16.. Upínací prst 16 je ve svislé poloze a je vtažen do skříně 12., takže hlava, upevněná na jeho konci, táhne obrobek 15 k podpěře 17. V tomto stavu dosedá kluzný element 31 na první šikmý úsek 34a řídicí plochy 34., takže kluzný element 31 je vtlačován do mezery a upínací prst 16 je stahován dolů. Když za této situace přijde tlakové médium do válcového prostoru 24 a válcový prostor 23 se vyprázdní, pohybuje se píst 22 podle obr. 3 doprava. Protože pravý konec kluzného elementu 31 dosedá na dorazovou plochu 39, zůstává poloha upínacího prstu 16 nezměněna tak dlouho, dokud doraz 35 pístu 22 nenarazí na levou stranu kluzného elementu 31. Když k tomu dojde, nachází se kluzný element 31 pod úseky 34b, 34c, 34d řídicí plochy 34., které leží tak daleko, že kluzný element 31 v podstatě zapadne do vybrání 40 pístu 22, čímž jeho pravý konec přestane dosedat na dorazovou plochu 39.. Společně s kluzným elementem 31 je tedy i upínací prst 16 vytlačován směrem nahoru. Jakmile upínací prst 16 dosáhne své nejvyšší polohy, začne být kluzný element 31 unášen dorazem 35, až nastane uvolňovací poloha podle obr. 6. Upínací prst 16 se vykývne kolem osy 28 kulového kloubu 26., přičemž dolní strana kluzného elementu 21 klouže přes stojinu 40. Horní strana stojiny 40 je sešikmena, takže kluzný element 31 může zaujmout polohu podle obr. 6, ve které jeho levá horní hrana naráží na doraz 35, zatímco jeho pravá horní strana dosedá na stupeň navazujícího vodorovného úseku 34b řídicí plochy 34 a pravá dolní hrana leží na horní straně stojiny £0. V této situaci je upínací prst 16 nejen nadzdvižen, nýbrž i vykývnut od podpěry 17. Upínka je připravena k nasazení nového obrobku 15. Když se pak do válcového prostoru 23 pustí tlak, pohybuje se píst z polohy podle obr. 6 doleva, přičemž stupeň vodorovného úseku 34b š sebou unáší kluzný element 31, takže

-4CZ 279323 B6 upínací prst 16 se nejprve nastaví do svislé polohy. Když pravý konec kluzného elementu 31 přejde přes dorazovou plochu 3.9, je upínací prst 16 ve svislé poloze a při dalším pohybu pístu 22 doleva je stahován dolů, protože první šikmý úsek 34a řídicí plochy 34 tlačí na kluzný element 31.

Úhel šikmých úseků 34a, 34c řídicí plochy 34 vzhledem k ose pístu 22 je tak malý, že dochází k samosvornosti. To znamená, že tahové napětí, které vytahuje upínací prst 16 směrem nahoru, nemůže posunout píst 22 přes kluzný element 31. Proti vnějším vykyvujícím silám je upínací prst 16 zajištěn tím, že pravý konec kluzného elementu 31 dosedá na dorazovou plochu 39.

V příkladě provedeni podle obr. 7 až 9 je upínka 40 upevněna na skříni 12, uložené na paletě 11. Upínací prst 44 je vodorovný a jeho hlava 41 přitlačuje část obrobku 15 ke svislé podpěře 42.

Upínací prst 44 vyčnívá axiálně z jednoho konce protáhlého pouzdra 43, v němž je uložen prostřednictvím kulového kloubu 45, v jehož otvoru 46 je posuvný. Kulička kulového kloubu tvoří současně doraz, omezující vysouvací pohyb upínacího prstu 44. Do podélné drážky 47 upínacího prstu 44 vyčnívá svorník 48, upevněný na pouzdru 43, který zajišťuje upínací prst 44 proti natáčení.

