CZ299720B6

CZ299720B6 - Jednotka brusného vretene s magnetickým pohonem

Info

Publication number: CZ299720B6
Application number: CZ20010223A
Authority: CZ
Inventors: Junker@Erwin; Lindner@Jürgen
Original assignee: Erwin Junker Maschinenfabrik Gmbh
Priority date: 1998-07-23
Filing date: 1999-04-14
Publication date: 2008-10-29
Also published as: BR9912322A; AU3926999A; EP1098735A1; CA2338362C; CZ2001223A3; CN1136077C; DE59902676D1; ES2181431T3; KR20010071930A; DE19833241A1; CA2338362A1; DE19833241C2; RU2207946C2; JP3618666B2; WO2000005033A1; CN1311726A; KR100398179B1; JP2002521216A; US6431966B1; EP1098735B1

Abstract

Pohon brusného kotouce (25) u brousicího stroje na broušení vacek je vytvoren s elektromotorem opatreným hnacím kolem (3), které je opatreno stejne od sebe vzdálenými prstencovitými zápichy (30), ježjsou na svých radiálních plochách opatreny permanentními magnety (22). Rotor (4) brusného vretene je opatren stejne od sebe vzdálenými prstencovitýmizápichy (29), radiální plochy techto prstencovitých zápichu (29) jsou opatreny permanentními magnety (23), pricemž prstencovité zápichy (30), opatrené permanentními magnety (22), hnacího kola (3) a rotoru (4) do sebe vzájemne zapadají.

Description

Jednotka brusného vřetene s magnetickým pohonem

Oblast techniky 5

Vynález se týká pohonu brusného kotouče u brousicího stroje na broušení vaček, s jehož pomocí mohou být broušeny vačky, které mají konkávní boky.

Dosavadní stav techniky

Broušení vaček, které mají konkávní obrysy, spadá do známého stavu techniky, přičemž jsou v takovém případě používány brusné kotouče, jejichž poloměr je menší, než je poloměr zakřivení konkávní oblasti vaček.

¹⁵

V patentovém spise DE 44 26 453 Cl je popsán mimo jiné stroj na broušení vaček vačkového hřídele, přičemž tyto vačky mají konkávní boky, a to s využitím tří brusných kotoučů.

Tento stroj obsahuje sáně, které jsou příčně pohyblivě uloženy na loži stroje v radiálním směru 20 vzhledem k vačkovému hřídeli, který má být broušen, a na kterých jsou uspořádány dvě brusná vřetena, opatřená brusným kotoučem pro hrubé broušení a brusným kotoučem pro konečné jemné broušení.

Uvedená dvě brusná vřetena jsou uspořádána na společné vřetenové hlavici takovým způsobem, 25 že se osy vřeten vzájemně protínají pod určitým úhlem, nebo že jsou vzájemně vůči sobě rovnoběžné. Vřetenová hlavice je uspořádána otočně kolem osy, probíhající kolmo k vačkovému hřídeli: Třetí brusný kotouč, jehož průměr odpovídá přibližně dvojnásobku poloměru konkávních boků vaček na vačkovém hřídeli, které mají být broušeny, je uspořádán za brusným kotoučem pro jemné konečné broušení na jeho brusném vřetení .

Shora uvedené řešení, známé z dosavadního stavu techniky, neobsahuje žádné další podrobné informace o typu pohonu brusných vřeten.

. Brousicí stroj, který je zkonstruován na unášecím principu, byl popsán například v patentovém 35 spise DE 4137 924 C2.

Tento stroj obsahuje první brousicí sáně, které jsou pohyblivé ve směru kolmém k podélné ose vačkového hřídele a které nesou první brusný kotouč mající velký průměr. Na prvních brousicích sáních jsou uspořádány druhé brousicí sáně, opatřené druhým brusným kotoučem, který má menší průměr, než je poloměr zakřivení boku vačky, která má být broušena.

