CZ307475B6 - Variabilní upínací systém pro tvarové díly - Google Patents

Abstract

Variabilní upínací systém (20) pro tvarové díly sestává ze stojny (8), hřídele (7), rotačního segmentu (1) a aretačního kolíku (9), přičemž rotační segment (1) obsahuje alespoň dvě dosedací plochy (2) pro umístění variabilních tvarovek (3), přičemž dosedací plocha (2) rotačního segmentu (1) je opatřena upevňovacím systémem (4). Rotační segment (1) je opatřen tunelem (5), do něhož je vložena hřídel (7), přičemž délka hřídele (7) musí být větší než délka tunelu (5), a dále je v rotačním segmentu (1) vytvořeno aretační pouzdro (19). Rotační segment (1) je pomocí hřídele (7) zasunut do protilehlých otvorů (17) ve stojně (8). Do jedné stojny (8) je připevněn aretační kolík (9), jenž zapadne do aretačního otvoru (19) v těle rotačního segmentu (1).

Description

Oblast techniky

Pevné uchycení tvarových dílu v průmyslové výrobě např. pro přesné měření jejich parametrů.

Dosavadní stav techniky

Karosářské díly chrání vnitřní části vozu před přímým působením vnějších vlivů a plní také bezpečnostní a estetickou úlohu. Nároky kladené na výrobu karosářských dílů jsou vysoké, jednotlivé díly musí dobře lícovat s ostatními částmi karoserie a také splňovat přísné nároky na životnost. Po splnění těchto kritérií je nezbytné, aby byly jednotlivé díly rozměrově přesné a vyrobeny z kvalitních materiálů. Například odchylka měření nárazníku větší než 2 mm může mít za následek problémy při montáži a slícování dílu, většinou se odchylka měření musí pohybovat pod 0,1 mm.

Patentová přihláška vynálezu CN 103506798 popisuje přenosné polohovadlo s točnou, které slouží pro svařování ocelových struktur. Na dvou základnách je pomocí horizontální hřídele připevněno těleso, na jehož jednom konci je pomocí vertikální hřídele uchycen otočný disk. Tělesem, na které je upevněno tělo disku se dá polohovat pomocí polohovací hřídele, není však zkonstruováno, aby se otáčelo kolem celé osy horizontální hřídele. Toto zařízení není variabilní a slouží pouze jako podpěra pro svařování ocelových dílů.

V současnosti neexistuje variabilní upínací systém, který by umožňoval přestavitelně upnutí pro zajištění měření parametrů tvarových dílů.

Podstata vynálezu

Byl vytvořen variabilní upínací systém, který dokonale uchytí jakýkoli tvarový díl, např. nárazník automobilu tak, že je simulováno cílové ukotvení na karoserii automobilu, díky čemuž lze zkontrolovat a proměřit, zda je technologie výroby daného nárazníku nastavena správně, či je nezbytné ji nějak modifikovat, protože nárazník nemá požadovaný rozměr. Variabilní upínací systémy se obvykle používají ve více kusech, kdy je konstruována celá měřicí stanice se soustavou upínačů, která obsahuje strukturovanou podstavu, na kterou se variabilní upínací systémy ukotvují a příslušný tvarový díl, např. nárazník se sevře mezi variabilní upínací systémy opatřené tvarovkami dle tvaru nárazníku a upínače. Jakmile je nárazník ukotven, je přistoupeno k samotnému měření jeho celkové délky pomocí úchylkoměru.

Variabilní upínací systém disponuje až čtyřmi plochami pro umístění různých druhů tvarovek, díky čemuž na něj mohou být upnuty díly různých tvarů, resp. designů z různého materiálu nebo proměnných tvarů v jeho délce. Tzn., že např. nějaké tvarovky použijeme na střed nárazníku, kde má nárazník nějaký tvar a jiné tvarovky použijeme na bocích nárazníku, kde má nárazník jiný tvar, přičemž používáme stálé stejný variabilní upínací systém, který je pouze otočen do pozice s jinou tvarovkou, která zrovna slouží pro upnutí.

Přestavení tvarovek pro měření jiného tvarového dílu je velmi rychlé. Na jedné měřicí stanici může být připevněno různé množství upínacích systémů, jež každý obsahuje několik druhů tvarovek pro měření variabilních dílů a není tak potřeba stavět další měřicí stanici, pouze dojde k otočení na jinou pozici s jinou tvarovkou nebo výměně tvarovky na variabilním upínacím systému.

