CZ310194B6 - Vícevřetenový obráběcí stroj - Google Patents

Vícevřetenový obráběcí stroj Download PDF

Info

Publication number
CZ310194B6
CZ310194B6 CZ2023-283A CZ2023283A CZ310194B6 CZ 310194 B6 CZ310194 B6 CZ 310194B6 CZ 2023283 A CZ2023283 A CZ 2023283A CZ 310194 B6 CZ310194 B6 CZ 310194B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
spindle
central body
spindles
machine tool
drum
Prior art date
Application number
CZ2023-283A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ2023283A3 (cs
Inventor
David Imrich
David Ing. Imrich
Original Assignee
David Ing. Imrich
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by David Ing. Imrich filed Critical David Ing. Imrich
Priority to CZ2023-283A priority Critical patent/CZ2023283A3/cs
Publication of CZ310194B6 publication Critical patent/CZ310194B6/cs
Publication of CZ2023283A3 publication Critical patent/CZ2023283A3/cs

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B9/00Automatic or semi-automatic turning-machines with a plurality of working-spindles, e.g. automatic multiple-spindle machines with spindles arranged in a drum carrier able to be moved into predetermined positions; Equipment therefor
    • B23B9/005Spindle carriers: constructional details, drives for the spindles, or the like
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B3/00General-purpose turning-machines or devices, e.g. centre lathes with feed rod and lead screw; Sets of turning-machines
    • B23B3/30Turning-machines with two or more working-spindles, e.g. in fixed arrangement
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q39/00Metal-working machines incorporating a plurality of sub-assemblies, each capable of performing a metal-working operation
    • B23Q39/04Metal-working machines incorporating a plurality of sub-assemblies, each capable of performing a metal-working operation the sub-assemblies being arranged to operate simultaneously at different stations, e.g. with an annular work-table moved in steps
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q39/00Metal-working machines incorporating a plurality of sub-assemblies, each capable of performing a metal-working operation
    • B23Q39/04Metal-working machines incorporating a plurality of sub-assemblies, each capable of performing a metal-working operation the sub-assemblies being arranged to operate simultaneously at different stations, e.g. with an annular work-table moved in steps
    • B23Q39/042Metal-working machines incorporating a plurality of sub-assemblies, each capable of performing a metal-working operation the sub-assemblies being arranged to operate simultaneously at different stations, e.g. with an annular work-table moved in steps with circular arrangement of the sub-assemblies
    • B23Q39/044Metal-working machines incorporating a plurality of sub-assemblies, each capable of performing a metal-working operation the sub-assemblies being arranged to operate simultaneously at different stations, e.g. with an annular work-table moved in steps with circular arrangement of the sub-assemblies having at least one tool station cooperating with each work holder, e.g. multi-spindle lathes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Turning (AREA)

Abstract

Vícevřetenový obráběcí stroj (100) obsahuje rám stroje (101), vřetenový buben (102) opatřený otvory (300) pro uložení vřeten (103), vřetena (103) a centrální těleso (104) na jedné straně pevně spojené s rámem stroje (101) a na druhé straně vstupující do vřetenového bubnu (102). Každému vřetenu (103) přísluší minimálně jedna hnací jednotka (306), která obsahuje motor (408), ozubené kolo (406) a protilehlé ozubené kolo (407). Motor (408) má stator (405) pevně spojený s centrálním tělesem (104) a rotor (404) pevně spojený s ozubeným kolem (406), které je otočně uloženo na centrálním tělesu (104) a tvoří soukolí s ozubeným kolem protilehlým (407), které je pevně spojeno s příslušným vřetenem (103). Pohon a polohování každého vřetena (103) je individuální. Otáčení vřetenového bubnu (102) je nepřetržité jedním směrem a při použití dvou hnacích jednotek (306) pro elektronické vymezení vůle v ozubení jsou pohon a polohování vřetene (103) bezvůlové.