Toto řešení, známé z dosavadního stavu techniky, rovněž neobsahuje žádné další podrobné informace o pohonu brusného vřetene.

V patentovém spise DE 196 35 687 je popisován brousicí stroj na broušení vačkových hřídelů, u kterého je jednotka brusného vřetene uspořádána hydrodynamicky nebo hydrostaticky.

A konečně brousicí stroje, jejichž brusná vřetena mají buď přímý pohon prostřednictvím vysokofrekvenčního elektromotoru brusného vřetene, nebo prostřednictvím řemenového pohonu, nále50 zejí do známého stavu techniky,

Avšak brusná vřetena, která jsou poháněna přímo vysokofrekvenčním elektromotorem, mají nevýhody, které spočívají zejména v tom, že vysokofrekvenční elektromotory vzhledem k jejich

-1 CZ 299720 B6 rozměrům umožňují obrábět pouze omezené velikosti vačkových hřídelů z hlediska jejich délky a rozteče vaček s ohledem na poloměr základního kruhu.

Na druhé straně pak brusná vřetena, která jsou poháněna řemenovým pohonem, mají tu nevýho5 du, která spočívá v tom, že mohou být přenášeny pouze omezené výkony s použitím předem stanovených průměrů řemenic, přičemž řemen, který musí být nezbytně použit v takovémto případě, vyvozuje při svém ohybu do pravého úhlu vysoké radiální síly na přiléhající ložisko vzhledem k jeho nutnému předpětí.

Podstata vynálezu

Úkolem předmětu tohoto vynálezu je vyvinout pohon brusného kotouče, u kterého budou odstraněny nedostatky známého, přímého pohonu prostřednictvím vysokofrekvenčního elektromotoru nebo prostřednictvím řemenového pohonu.

Kromě toho musí být takovýto pohon možno vyrábět v rozličném poměru jeho průměru a délek, takže rychlosti a výkony budou moci být přenášeny ve velice širokých rozmezích.

Shora uvedené problémy byly v souladu s předmětem tohoto vynálezu vyřešeny vyvinutím pohonu brusného kotouče u brousicího stroje na broušení vaček, u kterého je elektromotor opatřen hnacím kolem, hnací kolo je opatřeno stejně od sebe vzdálenými prstencovitými zápichy, tyto prstencovité zápichy jsou na svých radiálních plochách Opatřeny permanentními magnety. Rotor brusného vřetene je opatřen stejně od sebe vzdálenými prstencovitými zápichy, radiální plochy , prstencovítých zápichů jsou opatřeny permanentními magnety, prstencovité zápichy, opatřené permanentními magnety, hnacího kola a rotoru do sebe vzájemně zapadají.

Hnací motor a hnací kolo mají s výhodou skříň, tato skříň má v oblasti uspořádání rotoru brusného vřetene otvor, odpovídající délce a průměru brusného vřetene, přičemž rotor brusného vřetene má dělenou skříň, rotor brusného vřetene je namontován na každém konci v dělené skříni, přičemž dělená skříň může být namontována vhodným vyměnitelným způsobem na otvoru skříně pohonu,

Rotor brusného vřetene s výhodou nese na jednom konci brusný kotouč.

Rotor brusného vřetene je s výhodou namontován v dělené skříni v jednotce pevného ložiska na straně brusného kotouče a v jednotce volného plovoucího ložiska na opačné straně.

Jednotka pevného ložiska a jednotka volného plovoucího ložiska jsou v každém případě zkonst40 ruovány jako ústrojí valivého ložiska, předběžně zatížená bez vůle.

Rotor brusného vřetene je s výhodou opatřen výstupkem, na kterém může být prostřednictvím upevňovacího prvku upevněn brusný kotouč.

Jednotka brusného vřetene je s výhodou zkonstruována vyměnitelně jako vzájemně zaměnitelná vřetenová jednotka v různých velikostech.

