Navrhovaný vynález spadá do oblasti částí nebo příslušenství obráběcích strojů, konkrétně mezi rámy, lože a stojany.

Dosavadní stav techniky

Velké obráběcí stroje, jako jsou například vodorovné vyvrtávací a frézovací stroje (tzv. horizontky) jsou tvořeny vertikálním sloupem, resp. stojanem, po kterém se ve vertikálním směru po vodicích plochách pohybuje vřeteník. Ve vřeteníku je uložena pinola, která je horizontálně pohyblivá směrem k zpracovávanému obrobku. V pinole je otočně uloženo vřeteno se samotným obráběcím nástrojem (vyvrtávací nůž, vrták, výstružník, fréza apod.). Stojan je zpravidla umístěn na saních a loži, které umožňují jeho posuv v horizontálním směru podél zpracovávaného obrobku v délce až desítek metrů.

Obecným problémem takových obráběcích strojů je nežádoucí působení gravitačních sil a klopných momentů na jednotlivé části stroje. Při horizontálním vysunutí pinoly z vřeteníku dochází k deformaci všech dotčených částí stroje a funkčních mezer mezi nimi. To má za následek svěšení konce vřetena v řádu setin až desetin milimetru, v extrémních případech až milimetrů. Taková nepřesnost je u přesného obrábění zásadní a velmi nežádoucí. Velikost klopného momentu je dána součinem délky vysunutí a hmotnosti pinoly. Problémem vzniklé deformace je, že se její velikost mění podle uvedeného klíče s délkou vysunutí, a proto i kompenzační účinek, pokud je prováděn, musí být proměnlivý podle téhož klíče.

Vyrovnávacích zařízení, která kompenzují svěšení výsuvné části obráběcího stroje, je celá řada. Jedno je známé například ze spisu CZ 303 259. Podstatou tohoto zařízení je, že pinola je podepřena dvojicí podpěrných válečků, uložených ve vřeteníku. Válečky jsou spojené pomocí předního závěsu a zadního závěsu, vedených přes kladky, se závažím. Také těleso vřeteníku je přes samostatný závěs, vedený přes kladku, spojené s tímto závažím. Přední a/nebo zadní a samostatný závěs jsou opatřeny napínacími ústrojími.

Díky této konstrukci je dosaženo automatického vyrovnávání horizontální polohy pinoly v závislosti na velikosti klopného momentu. Nedostatkem tohoto a podobných zařízení je však skutečnost, že kladky závěsů jsou uchyceny v horní části stojanu. To má, s ohledem na hmotnost závaží a vřeteníku s pinolou, za následek deformaci stojanu. Deformace, resp. vychýlení, stojanu běžně dosahuje velikosti kolem 0,05 mm/1 metr délky stojanu. Při délce, resp. výšce, stojanu 8 až 10 metrů je pak již takovéto vychýlení znatelné a negativně ovlivňuje přesnost obrábění. Problémem této deformace je, že je nerovnoměrná, neboť se vzrůstající výškou vzrůstá i míra deformace, a to nelineárně. Následkem toho se pak pinola, ustavená do horizontální polohy shora popsaným zařízením, pohybuje i s vřeteníkem po obecné křivce zdeformovaného vedení stojanu. Do stojanu jsou také přes kladky přenášeny všechny proměnné reakce vyvolané pohybem pinoly v horizontálním směru. To má za následek vyklánění (kymácení) celého stojanu a vznik dalších nepřesností.

Popsané nevýhody zcela odstraňuje navrhovaný vynález.

Podstata vynálezu

Podstatou vynálezu je konstrukční vytvoření zařízení k eliminaci sil a momentů, které při obrábění působí na stojan obráběcího stroje. Stojan je dutý aje umístěný na saních. Saně jsou opatřeny

- 1 CZ 305240 B6 plochami hydrostatického vedení saní po loži připevněném na základ obráběcího stroje. Stojan je opatřen vodícími plochami pro vřeteník. Ve stojanu je umístěno vyrovnávací zařízení, které je propojeno s pinolou a/nebo vřeteníkem. Uvnitř stojanu je umístěna dutá vnitřní vložka stojanu. Vyrovnávací zařízení je připevněno k vnitřní vložce. Vyrovnávací zařízení a vnitřní vložka jsou situovány tak, že se nedotýkají stojanu.

