CZ293119B6 - Polohovací zařízení - Google Patents

Abstract

Polohovací zařízení sestává jednak z pracovní spojky (2), tvořené skříní (21) a pouzdrem (23), mezi které je vloženo horní těleso (22), jednak z vlastní polohovací spojky (1), uložené prostřednictvím ložiskového uložení (16) v pouzdře (23), jejíž hřídel (11) má pro přenos krouticího momentu upraveno na jednom svém konci horní kolo (15) a na svém druhém konci dolní kolo (14), spojené s unášecím diskem (12), opatřené brzdovým třecím elementem (T2), a jednak z přítlačného ústrojí (3), jehož přírubové táhlo (33), zasahující nad horní plochu horního tělesa (22), je spojeno s dolním tělesem (31), orientovaným svým brzdovým třecím elementem (T1) směrem k dolní ploše horního tělesa (22), přičemž přítlačné ústrojí (3) je uloženo axiálně suvně a pootočitelně vůči pracovní spojce (2) a je spojitelné prostřednictvím brzdových třecích elementů (T1, T2) s polohovací spojkou a/nebo s pracovní spojkouŕ

Description

Polohovací zařízení

Oblast techniky

Vynález se týká polohovacího zařízení k polohování osy vřetene obráběcího nástroje, zejména k natáčení frézovací hlavy vodorovné vyvrtávačky.

Dosavadní stav techniky

Při obrábění na vodorovné vyvrtávačce - horizontce se nevystačí s jedinou polohou osy řezného nástroje. Tento problém se řeší pomocí přídavných technologických zařízení, tzv. frézovacích hlav, která svou konstrukcí umožňují změnu polohy, tzv. polohování, osy řezného nástroje. Jsou známy tři základní principy takových zařízení. Prvním je ruční natáčení frézovací hlavy na horizontce a spočívá v tom, že otočná část frézovací hlavy se vzhledem k pevné části stroje do požadované polohy natáčí pomocí šnekového převodu. Vzájemná poloha těchto částí se po dosažení žádoucího nastavení zajistí utažením tzv. T šroubů v T drážkách. Jde o činnost zdlouhavou a pro obsluhu namáhavou. Další nevýhodou je to, že velikost zpevnění, tedy utažení polohované části stroje k pevné části stroje a přesnost polohy osy nástroje jsou závislé na lidském faktoru. Charakteristickým znakem tohoto principu je jednak ruční pohon mechanismu, jednak jeho oddělení od hlavního pohonu horizontky. Hlava je v pracovním režimu zpevněna, takže během obrábění nelze měnit polohu její osy. Druhým principem je automatické polohovací zařízení numericky řízené se servomotory as vestavěným snímačem polohy, které se používá nejčastěji pro obrábění obecně zakřivených ploch. Zařízení má značnou hmotnost a trpí nedostatky ve vymezování vůle mezi součástmi pohonu posuvu jako jsou čelní a kuželová ozubená kola, ze kterých sestává. Charakteristickým znakem tohoto řešení je automatické polohování osy nástroje pomocí posuvových motorů, opatřených zpětnou vazbou. Mechanismus je od hlavního pohonu horizontky oddělen. Pohyb nástroje je zároveň vedlejším pracovním pohybem, takže polohu osy nástroje je možno měnit během obrábění. Třetí, nejrozšířenější princip polohování osy nástroje, je rovněž automatický. Vzájemná poloha vzájemně se natáčejících částí je definována pomocí dvojice souose proti sobě umístěných věnců Hirthovy spojky. V pracovní poloze jsou věnce přiblíženy a v této poloze drženy silou, vyvozovanou hydraulickým zařízením. Ozubení jednoho věnce zapadá do ozubení věnce druhého, čímž se dosahuje pevného spojení nehybné části stroje s částí pohyblivou. Pro změnu polohy osy nástroje se pomocí hydrauliky od sebe oddálí nepohyblivá část stroje ata jeho část, která bude polohována. Týmž pohybem, kterým se uvolní zuby Hirthovy spojky na obou věncích, zapadnou unášeče, spojené s polohovanou částí, do drážek na kotouči, který je spojen s hlavním pohonem. Otáčením hlavního pohonu, se kterým je pro tento účel polohovaná část spojena, dojde kjejímu natočení do žádoucí polohy. V tlakové větvi, pomocí které se ozubené kotouče Hirthovy spojky a s nimi spojené součásti oddalovaly, se přeruší tlak. Tlak se přivede do větve, která je přitlačuje. Vzniklým pohybem se jednak vrátí ozubené kotouče k sobě a jejich ozubení zapadne, jednak se vysunou a uvolní unášeče z drážek. Tím se přeruší jejich spojení s hlavním pohonem a polohování je dokončeno. Charakteristickým znakem tohoto třetího principu je, ve srovnání s prvním uvedeným principem, že nastavená poloha je pomocí Hirthovy spojky velmi přesně definována a že řešení umožňuje opakovaně a velmi přesně najet do stejné polohy. Ve srovnání s druhým principem je konstrukce mnohem robustnější a dynamicky stabilnější a umožňuje přenos větších momentů při srovnatelné hmotnosti a rozměrech zařízení. Popsané zařízení funguje ve dvou režimech. První je pracovní, při něm může docházet k obrábění, druhý je polohovací. Při něm se neobrábí, nýbrž dochází k přestavování pohyblivé části zařízení vzhledem k pevné části stroje. Nevýhodou tohoto zařízení je malá variabilita polohování, neboť velikost nejmenšího kroku, tedy úhlu nejbližších sousedních poloh polohované části stroje, je dána počtem zubů Hirthovy spojky. Hlavní nevýhoda polohovacího zařízení s Hirthovou spojkou spočívá v tom, že při nesprávně provedeném cyklu polohování se může snadno stát, že dojde k závažnému mechanickému poškození součástí