Uvnitř pouzdra 43 je posuvně uložen píst 49. Na každé straně pístu 49 je válcový prostor 50, 51, do kterého lze vpouštět otvorem 52, 53 tlakové médium. Píst 49 se opírá prostřednictvím pružiny 54 o zadní čelo víka 43a pouzdra 43.

Konec pístu 49., přivrácený k upínacímu prstu 44, má dutinu 55 ve tvaru šikmého slepého vrtání. Obvodová plocha dutiny 55 tvoří řídicí plochu 56, která svírá s podélnou osou pístu 49 ostrý úhel. V blízkosti otvoru dutiny 55 jsou na pístu 49 upevněny dva rovnoběžné kolíky 57, které vyčnívají do dutiny 55 a tvoří doraz, spolupracující s příčným kolíkem 58 upínacího prstu 44.

Zadní konec upínacího prstu £4, který vyčnívá do dutiny 55, sestává ze zploštělého hlavového dílu 59, jehož vypouklá obvodová plocha dosedá na.horním a dolním konci na-řídicí plochu 56, takže hlavový díl 59 je veden v dutině 55 v podstatě bez vůle. Hlavový díl 59 je spojen zúženým krčkem 60 s hlavní částí upínacího prvku 44, která prochází kulovým kloubem £5, a je směrem od krčku 60 šikmý, takže odpovídá tvaru dutiny 55. Na zploštění 61 na konci hlavového dílu 59 naráží čep 62 objímky 63., která je přitlačována pružinou 64 koaxiálně k pístu 49 ve směru k upínacímu prstu 44. Pružina 64 Se opírá o zadní čelo víka 43a pouzdra 43. čep 62 prochází axiálním otvorem v pístu 49 do dutiny .55. Funkce pružiny 64, odpovídající funkci pružiny 37 podle prvního provedení vynálezu, spočívá v tom, že vytlačuje upínací prst 44 z pouzdra 43. Obě pružiny 37, 64 mohou být poměrně slabé.

Když je upínací prst 44 v upínací poloze podle obr. 8, je Vysunut z pouzdra 43 a je v podstatě souosý s pístem 39.. Hlava 41 přitom tlačí na obrobek 15 svisle a přitlačuje jej k podpěře 42. V této situaci nemůže dojít ke zdvižení obrobku 15 působením upínacího prstu 44 ani tehdy, když v obou válcových prostorech 50, 51 vymizí tlak. Je to způsobeno tím, že k nadzdvižení obrobku 15 by mohlo dojít pouze tehdy, kdyby se upínací prst 44 vykývnul

-5CZ 279323 B6 kolem osy kulového kloubu 45. K tomu by však' hlavový díl 59 musel posunout píst 49 tlakem na řídicí plochu 56. I když je úhel řídicí plochy 56 tak velký, že nedochází k samosvornosti, znemožňuje poměrně silná pružina 54 zpětné zatlačení pístu 49.

K uvolnění upínky 40 se do válcového prostoru 51 vpustí tlakové médium. Tím se píst 49 posune proti síle pružiny 54 doprava. Hlavový díl 59. klouže po řídicí plose 56., takže upínací prst 44 se vykývne kolem středu kulového kloubu 45 ve směru pohybu hodinových ručiček. Tím přestane působit tlak na obrobek ,15. Během zpětného pohybu pístu 49 narazí kolíky 57 na bočně vyčnívající konce příčného kolíku 58 hlavového dílu 59, takže při pokračujícím zpětném pohybu je upínací prst 44 vtažen do pouzdra 43.; tím vznikne poloha podle obr. 9. Hlava 41 upínky 40 je odtažena od obrobku, který se dá sejmout ze svislých podpěr 42 směrem nahoru.

Aby nevznikaly příliš vysoké plošné tlaky, může být podle obr. 1 na hlavovém dílu 59 upraven tlačný díl 65, který je uložen výkyvné v kotoučové pružině s kruhovou drážkou hlavového dílu 59 a jehož vyčnívající část je přizpůsobena válcovému tvaru řídicí plochy 56, takže přítlačná síla se rozkládá na větší plochu.