Variabilní upínací systém se skládá ze stojný, hřídele, rotačního segmentu a aretačního kolíku. Ve stojně je na hřídeli otočně ukotven rotační segment, který se fixuje pomocí aretačního kolíku

- 1 CZ 307475 B6 připevněného ve stojně zapadajícího do aretačního pouzdra v rotačním segmentu. Rotační segment obsahuje dosedací plochy pro přichycení používaných druhů tvarovek.

Dosedacích ploch je na rotačním segmentu vytvořeno dvě a více, přičemž dosedací plocha rotačního segmentu dokonale kopíruje dosedací plochu tvarovky a tvarovka je k dosedací ploše připevněna pomocí upínacího systému, kterým jsou s výhodou závity na šrouby a otvory pro kolíky. Samotné spojení tvarovky s dosedací plochou rotačního segmentu je pak zajištěno pomocí šroubů a broušených kolíků.

Ve středu rotačního segmentu je vytvořen tunel s perodrážkou, do tunelu rotačního segmentu je vložena hřídel s perodrážkou pro umístění pera, přičemž délka hřídele musí být větší než délka tunelu. Po montáži hřídele do tunelu rotačního segmentu je nutné spasovat tuto sestavu se stojnou, přičemž hřídel je zasunuta do otvorů ležících proti sobě ve stojně, jež jsou s výhodou opatřeny ložisky. Stojná má vytvořený otvor pro hřídel s výhodou ve výšce od podstavy, která je větší než délka mezi středem rotačního segmentu s připevněnou tvarovkou, čímž se zajistí, aby se rotační segment s připevněnými tvarovkami nedotýkal podstavy a zároveň tvarovka celá vyčnívala ze stojný. Do stojný je našroubován aretační kolík, s výhodou z kalené broušené oceli, který je umístěn v ose aretačního pouzdra situovaném v těle rotačního segmentu, díky čemuž po aretaci přesně zapadá do tohoto aretačního pouzdra, jež může být s výhodou broušené.

Samotné proměření tvarového dílu se provádí tak, že se tvarový díl postaví na tvarovky na variabilních upínacích systémech, které svým ustavením kopírují karoserii automobilu. Proti tvarovkám jsou do rámu měřicí stanice umístěny upínače, které v kolmém směru vůči ploše rotačního segmentu pro umístění tvarovek upnou tvarový díl. Upnutí probíhá od středu tvarového dílu až kjeho koncům, přičemž všechny upínače přitlačují tvarový díl k tvarovkám. Po upnutí probíhá samotné měření podle předem vytvořeného 3D modelu. Přesnost výrobku je měřena pomocí úchylkoměrů z nejvzdálenějšího bodu do středu tvarového dílu, přičemž úchylkoměry jsou připevněny k měřicí stanici z obou stran. Opakovatelnost měření dalšího dílu zaručí kalibrace úchylkoměrů dle technické dokumentace.

Po změření jednoho tvarového dílu, například předního nárazníku, jsou upínače uvolněny a přední nárazník je odejmut z tvarovek ze soustavy variabilních upínacích systémů. Pro přeskupení tvarovek je u příslušných variabilních systémů vysunut aretační kolík a rotační segment je otočen na pozici s potřebnou tvarovkou a pomocí aretačního kolíku znovu zajištěn zapadnutím do aretačního pouzdra. Takto otočené rotační segmenty s jinými tvarovkami umožní uchycení a následné změření jiného tvarového dílu, například zadního nárazníku.