- 1 CZ 293119 B6 zařízení. Stroj je tím na delší dobu vyřazen z provozu a někdy je dokonce třeba polohovací zařízení odeslat k opravě k jeho výrobci.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje polohovací zařízení k polohování osy vřetene obráběcího nástroje, zejména k natáčení frézovací hlavy vodorovné vyvrtávačky, které je spojeno jednak s pohonem vřetene a jednak uloženo v rámu obráběcího stroje, jehož podstata spočívá 10 v tom, že sestává jednak z pracovní spojky, tvořené skříní a pouzdrem, mezi které je vloženo homí těleso, jednak z vlastní polohovací spojky, uložené prostřednictvím ložiskového uložení v pouzdru, jejíž hřídel má pro přenos kroutícího momentu upraveno na jednom svém konci homí kolo a na svém druhém konci dolní kolo, spojené s unášecím diskem, opatřené brzdovým třecím elementem, a jednak z přítlačného ústrojí, jehož přírubové táhlo, zasahující nad homí plochu 15 horního tělesa, je spojeno s dolním tělesem, orientovaným svým brzdovým třecím elementem směrem k dolní ploše horního tělesa, přičemž přítlačné ústrojí je uloženo axiálně suvně a pootočitelně vůči pracovní spojce a je spojitelné prostřednictvím brzdových třecích elementů s polohovací spojkou a/nebo s pracovní spojkou.

Polohovací zařízení podle vynálezu kombinuje přednosti známých řešení. Má robustní konstrukci, umožňuje libovolný úhel natočení, umožňuje opakované polohování osy nástroje s vysokou přesností a má automatický pracovní cyklus. Možnost destrukce zařízení vlivem nesprávně provedeného cykluje minimalizována.

Pro správnou funkci je výhodné, když zařízení má v horním tělese axiálně suvně upravený homí píst, opřený svou homí plochou o přírubové táhlo a svou dolní plochou spočívající na talířových pružinách, rozmístěných po jeho obvodu.

Zařízení dále může mít v dolním tělese axiálně suvně upravený dolní píst, opřený svou homí plo30 chou o dolní plochu horního tělesa, pod nímž jsou po jeho obvodu axiálně suvně upraveny pístky, podepřené každý pružinou a připojené k opěrnému kotouči, umístěnému proti brzdovému třecímu elementu unášecího disku.