K upnutí upínacího zařízení, vycházeje z polohy podle obr. 9, se z válcového prostoru 51 vypustí tlakové médium, takže pružina 54 posune píst 49. K tomuto posouvání může dojít i přivedením tlakového média do válcového prostoru 50. Posunutím pístu 49 doleva se vlivem pružiny 64 posouvá i upínací prst 44, přičemž konce příčného kolíku 58 se nejprve přitlačí na dorazové kolíky 57. Během posouvání si upínací prst 44 nejprve zachovává svou vykývnutou polohu. Když pak límec 66 upínacího prstu 44 narazí na kulový kloub 45, je upínací prst 44 ve vnější koncové poloze. Když se pak píst 49 posouvá ještě dál, uvolní se dorazové kolíky 57 od konců příčného kolíku 58 a hlavový díl 59 vnikne do dutiny 55. Tím nastane vykývnutí prstu 44 kolem středu kulového kloubu 45 do upínací polohy podle obr. 8.

Claims (7)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Zařízení k upínání obrobků s výkyvné a podélně posuvně uloženým upínacím prstem a s posuvně uloženým pístem, posouvaným tlakovým médiem, který řídí upínací prst v závislosti na své dráze tak, že výkyvný a posuvný pohyb probíhají po sobě, vyznačující se tím, že píst (22, 49) má šikmou řídicí plochu (34, 56), na niž dosedá kluzný element (31, 59) upínacího prstu (16, 44), přičemž konec šikmé řídicí plochy (34, 56) je opatřen dorazem (35, 57) pro unášení upínacího prstu (16,44).
2. 2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že úhel řídicí plochy (34, 56) k pístu (22, 49) je maximálně 10°.
3. 3. Zařízení podle nároku 1 nebo 2,vyznačující se tím, že upínací prst (16) je uspořádán kolmo k pístu (22),

   -6CZ 279323 B6 uloženému v souosých trubkových dílech (19, 20), mezi nimiž je mezera, že řídicí plocha (34, 56) sestává z prvního rovného šikmého úseku (34a), na nějž navazuje první úsek (34b), rovnoběžný s podélnou osou pístu (22), dále z druhého rovného šikmého úseku (34c), na nějž navazuje druhý úsek (34d), rovnoběžný s podélnou osou pístu (22), jehož konec je tvořen dorazem (35), a že horní strana kluzného elementu (31) má stejně šikmou plochu jako rovné šikmé úseky (34a, 34c), přičemž jeden konec kluzného elementu (31) dosedá na dorazovou plochu stojiny (40) trubkového dílu (19), jejíž horní strana je zešikmena v opačném směru, než rovné šikmé úseky (34a, 34c).
4. 4. Zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se t í in, že píst (49) je uložen v podélném směru upínacího prstu (44) a má dutinu (55), omezenou řídicí plochou (56), do které je zasunut upínací prst (44), a doraz (57) na pístu (49) je umístěn v blízkosti otvoru dutiny (55).
5. 5. Zařízení podle nároku 4, vyznačující se tím, že do dutiny (55) je uložen hlavový díl (59) upínacího prstu (44), který je spojen zúženým krčkem (40) s hlavním tělesem upínacího prstu (44) a nese do strany vyčnívající element (58) pro spolupráci s dorazem (58).
6. 6. Zařízení podle nároku 5, vyznačující se tím, že mezi zadním čelem víka (43a) pouzdra (43) a objímkou (63) je uspořádána pružina (64), která se o tyto díly opírá, pro přitlačování hlavového dílu (59) upínacího prstu (44) k dorazu (57) pistu (49).
7. 7. Zařízení podle jednoho z nároků 1, 2, 4 až 6, vyznačují c í s e t í m, že mezi pouzdrem (43) a pístem (49) je umístěna pružina (54), opřená o tyto díly, pro tlačení pístu (49) do jedné koncové polohy.