Shora uvedených úkolů je v souladu s předmětem tohoto vynálezu dosaženo takovým způsobem, že pohon jednotky brusného vřetene pro přenášení výkonu a kroutícího momentu prostřednict50 vím elektromotoru brusného vřetene je prováděn magneticky.

Za tím účelem je uspořádáno hnací kolo, které je připojeno k hnacímu motoru. Na obvodu tohoto hnacího kola jsou ve stejných vzdálenostech od sebe uspořádány prstence permanentních magnetů, mezi které do mezer mezi nimi zapadají prstence permanentních magnetů, které jsou uspořá-2CZ 299720 B6 dány ve stejných vzdálenostech od sebe na jednotce brusného vřetene. Prstence permanentních magnetů hnacího kola a rotoru brusného vřetene jsou vzájemně vůči sobě uspořádány bezdotykovým způsobem.

Vzduchová mezera, která mezi nimi v každém případě vzniká, má v osovém směru velikost například 0,05 až 0,4 mm. V tomto případě magnetické prstence, uspořádané na hnacím kole, zapadají do prostorů, vytvořených stejně od sebe vzdálenými magnetickými prstenci na rotoru brusného vřetene a naopak.

ío U provedení předmětu tohoto vynálezu je obvodová šířka hnacího kola opatřena stejně od sebe vzdálenými zápichy, které jsou uspořádány radiálně obklopujícím způsobem a které jsou na svých plochých stranách obloženy malými permanentními magnety. S ohledem na šířku zápichů, obložených permanentními magnety na hnacím kole, jsou na obvodové šířce rotoru brusného vřetene vytvořeny zápichy, zapadající do těchto volných prostorů a obdobně obložené na svých plochých bočních stranách permanentními magnety.

Shora uvedená konstrukce rovněž bere v úvahu skutečnost, že prstencovité ploché strany zápichů, obložené permanentními magnety, se vzájemně vůbec nedotýkají během přenosu kroutícího momentu, to znamená, že leží vzájemně od sebe v určité vzdálenosti. U této konstrukce má rov20 něž vzduchová mezera v osovém směru velikost například 0,05 až 0,4 mm.

Středové osy hnacího motoru a hnacího kola jsou spolu vzájemně vyrovnány, přičemž jsou uspořádány rovnoběžně se středovou osou rotoru brusného vřetene. Tato středová osa rotoru brusného vřetene je dále s výhodou uspořádána ve vodorovné a svislé rovině, rovnoběžné se středovou osou vačkového hřídele.

Hnací motor s hnacím kolem a rotor brusného vřetene jsou každé uspořádány ve skříni, přičemž tyto skříně jsou spolu vzájemně spojeny prostřednictvím šroubů. Tyto dvě skříně, které jsou ksobě vzájemně spojeny, jsou připevněny ke skříni hlavice brusného vřetene, příčně pohyblivé ve směru osy X.

Brusný kotouč je umístěn najednom volném konci rotoru brusného vřetene. Dvě koncové oblasti rotoru brusného vřetene jsou uloženy v sestavách valivých ložisek, předběžně zatížených bez vůle, přičemž konec rotoru brusného vřetene na straně brusného kotouče slouží jako jednotka pevného ložiska, zatímco opačný konec slouží jako jednotka volného plovoucího ložiska.

Celá jednotka brusného vřetene je opatřena skříní, která má tenkostěnnou konstrukcí, takže je v ní stále dostatečný prostor vzhledem k jednotlivým vačkám vačkového hřídele. Vačky, uspořádané jedna za druhou na vačkovém hřídeli a mající různé úhlové polohy na tomto vačkovém hří' 40 děli, mají poloměr otáčení, který je zvětšen vzhledem k poloměru základny vačky.