Objasnění výkresů

Obr. 1: Nákres rotačního segmentu s plochou pro umístění tvarovek

Obr. 2: Nákres rotačního segmentu s aretačními pouzdry

Obr. 3: Hřídel s perodrážkou

Obr. 4: Upínací systém se třemi plochami pro umístění tvarovek

Obr. 5: Upínací systém se dvěma plochami pro umístění tvarovek

Obr. 6: Upínací systém se čtyřmi plochami pro umístění tvarovek

Obr. 7: Řez upínacím systémem v místě aretace

Obr. 8: Detail řezu aretačním kolíkem

-2CZ 307475 B6

Obr. 9: Měřicí stanice

Obr. 10: Různé druhy tvarovek umístěné na rotačním segmentu

Obr. 11: Upnutí plastového dílu na dvou upínacích systémech

Obr. 12: Upnutí nárazníku na měřicí stanici

Obr. 13: Detail upnutí tvarového dílu na tvarovku pomocí upínače

Obr. 14: Měření velikosti dílu úchylkoměrem

Příklady uskutečnění vynálezu

Příklad 1

Sestavení upínacího systému se dvěma tvarovkami podle obr. 5

Byl vytvořen železný rotační segment i o výšce 120 mm, délce 140 mm a hloubce 70 mm se dvěma prodlouženými úseky 18, které vzájemně svírají úhel 180°. Ve středu rotačního segmentu i byl vytvořen tunel 5 s perodrážkou 11. Prodloužené úseky 18 rotačního segmentu i ve svých koncích přecházely do hladkých obdélníkových ploch 2 pro umístění tvarovek 3, přičemž do těchto ploch 2 pro umístění tvarovek byl vyražen jeden otvor a vytvořeny dva závity, které tvořily upevňovací systém 4. V těle každého prodlouženého úseku 18 rotačního segmentu 1 bylo vytvořeno aretační pouzdro 19 o průměru 7 mm s tolerančním polem h6 vzdáleného 30 mm od hrany obdélníkové plochy 2. Na jednu plochu 2 úseku rotačního segmentu i byla umístěna plochá tvarovka 3a a na druhou zaoblená 3b, přičemž každá tvarovka 3 byla upevněna k ploše 2 pro umístění tvarovek 3 dvěma páry železných šroubů a jedním párem dřevěných kolíků, jež byly připevněny do otvorů a závitů upevňovacího systému 4. Do tunelu 5 rotačního segmentu I byla vložena hřídel 7, dlouhá 133 mm o průměru 28 mm, s perodrážkou 6, přičemž vzájemná fixace rotačního segmentu i s hřídelí 7 byla zajištěna zapadnutím pera do perodrážky 6 hřídele 7 a do perodrážky H tunelu 5 rotačního segmentu 1_. Do stojný 8a vysoké 240 mm byl vytvořen aretační otvor pro aretační kolík 9 ve výšce 147 mm od stojné plochy 10 stojný 8, do tohoto otvoru byl upevněn plastový aretační kolík 9 o průměru 7 mm a tolerančním polem H7. Do stojný 8a i 8b byl vytvořen otvor 17 pro uchycení hřídele 7 ve výšce 200 mm od stojné plochy 10. Rotační segment i s tvarovkami 3 byl pomocí vyčnívajícího konce hřídele 7 zasunut do otvoru YJ jedné stojný 8a a poté byl druhý konec hřídele 7 zasunut do otvoru 17 ve druhé stojně 8b, přičemž rotační segment 1 byl pootočen tak, aby plochá tvarovka 3a směřovala směrem vzhůru od stojné plochy 10 stojný 8a i 8b a následně byl do aretačního pouzdra 19 zasunut aretační kolík 9. Stojný 8a i 8b byly připevněny k podstavě měřicí stanice 16 v místě stojné plochy 10 pomocí dvou páru šroubů a dvou párů kolíků.

Příklad 2

Sestavení upínacího systému se třemi tvarovkami podle obr. 4

Byl vytvořen hliníkový rotační segment i o výšce 130 mm, délce 150 mm a hloubce 80 mm se třemi prodlouženými úseky J_8, které vzájemně svírají úhel 120°. Ve středu rotačního segmentu i byl vytvořen tunel 5 s perodrážkou 11. Prodloužené úseky 18 rotačního segmentu 1 ve svých kocích přecházely do hladkých obdélníkových ploch 2 pro umístění tvarovek 3, přičemž do těchto ploch 2 pro umístění tvarovek 3 byly vyraženy dva otvory a vytvořeny čtyři závity, které tvořily upevňovací systém 4. V těle každého prodlouženého úseku 18 rotačního segmentu 1 bylo