Pro zajištění suvného pohybu svých součástí je zařízení opatřeno rozvodem tlakového média, 35 sestávajícím jednak z prvního tlakového okruhu, ústícího pod homí píst, jednak z druhého tlakového okruhu, ústícího pod dolní píst a nad i pod pístky a nad opěrný kotouč.

Je vhodné, když homí plocha horního pístu a homí plocha dolního pístu jsou upraveny jako kluzné.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je dále blíže vysvětlen pomocí výkresů, obsahujících vyobrazení polohovacího zařízení 45 v řezu, na kterých je na obr. 1 znázorněno zařízení v poloze, ve které jeho pracovní spojka je přitlačením spojena s přítlačným ústrojím a polohovací spojka je volná. Na obr. 2 je znázorněna poloha, ve které je pracovní spojka spojena jak s přítlačným ústrojím, tak s polohovací spojkou. Obr. 3 ukazuje polohu, ve které je polohovací spojka spojena s přítlačným zařízením a pracovní spojka je volná.

-2CZ 293119 Β6

Příklad provedení

Jedno z možných provedení polohovacího zařízení, které je dále podrobně popsáno, je vloženo mezi nezakreslený hlavní pohon obráběcího stroje, se kterým je spojeno horním kolem 15, na něž je z něho přiváděn kroutící moment, a nezakreslené uložení vřetene obráběcího stroje, na které je kroutící moment přenášen dolním kolem 14.

Zařízení je tvořeno v podstatě třemi celky, které jsou podle potřeby spolu pevně spojitelné a rozpojitelné pomocí brzdových třecích elementů TI a T2. Prvním z celků je pracovní spojka 2, která sestává ze skříně 21, v níž jsou upraveny její další součásti a která je spojená s nezakresleným rámem stroje. Z něho jsou přivedeny prvý a druhý olejový tlakový okruh I a Π. Do horního tělesa 22, které je do skříně 21 vloženo, zapadá jednak horní píst 41 prstencového tvaru, jednak svazky talířových pružin 42. Ty jsou umístěny pod horním pístem 41 po jeho obvodu. Do skříně 21 je vloženo pouzdro 23, ve kterém je otočně uložen druhý celek zařízení, a to polohovací spojka 1. Na horní straně jejího hřídele H, spojeného ložiskový m uložením 16 s pouzdrem 23, je horní kolo 15 pro připojení k hlavnímu pohonu, na dolní straně je dolní kolo 14 pro připojení nezakresleného pohonu vřetene frézovací hlavy. K dolnímu kolu 14 je připojen unášecí disk 12, opatřený ve své horní části brzdovým třecím elementem T2, kterým je brzdové obložení. Do skříně 21 je vložen také třetí celek zařízení, a to přítlačné ústrojí 3, které je tvořeno dolním tělesem 31, spojeným s přírubovým táhlem 33, nasunutým na pouzdro 23. Mezi horní plochou dolního tělesa 31 a dolní plochou horního tělesa 22 je brzdový třecí element TI, kterým je třecí lamela. Shora do dolního tělesa 31 zapadá dolní píst 5 prstencového tvaru. Pod ním jsou po jeho obvodu umístěny pístky 63. procházející dolním tělesem 31 a opřené o něj pružinami 62, které jsou na ně navlečeny a vytlačují je vzhůru. K dolním koncům pístků 63 je připevněn opěrný kotouč 61, situovaný proti brzdovému třecímu elementu T2.