Celá jednotka brusného vřetene, umístěna směrem k vačkovému hřídeli a upevněná ve skříni, může být zcela nahrazena jinou jednotkou brusného vřetene. Tímto způsobem je umožněno využívat různých jednotek brusného vřetene o různých velikostech, například o zvětšujících se velikostech, a to pro různá uplatnění, neboť žádné přívodní linky nevedou k ložiskům a k jednotce brusného vřetene.

Tím je zaručena výhoda, která spočívá v tom, že pro různá uplatnění během broušení, zejména z hlediska průměru brusného kotouče, mohou být různé jednotky brusného vřetene vyměněny zcelajednoduchou náhradou.

V závislosti na problémech broušení, které musejí být řešeny, může být proto použita příslušná vhodná jednotka brusného vřetene, přičemž příslušný poměr průměrů hnacího kola a rotoru brusného vřetene určuje převodový poměr. Pokud je průměr rotoru brusného vřetene zvětšen, potom

-3CZ 299720 B6 dochází ke zvýšení přenášeného kroutícího momentu. Pro větší kroutící moment musí být použito většího brusného kotouče.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude v dalším podrobněji objasněn na příkladech jeho konkrétního provedení, jejichž popis bude podán s přihlédnutím k přiloženým obrázkům výkresů, kde:

obr. 1 znázorňuje částečný pohled v podélném řezu na hnací kolo, připojené k hnacímu motoru, s rotorem brusného vřetene, uspořádaným rovnoběžně pro záběr na svém obvodu, a s obdobně rovnoběžně uspořádaným vačkovým hřídelem;

obr. 2 znázorňuje pohled v řezu na konstrukci podle obr. 1 v kombinaci s hlavicí brusného vřete15 ne, pracující ve směru osy X;

obr. 3 znázorňuje ve zvětšeném měřítku pohled v řezu, přičemž řez je veden podél čáry B-B z obr. 2; a obr. 4 znázorňuje částečný pohled v podélném řezu na konstrukci jednotky brusného vřetene, nesené na valivých ložiskách a opatřené magneticky poháněným motorem.

Příklady provedení vynálezu

Na vyobrazení podle obr. 1 je znázorněn částečný pohled v podélném řezu na jednotku brusného vřetene, nesenou ve valivých ložiskách na každém konci a opatřenou magneticky poháněným rotorem 4 brusného vřetene, na jehož obvodové povrchové ploše jsou uspořádány ve stejných vzdálenostech od sebe prstencovité permanentní magnety 23. Stejně od sebe vzdálené prstenco30 vité permanentní magnety 22, které jsou uspořádány na obvodové povrchové ploše hnacího kola 3, zapadají s mírnou vůlí do volných prostorů, vytvořených mezi prstencovitými permanentními magnety 23. Hnací kolo 3 je dále připojeno k hnacímu motoru, kterým může být například elektromotor.

Pokud se hnací kolo 3 .otáčí, pak prstencovité permanentní magnety 22 a 23 do sebe vzájemně zapadají, takže je dosaženo magnetického převodu kroutícího momentu na rotor 4 brusného vřetene, Hnací kolo 3 je připojeno k hnacímu motoru l· prostřednictvím šroubů 2. U- tohoto uspořádání je získán převodový poměr na základě poměru průměrů hnacího kola 3 a rotoru 4 brusného vřetene.

U provedení předmětu tohoto vynálezu je vnější obvod hnacího kola 3 opatřen radiálně směřujícími prstencovitými zápichy 30, které jsou strojně obrobeny v tělese hnacího kola 3 radiálním kruhovým způsobem, přiěemžjsou jejich ploché strany obloženy malými permanentními magnety 22. Rotor 4 brusného vřetene je rovněž opatřen radiálně směřujícími prstencovitými zápichy

29, které jsou provedeny strojním obráběním a jejichž ploché strany jsou obloženy malými permanentními magnety 23.