-3 CZ 307475 B6 vytvořeno kalené, broušené aretační pouzdro 19 s náběhovou hranou o průměru 8 mm s tolerančním polem h6, vzdálené 50 mm od středu tunelu 5. Na jednu plochu 2 rotačního segmentu 1 byla umístěna špičatá tvarovka 3a, na druhou zaoblená 3b a na třetí plochá 3c, přičemž každá tvarovka 3 byla upevněna k ploše 2 pro umístění tvarovky 3 dvěma páry ocelových šroubů a jedním párem ocelových kolíků, jež byly připevněny do otvorů a závitů upevňovacího systému 4. Do tunelu 5 rotačního segmentu I byla vložena hřídel 7, dlouhá 153 mm o průměru 30 mm, s perodrážkou 6, přičemž vzájemná fixace rotačního segmentu 1 s hřídelí 7 byla zajištěna zapadnutím pera do perodrážky 6 hřídele 7 a perodrážky 11 tunelu 5 rotačního segmentu I. Do stojný 8a vysoké 250 mm byl vytvořen aretační otvor pro aretační kolík 9 ve výšce 197 mm od stojné plochy 10 stojen 8, do tohoto otvoru byl upevněn kalený, broušený aretační kolík 9 o průměru 8 mm a tolerančním polem H7 s náběhovou hranou. Do stojný 8a i 8b byl vytvořen otvor 17 s ložiskem pro uchycení hřídele 7 ve výšce 200 mm od stojné plochy 10. Rotační segment 1 s tvarovkami 3 byl pomocí vyčnívajícího konce hřídele 7 zasunut do otvoru 17. s ložiskem jedné stojný 8a a poté byl druhý konec hřídele 7 zasunut do otvoru 17. s ložiskem ve druhé stojně 8b, přičemž rotační segment 1 byl pootočen tak, aby plochá tvarovka 3c směřovala směrem vzhůru od stojné plochy 10 stojen 8a a 8b a následně byl do aretačního pouzdra 19 zasunut aretační kolík 9. Stojný 8a i 8b byly připevněny k podstavě měřicí stanice 16 v místě stojné plochy 10 pomocí dvou páru šroubů a dvou párů kolíků.

Příklad 3

Sestavení upínacího systému se čtyřmi tvarovkami podle obr. 6

Byl vytvořen duralový rotační segment 1 o výšce 150 mm, délce 150 mm a hloubce 80 mm se čtyřmi prodlouženými úseky 18, které vzájemně svírají úhel 90°. Ve středu rotačního segmentu 1 byl vytvořen tunel 5 s perodrážkou _Π. Prodloužené úseky 18 ve svých koncích přecházely do hladkých obdélníkových ploch 2 pro umístění tvarovek 3, přičemž do těchto ploch 2 byly vyraženy čtyři otvory, které tvořily upevňovací systém 4. V těle každého prodlouženého úseku 18 rotačního segmentu i bylo vytvořeno železné aretační pouzdro 19 s náběhovou hranou, o průměru 12 mm a tolerančním polem h6, se středem procházejícím středovou osou každého úseku 18, vzdáleného 30 mm od středu tunelu 5. Na jednu plochu 2 úseku rotačního segmentu i byla umístěna špičatá tvarovka 3a, na druhou zaoblená tvarovka 3b, na třetí plochá tvarovka 3c a na čtvrtou hranatá tvarovka 3d, přičemž každá tvarovka 3 byla upevněna k ploše 2 pro umístění tvarovky 3 dvěma páry ocelových šroubů, jež byly připevněny do otvorů upevňovacího systému 4 pro upevnění tvarovek 3. Do tunelu 5 rotačního segmentu 1 byla vložena hřídel 7, dlouhá 163 mm o průměru 32 mm, s perodrážkou 6, přičemž vzájemná fixace rotačního segmentu I s hřídelí 7 byla zajištěna zapadnutím pera do perodrážky 6 hřídele 7 a do perodrážky 11 tunelu 5 rotačního segmentu i. Do stojný 8a vysoké 250 mm byl vytvořen aretační otvor pro aretační kolík 9 ve výšce 200 mm od stojné plochy 10, do tohoto otvoru byl vložen železný aretační kolík 9 s náběhovou hranou o průměru 12 mm a tolerančním polem H7. Do stojný 8a i 8b byl vytvořen otvor 17 s ložiskem pro uchycení hřídele 7 ve výšce 220 mm od stojné plochy 10. Rotační segment i s tvarovkami 3 byl pomocí vyčnívajícího konce hřídele 7 zasunut do otvoru 17. s ložiskem jedné stojný 8a a poté byl druhý konec hřídele 7 zasunut do otvoru 17 s ložiskem ve druhé stojně 8b, přičemž rotační segment i byl pootočen tak, aby hranatá tvarovka 3d směřovala směrem vzhůru od stojné plochy 10 stojný 8a a 8b a následně byl do aretačního otvoru 19 zasunut aretační kolík 9. Stojný 8a i 8b byly připevněny k podstavě měřicí stanice 16 v místě stojné plochy K) stojen 8a i 8b pomocí dvou páru šroubů a dvou párů kolíků.