Tato konstrukce je zpravidla provedena tak, že vyrovnávací zařízení je tvořeno závažím a soustavou kladek, přes které je závaží propojeno s pinolou a/nebo vřeteníkem. Kladky jsou pak připevněny k horní části vnitřní vložky stojanu a závaží je umístěno a vedeno uvnitř vnitřní vložky stojanu. Žádná kladka ani závaží ani vnitřní vložka stojanu tedy nejsou v kontaktu se stojanem, je mezi nimi zachována vzduchová mezera. Na stojan díky tomu nejsou přenášeny žádné deformační síly ani proměnné reakce z vyrovnávacího zařízení. Závaží může být eventuálně nahrazeno například soustavou hydraulických válců. Hydraulické písty pak mohou být připevněny buď k vnitřní vložce stojanu, nebo k saním. Dalším typem vyrovnávacího zařízení může být soustava kuličkových šroubů.

Pro zajištění maximálního možného odfiltrování nežádoucích sil od stojanu je zvláště výhodné, pokud je těleso saní tvořeno dvěma horizontálními deskami. Stojan je pak upevněn na horní desce saní, zatímco vnitřní vložka stojanu prochází otvorem v horní desce saní a je připevněna ke spodní desce saní. Plochy hydrostatického vedení saní po loži připevněném na základ obráběcího stroje jsou součástí spodní desky. Díky tomu jsou reakční síly z vnitřní vložky stojanu přeneseny přímo do lože a základu obráběcího stroje, čímž je zabráněno znatelnějším deformacím a výkyvům stojanu. Popsaná konstrukce saní zajišťuje podstatně menší deformace horní části saní, na které je připevněn stojan, než by tomu bylo v případě konvenčních saní.

Pro zabránění nežádoucímu chvění a zátěži stojanu je vhodné, pokud je výstroj stojanu připevněná k vnitřní vložce. Výstrojí stojanu se rozumí zejména plošina obsluhy, stanoviště výměny nástrojů, plošina údržby a podobně. Výstroj může být podle konkrétních požadavků připojena k vnitřní vložce stojanu shora, nebo zboku skrz otvory ve stojanu.

Díky popsané konstrukci nejsou na stojan přenášeny žádné nežádoucí síly, které by způsobily jeho deformaci a tím nepřesnost obrábění. V kombinaci s běžnými systémy vyrovnávacích zařízení, které kompenzují svěšení výsuvné části obráběcího stroje, je dosaženo zcela zanedbatelných deformací a odchylek v řádu tisícin mm/lm délky stojanu, a tím velké přesnosti obrábění.

Objasnění výkresů

Příkladné provedení navrhovaného řešení je popsáno s odkazem na výkresy, na kteiých je na obr. 1 - boční pohled na stroj s naznačením působících sil při vysouvání pinoly:

Gv - hmotnost vřeteníku,

Gz - hmotnost závaží,

Gp - hmotnost pinoly,

Mp - klopný moment pinoly,

Rz - reakce od vedení závaží,

Mz - moment působící na závaží od proměnlivých sil v závěsech závaží; obr. 2 - čelní pohled na stroj; obr. 3 - boční pohled na stojan s uložením na saních.

-2CZ 305240 B6

Příklady uskutečnění vynálezu

Příkladné provedení zařízení je provedeno tak, že stojan i je dutý a je umístěný na saních 6. Saně 6 jsou opatřeny plochami 9 hydrostatického vedení saní 6 po loži 10, které je připevněné na základ 12 obráběcího stroje. Stojan 1 je opatřen vodícími plochami 13 pro vřeteník 5. Uvnitř stojanu i je umístěna dutá vnitřní vložka 2 stojanu i. Vyrovnávací zařízení 3 je připevněno k vnitřní vložce 2 stojanu 1. Vyrovnávací zařízení 3 je tvořeno závažím a soustavou kladek. Přes kladky je závaží propojeno s pinolou 4 a/nebo vřeteníkem 5. Kladky jsou připevněny k horní části vnitřní vložky 2 stojanu 1 a závaží je umístěno a vedeno uvnitř vnitřní vložky 2 stojanu i. Vyrovnávací zařízení 3 a vnitřní vložka 2 stojanu i jsou situovány tak, že se nedotýkají stojanu i.

Stojan i je v tomto příkladu upevněn na horní desce 7 saní 6. Vnitřní vložka 2 stojanu i prochází otvorem v horní desce 7 saní 6 a je připevněna ke spodní desce 8 saní 6. Plocha 9 hydrostatického vedení saní 6 po loži 10, připevněném na základ 12 obráběcího stroje, je součástí spodní desky 8 saní 6. Výstroj JT stojanu I je připevněná k vnitřní vložce 2 stojanu I. Příkladné provedení vynálezu je patrné z obr. 1 až obr. 3.

PATENTOVÉ NÁROKY