Tyto zápichy 30 a 29 jsou uspořádány tak, že jsou umístěny ve stejných vzdálenostech po obvodové šířce takovým způsobem, že během montáže tyto prstencovité zápichy 29 a 30, obložené permanentními magnety 22 a 23, zajišťují uspořádání, které do sebe zapadá bezdotykovým způsobem. V důsledku toho je kroutící moment hnacího kola 3 magneticky přenášen na rotor 4 brusného vřetene.

-4CZ 299720 B6

Na jednom volném konci rotor 4 brusného vřetene nese brusný kotouč 25, který je připevněn na konci rotoru 4 brusného vřetene s pomocí šroubu 26. Počínaje od brusného kotouče 25 je jednotka 5 pevného ložiska uspořádána bezprostředně v osovém směru, přičemž může jít například o sestavu valivého ložiska, která je předběžně zatížena bez vůle a která je uspořádána v té oblasti skříně 7, která směřuje k brusnému kotouči 25.

Na opačném konci rotoru 4 brusného vřetene je uspořádána jednotka 6 volného plovoucího ložiska, kterou může obdobně tvořit například sestava valivého ložiska, která je předběžně zatížena bez vůle, přičemž je obdobně uspořádána v té oblasti skříně 7, která leží na opačné straně od io brusného kotouče 25.

Od sebe stejně vzdálené prstencovité permanentní magnety 23 jsou uspořádány mezi jednotkou 5 pevného ložiska a jednotkou 6 volného plovoucího ložiska na-obvodové povrchové ploše rotoru 4 brusného vřetene. Vačkový hřídel 9 je uspořádán rovnoběžně s hnacím ustrojím, ovládaným elektromotorem a sestávajícím z hnacího motoru 1, hnacího kola 3, z jednotky brusného vřetene s rotorem 4 brusného vřetene v záběrovém uspořádání s prstencovitými permanentními magnety 22a23.

Na vyobrazení podle obr. 2 je znázorněn pohled v řezu na hnací kolo 3, které je připevněno prostřednictvím šroubů 2 k hnacímu motoru I. Kromě toho je zde znázorněna skříň pro hnací kolo 3 a pro hnací motor 1, která je připojena k hlavici 12 brusného vřetene, a rovněž osa X číslicového řízení pomocí počítače (CNC).

Kromě toho je na tomto grafickém provedení znázorněno označení řezu B-B a detailu C, které jsou poté znázorněny na vyobrazeních podle obr. 3 a obr. 4. Hnací kolo 3 je připevněno prostřednictvím šroubů 2 k hnacímu motoru 1 osově vyrovnaným způsobem tak, že je uloženo na středové ose 13. Rotor 4 brusného vřetene, který je opatřen brusným kotoučem 25 na jedné straně na konci, je uspořádán rovnoběžně s touto středovou osou 13, jak je vidět podle jeho středové osy 14.

Na vyobrazení podle obr. 3 je znázorněn pohled v řezu, přičemž řez je veden podél čáry B-B z obr. 2.

Je zde uspořádána polovina pláště skříně 7, přičemž tato polovina pláště je z hlediska svého průměru přizpůsobena průměru rotoru 4 brusného vřetene a rozprostírá se přes celou délku rotoru 4 brusného vřetene, přičemž její upevňovací příruba může být na obou stranách vložena do příslušných otvorů ve skříni 8, ve které je uložen hnací motor i a hnací kolo 3. Skříň 7 je připojena ke skříni 8 prostřednictvím šroubů JJ.

Vnější plášť skříně 7 je opatřen tenkostěnnou oblastí 27. Jednotka 5 pevného ložiska a jednotka 6 volného plovoucího ložiska jsou každá přídavně uspořádány ve druhé polovině skříně 7. Středová osa 14 je rovnoběžná se společnou středovou osou 13 hnacího motoru 1 a hnacího kola 3. Ze sousedního zobrazení vačkového hřídele 9 v řezu je vidět vačku s protilehlými konkávními bočními oblastmi 20 a 21, znázorněnou v řezu. Kromě toho je na vyobrazení podle obr. 3 znázor45 něn pohled v řezu, přičemž řez je veden podél čáry A-A z obr. 1.