Příklad 4

Uchycení plastového dílu na soustavu upínacích systémů a následné změření

-4CZ 307475 B6

Na měřicí stanici 16 podle obr. 11 byly umístěny dva variabilní upínací systémy 20, vytvořené podle příkladu 1. Rotační segmenty 1 variabilních upínacích systémů 20 byly otočeny do upínacích poloh na ploché tvarovky 3a. Upnutý díl 13 - plastový díl, dlouhý 80 cm, byl na tyto tvarovky 3a přichycený na variabilních upínacích systémech 20, přičemž tvary tvarovek 3 kopírovaly tvar upnutého dílu - 13 plastový díl. Nad soustavu byl přisunut rám 15 s upínači 12, které byly aretovány na upnutém dílu 13 - plastový díl v místě nad tvarovkami 3 a mířily kolmo na plochu 2 rotačního segmentu 1 pro umístění tvarovek 3, přičemž těsně přichytily upnutý díl 13 - plastový díl k tvarovkám 3. Z obou stran měřicí stanice 16 byl připevněn úchylkoměr 14 s hrotem, jež byl kalibrací nastaven na nulovou hodnotu. Uchycený plastový díl se ve svých koncích těsně dotýkal pohyblivých hrotů úchylkoměrů j_4 v obou částech měřicí stanice 16 a naměřená odchylka na úchylkoměrů 14 měla hodnotu +0,1. Z naměřených hodnot vyplynulo, že plastový díl byl větší, než určovala stanovená absolutní hodnota výrobní dokumentace a byl tak z procesu vyřazen.

Příklad 5

Uchycení nárazníku na soustavu upínacích systémů a následné změření

Na měřicí stanici J_6 podle obr. 12 bylo umístěno šest variabilních upínacích systémů 20 vytvořených podle příkladu 2. Rotační segmenty i variabilních upínacích systému 20 byly otočeny do upínacích poloh na dvě tvarovky 3a špičaté, dvě tvarovky 3b zaoblené a dvě tvarovky 3c ploché. Upnutý díl 13 - automobilový nárazník dlouhý 250 cm a hluboký 150 cm, byl na tyto tvarovky 3, přichycené na variabilních upínacích systémech 20, položen, přičemž tvary tvarovek 3 kopírovaly tvar upnutého dílu J3 - nárazníku. Nad soustavu byl přisunut rám J_5 s upínači 12, které byly aretovány na upnutém dílu 13. - nárazníku v místě nad tvarovkami 3 a mířily kolmo na plochu 2 rotačního segmentu 1 pro umístění tvarovek 3, přičemž těsně přichytily upnutý díl 13 nárazník k tvarovkám 3. Z obou stran měřicí stanice 16 byl připevněn úchylkoměr Γ4 s hrotem, jež byl kalibrací nastaven na nulovou hodnotu. Uchycený upnutý díl 13 - nárazník se ve svých koncích těsně dotýkal pohyblivých hrotů úchylkoměrů 14 v obou částech měřicí stanice 16 a naměřená výchylka na úchylkoměrů 14 měla hodnotu 0,01. Z naměřených hodnot vyplynulo, že upnutý díl 13 - nárazník byl vyroben přesně podle výrobní dokumentace s výchylkou 0,01 mm a technologie výroby byla validována pro sériovou výrobu.

Průmyslová využitelnost

Variabilní upínací systém umožňující připojení dvou a více tvarovek pro upnutí různých druhů tvarových dílů.