Do prostoru pod horní píst 41, ve kterém jsou vloženy svazky talířových pružin 42 se prvním tlakovým okruhem I přivede tlakový olej. Horní píst 41. opřený nahoře o přírubové táhlo 33, přitlačuje dolní těleso 31 nahoru na horní těleso 22. Tím, že mezi sebou svírají brzdový třecí element TI, dochází kpevnému vzájemnému spojení přítlačného ústrojí 3 scelkem pracovní spojky 2. Pokud by došlo k neočekávanému snížení tlaku oleje, spojení popsaných celků se nepřeruší, neboť je udržováno působením svazků talířových pružin 42. Tyto talířové pružiny 42 tedy nejen, že zvyšují přítlak na brzdový třecí element TI, ale navíc udržují zařízení pohromadě v případě, že je úplně odpojeno, tzn. že celý jeho hy draulický rozvod je zcela bez tlaku. V situaci, kdy bez tlaku je jen druhý tlakový okruh II, je dolní píst 5 uvolněn. Pružiny 62 zvedají pístky 63 spolu s opěrným kotoučem 61 vzhůru, takže jej oddalují od unášecího disku 12 polohovací spojky 1 a jejího brzdového třecího elementu T2. Tato poloha je pracovní. Polohovací spojka 1 není spojena ani s přítlačným ústrojím 3, ani s pracovní spojkou 2. Hřídel 11 je zapojen jen jako součást pro přenos kroutícího momentu na vřeteno frézovací hlavy. Může docházet k obrábění, nikoli ke změně polohy osy obráběcího nástroje.

Pokud je třeba změnit pracovní polohu osy nástroje, neboli provést nové polohování, je třeba zařízení uvést do přípravné polohy. V klidovém stavu hřídele 11 se do prostoru se svazky talířových pružin 42 pod horní píst 41 prvním tlakovým okruhem I přivede olej. Zároveň se druhým tlakovým okruhem II přivede olej jednak pod dolní píst 5, jenž slouží k uvolňování pracovní spojky 2, jednak nad a pod pístky 63 a také nad opěrný kotouč 64. Hydrostatická síla, působící nad pístky 63 a nad opěrným kotoučem 61 je větší, než síla působící pod pístky 63, takže dojde k jejich posunutí směrem dolů za současného stlačení pružin 62. Avšak hydrostatická síla, vyvozovaná v druhém tlakovém okruhu II, působící na dolní píst 5 je menší, než síla, působící na horní píst 41 z prvního tlakového okruhu I. Spolu s pístky 63 se dolů posune i opěrný kotouč 61, opře se o brzdový třecí element T2 polohovací spojky 1 a zajistí její pevné vzájemné spojení s přítlačným ústrojím 3. Protože tlakem z prvního tlakového okruhu I je prostřednictvím horního pístu 41 a přírubového táhla 33 spojeno přítlačné ústrojí 3 s celkem pracovní spojky 2, dochází v této přípravné fázi polohování ke stavu, ve kterém jsou spolu současně pevně spojeny

-3 CL 293119 B6 tři základní celky zařízení, tj. polohovací spojka 1, pracovní spojka 2 a přítlačné ústrojí 3. Tím je vyloučena nahodilá a nechtěná změna vzájemné polohy součástí zařízení, která by mohla nastat, pokud by tyto celky nebyly vzájemně stabilizovány.

Po dosažení přípravné fáze je možno přikročit k vlastnímu polohování. Začíná tím, že se přeruší tlak v prvním tlakovém okruhu I, avšak tlak v druhém tlakovém okruhu Π se zachová. Tím, že větší horní píst 41 je nyní bez tlaku, může dojít k přerušení spojení pracovní spojky 2 s přítlačným ústrojím 3. Přerušení se dosáhne tím, že se působením menšího dolního pístu 5 od sebe oddálí horní těleso 22 od dolního tělesa 32 a tím i od brzdového třecího elementu TI. Současně 10 dochází k zatlačování horního pístu 44, kterým jsou stlačovány svazky talířových pružin 42.

Nastává stav, při kterém je přítlačné ústrojí 3 spojeno s polohovací spojkou 1, avšak nikoli s pracovní spojkou 2. Nyní je možno pootáčením celku, tvořeného polohovací spojkou 1 a s ní spojeným přítlačným ústrojím 3 provést vlastní polohování. tj. nalezení nové polohy osy nástroje vzhledem k pracovní spojce 2. Je samozřejmé, že síla z druhého tlakového okruhu Π, působící na 15 opěrný kotouč 61 a na pístky 63, sečtená se silou talířových pružin 42 a působící na horní píst

41, je menší, než síla, působící z téhož druhého tlakového okruhu II na dolní píst 5, sečtená se silou pružin 62. Tím dochází k odlehnutí brzdového třecího elementu TI. Po ukončení polohování se převede zařízení do přípravné polohy, jak je shora popsána a teprve pak do pracovního režimu.