A konečně na vyobrazení podle obr. 4 je znázorněno v částečném řezu zabírající uspořádání prstencovitých permanentních magnetů 22, které jsou umístěny ve stejných vzdálenostech na jedné straně kolem obvodové šířky hnacího kola 3, a prstencovitých permanentních magnetů 23, které vyčnívají v radiálním směru z obvodové povrchové plochy rotoru 4 brusného vřetene, přičemž jsou uspořádány tak, aby zapadaly mezi permanentní magnety 22 hnacího kola 3.

Kromě toho toto znázornění ukazuje, že zápichy, vytvořené strojním obráběním kolem povrchové oblasti hnacího kola, jsou provedeny takovým způsobem, aby směřovaly radiálně a aby byly

5CZ 299720 B6 od sebe stejně vzdáleny, přičemž jsou tyto zápichy obloženy malými permanentními magnety 22 na svých plochých stranách.

Zápichy 30 jsou proto potaženy prstencovitým způsobem na obou stranách permanentními magnety 22, nebo jsou tyto permanentní magnety 22 lepidlem připevněny do uvedených zápichů 30.

Obdobným způsobem je rotor 4 brusného vřetene rovněž opatřen stejně od sebe vzdálenými a strojně obrobenými zápichy 29,' které jsou obdobně obloženy na svých plochých stranách malý10 mi permanentními magnety 23, nebo jsou tyto permanentní magnety 23 k nim přilepeny.

U provedení předmětu tohoto vynálezu mohou být ploché strany opatřeny přilepenými permanentními magnety 22 a 23, nebo mohou být potaženy permanentními magnety prostřednictvím slinuté kovové slitiny,

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY ²⁰

1. Pohon brusného kotouče u brousicího stroje na broušení vaček, vyznačující se tím, že elektromotor je opatřen hnacím kolem, hnací kolo je opatřeno stejně od sebe vzdálenými prstencovitými zápichy, tyto prstencovité zápichy jsou na svých radiálních plochách opatřeny permanentními magnety, že rotor brusného vřetene je opatřen stejně od sebe vzdálenými prsten25 covitými zápichy, radiální plochy prsten co vitých zápichů jsou opatřeny permanentními magnety, a že prstencovité zápichy hnacího kola a rotoru, opatřené permanentními magnety, do sebe vzájemně zapadají.
2. Pohon podle nároku 1, vyznačující se tím, že hnací motor a hnací kolo maj í

30 skříň, tato skříň má v oblasti uspořádání rotoru brusného vřetene otvor odpovídající délce a průměru brusného vřetene, a že rotor brusného vřetene má dělenou skříň, rotor brusného vřetene je namontován na každém konci v dělené skříni, přičemž dělená skříň může být namontována vhodným vyměnitelným způsobem na otvoru skříně pohonu.

35
3. Pohon podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že rotor brusného vřetene nese . najednom konci brusný kotouč.
4. Pohon podle nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že rotor brusného vřetene je namontován v dělené skříni v jednotce pevného ložiska na straně brusného kotouče a v jednotce

40 volného plovoucího ložiska na opačné straně.
5. Pohon podle nároků 1 až 4, vyznačující se t í m, že jednotka pevného ložiska a jednotka volného plovoucího ložiska jsou v každém případě zkonstruovány jako ústrojí valivého ložiska, předběžně zatížená bez vůle.
6. Pohon podle nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že rotor brusného vřetene je opatřen výstupkem, na kterém může být prostřednictvím upevňovacího prvku upevněn brusný kotouč.

50 7. Pohon podle nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že jednotka brusného vřetene je zkonstruována vyměnitelně jako vzájemně zaměnitelná vřetenová jednotka v různých velikostech.