Claims (20)

1. Variabilní upínací systém pro fixaci tvarových dílů sestává z rotačního segmentu (1), který je na hřídeli (7) otočně ukotven ve stojně (8), přičemž rotační segment (1) je fixovatelný pomocí aretačního kolíku (9) připevněného ve stojně (8) zapadajícího do aretačního pouzdra (19) v rotačním segmentu (1), vyznačující se tím, že rotační segment (1) je vertikálně otočný kolem hřídele (7) o 360°, dosedací plochy (2) rotačního segmentu (1) jsou uloženy rotačně symetricky kolem hřídele (7), přičemž rotační segment (1) obsahuje alespoň dvě dosedací plochy (2) pro umístění tvarovek (3), jedna dosedací plocha (2) je při zaaretování rovnoběžná s podstavou, přičemž dosedací plocha (2) rotačního segmentu (1) je opatřena upevňovacím systémem (4),

-5CZ 307475 B6 aretačnf kolík (9) s tolerančním polem H7 a aretační pouzdro (19) s tolerančním polem h6 mají stejný průměr a jsou situovatelné ve stejné ose.

2. Variabilní upínací systém pro fixaci tvarových dílů podle nároku 1, vyznačující se tím, že rotační segment (1) je opatřen tunelem (5) do něhož je vložena hřídel (7), stojná (8) je opatřena protilehlými otvory (17), do kterých je hřídel (7) zasunuta, přičemž délka hřídele (7) je větší než délka tunelu (5) hřídele (7).

3. Variabilní upínací systém pro fixaci tvarových dílů podle nároku 1, vyznačující se tím, že rotační segment (1) obsahuje tři dosedací plochy (2) pro umístění tvarovek (3).

4. Variabilní upínací systém pro fixaci tvarových dílů podle nároku 1, vyznačující se tím, že rotační segment (1) obsahuje čtyři dosedací plochy (2) pro umístění tvarovek (3).

5. Variabilní upínací systém pro fixaci tvarových dílů podle nároku 1, vyznačující se tím, že tunel (5) je vytvořen ve středu rotačního segmentu (1).

6. Variabilní upínací systém pro fixaci tvarových dílů podle nároku 1, vyznačující se tím, že upevňovací systém (4) dosedacích ploch (2) je tvořen závity pro šrouby a otvory pro kolíky.

7. Variabilní upínací systém pro fixaci tvarových dílů podle nároku 1 a 6, vyznačující se tím, že upevňovací systém (4) je tvořen čtyřmi závity pro šrouby a dvěma otvory pro kolíky.

8. Variabilní upínací systém pro fixaci tvarových dílů podle nároku 2, vyznačující se tím, že otvor (17) ve stojně (8) je opatřen ložiskem.

9. Variabilní upínací systém pro fixaci tvarových dílů podle nároku 1, vyznačující se tím, že aretační pouzdro (19) je z kalené oceli.

10. Variabilní upínací systém pro fixaci tvarových dílů podle nároků 1 a 9, vyznačující se tím, že aretační pouzdro (19) i aretační kolík (9) mají vytvořené náběhové plochy.

11. Variabilní upínací systém pro fixaci tvarových dílů podle nároků 2 a 5, vyznačující se tím, že v hřídeli (7) je vytvořena perodrážka (6) hřídele (7) a v tunelu (5) rotačního segmentu (1) je vytvořena perodrážka (11) tunelu (5).

12. Variabilní upínací systém pro fixaci tvarových dílů podle nároků 2 a 11, vyznačující se tím, že hřídel (7) je v tunelu (5) ukotvena perem situovaným v perodrážce (6) hřídele (7) a v perodrážce (11) tunelu (5).

13. Použití variabilního upínacího systému pro fixaci tvarových dílů podle kteréhokoliv nároku 1 až 12 pro uchycení tvarových dílu a měření jejich rozměrů.

7 výkresů

-6CZ 307475 B6

Seznam vztahových značek

1 rotační segment

2 dosedací plocha pro umístění tvarovek 3

3 (a, b, c, d) tvarovka

4 upevňovací systém

5 tunel rotačního segmentu I

6 perodrážka hřídele 7

7 hřídel

8 (a, b) stojná

9 aretační kolík

10 stojná plocha stojný 8

11 perodrážka tunelu 5

12 upínač

13 upnutý díl

14 úchylkoměr

15 rám měřicí stanice 16

16 měřicí stanice

17 otvor ve stojně 8

18 úsek rotačního segmentu 1

19 aretační pouzdro

20 upínací systém