Jak uvedeno, zařízení je ovládáno hydraulicky, pomocí prvého a druhého tlakového okruhu I a II. První tlakový okruh I vede olej tělesem skříně 21 do horního tělesa 22, ve kterém je přiveden pod horní píst 44. Druhý tlakový okruh II vede olej tělesem skříně 21 jednak do dolního tělesa 31. ve kterém se dále rozvádí jednak pod dolní píst 5 a nad pístky 63, jednak pod pístky 63, do prostoru 25 pružin 62 a zároveň nad opěrný kotouč 61, spojený s pístky 63. Úkolem opěrného kotouče 61, axiálně suvně uloženého v dolním tělese 31, je při vysunuté poloze být opřen o brzdný třecí element T2 a tím spojovat či zpevňovat přítlačné ústrojí 3 s polohovací spojkou J. Opěrný kotouč 61 přitom působí jako píst, jehož činná plocha, na kterou působí tlakový olej z druhého tlakového okruhu II, má tvar mezikruží.

Horní plochu horního pístu 41 a horní plochu dolního pístu 5 je vhodné vybavit kluznými vrstvami.

Je nezbytné, aby součásti zařízení, připojené na hydraulický rozvod, byly vzájemně utěsněny.

Claims (4)

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Polohovací zařízení k polohování osy vřetene obráběcího nástroje, zejména k natáčení frézovací hlavy vodorovné vyvrtávačky, které je spojeno jednak s pohonem vřetene a jednak uloženo v rámu obráběcího stroje, vyznačující se tím, že sestává jednak z pracovní spojky (2), tvořené skříní (21) a pouzdrem (23), mezi nimiž je vloženo horní těleso (22), jednak zvláštní polohovací spojky (1), uložené prostřednictvím ložiskového uložení (16) v pouzdru (23), jejíž hřídel (11) má pro přenos kroutícího momentu upraveno na jednom svém konci horní kolo (15) a na svém druhém konci dolní kolo (14), spojené s unášecím diskem (12), opatřené brzdovým třecím elementem (T2), a jednak z přítlačného ústrojí (3), jehož přírubové táhlo (33), zasahující nad horní plochu horního tělesa (22), je spojeno s dolním tělesem (31), orientovaným svým brzdovým třecím elementem (TI) směrem k dolní ploše horního tělesa (22), přičemž přítlačné ústrojí (3) je uloženo axiálně suvně a pootočitelně vůči pracovní spojce (2) a je spojitelné prostřednictvím brzdových třecích elementů (TI, T2) s polohovací spojkou (1) a/nebo s pracovní spojkou (2).

2. Polohovací zařízení podle nároku 1, vyznačující se t í m , že v horním tělese (22) je axiálně suvně upraven horní píst (41), opřený svou horní plochou o přírubové táhlo (33) a svou dolní plochou spočívající na talířových pružinách (42), rozmístěných po jeho obvodu.

3. Polohovací zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že v dolním tělese (31) je axiálně suvně upraven dolní píst (5), opřený svou horní plochou o dolní plochu horního tělesa (22), pod nímž jsou po jeho obvodu axiálně suvně upraveny pístky (63), podepřené každý pružinou (62) a připojené k opěrnému kotouči (61), umístěnému proti brzdovému třecímu elementu (T2) unášecího disku (12).

4. Polohovací zařízení podle některého z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že je opatřeno rozvodem tlakového média, sestávajícím jednak z prvního tlakového okruhu (I), ústícího pod horní píst (41), a jednak z druhého tlakového okruhu (II), ústícího pod dolní píst (5), nad a pod pístky (63) a nad opěrný kotouč (61).