Description

Vynález se týká vícevřetenových obráběcích strojů, vícevřetenových obráběcích strojů s vřeteny uloženými ve vřetenovém bubnu a vícevřetenových soustružnických automatů. Vynález se týká také pohonu a polohování vřeten takového stroje.
Dosavadní stav techniky
Známe vícevřetenové obráběcí stroje, například vícevřetenové soustružnické automaty, které mají několik vřeten pro uchycení opracovaného materiálu. Opracovaný materiál jsou nejčastěji tyče nebo kusové polotovary.
Vřetena jsou alespoň částečně uložena ve vřetenovém bubnu, který je tudíž alespoň částečně obklopuje. Vřetena se otáčejí spolu s opracovaným materiálem v ose.
Ve vřetenovém bubnu je několik kusů vřeten, například šest kusů vřeten, která jsou umístěna na jedné roztečné kružnici a od sebe rovnoměrně úhlově vzdálena například pro šest kusů vřeten v úhlu 60°.
Obráběcí stroj, jehož součástí je takový vřetenový buben může mít také několik pracovních míst, například šest pracovních míst. Každé pracovní místo může mít například jeden nebo několik nástrojů pro opracování opracovaného materiálu. V jednu chvíli mohou probíhat pracovní operace na všech pracovních místech současně. Obvykle po dokončení nejdelší pracovní operace se můžou vřetena přesunout k následujícímu pracovnímu místu otočením vřetenového bubnu. Například pro vícevřetenový soustružnický automat s šesti kusy vřeten dochází k otočení vřetenového bubnu o úhel 60°. Každý z obráběných materiálů upnutých ve vřetenu může být tedy postupně opracován v každém pracovním místě. Přední strana vřetenového bubnu vstupuje do pracovního prostoru, ve kterém jsou umístěna pracovní místa. Zadní strana vřetenového bubnu vstupuje do prostoru, ve kterém může být umístěn mechanismus pro upínání opracovaného materiálu, mechanismus polohování vřetenového bubnu a mechanismus podávání materiálu do vřetena. Stroje, pro které jsou opracovaným materiálem tyče mohou mít v tomto prostoru navíc zásobník materiálu nebo automatický podavač materiálu. Obsazenost prostoru za zadní stranou vřetenového bubnu a zejména to, že obráběný materiál upnutý ve vřetenech se otáčí společně s vřetenovým bubnem, komplikuje možná řešení pohonu a polohování vřeten.
Součástí takovýchto vícevřetenových obráběcích strojů je systém pohonu a polohování vřeten, který zaručuje přenos kroutícího momentu z motoru na vřeteno. Z technologických důvodů je preferováno, aby pohon a polohování vřeten umožňovaly také kontinuální nastavení úhlové polohy vřetena proti pracovním místům.
V některých případech může být pro jednotlivá pracovní místa potřeba odlišných pracovních podmínek (například rychlost otáčení opracovaného materiálu a jeho úhlové nastavení). Z toho důvodu je v některých případech preferováno řešení pohonu a polohování každého z vřeten vlastní nezávislou hnací jednotkou.
Současně používaná řešení pohonu a polohování vřeten vícevřetenových obráběcích strojů, jež umožnují pohon a polohování každého z vřeten vlastní nezávislou hnací jednotkou jsou:
A) Pohon a polohování každého z vřeten vlastním motorem, jehož rotor je přímo pevně spojen k příslušnému vřetenu a stator pevně spojen k vřetenovému bubnu. Toto řešení v současnosti
- 1 CZ 310194 B6 používají například výrobce INDEX-Werke GmbH & Co. KG Hahn & Tessky a výrobce Tornos SA.
B) Pohon a polohování každého z vřeten vlastním motorem, který je pevně spojen s rámem stroje, přičemž přenos kroutících momentů z příslušných motorů na příslušná vřetena je řešen pomocí koaxiálně umístěných dutých hřídelí procházejících osou vřetenového bubnu - viz patent CZ 301607 B6.
C) Pohon a polohování každého z vřeten vlastním motorem, který je umístěn na rámu stroje, přičemž přenos krouticího momentu z příslušného motoru na příslušné vřeteno je pomocí řemenu, který pohání řemenici s vnitřním ozubením. Řemenice s vnitřním ozubením je rotačně uložena na vřetenovém bubnu a její vnitřní ozubení je v záběru s ozubeným kolem, jež je pevně spojeno s příslušným vřetenem - viz spis US 20200061770 A1.
Řešení dle A) neumožňuje nepřetržité otáčení vřetenového bubnu jedním směrem. Kabely pro přívod energie k motorům, které se otáčejí společně s vřetenovým bubnem, se otáčením vřetenového bubnu namotávají. Po určité hodnotě otočení vřetenového bubnu, v praxi například po jedné celé otáčce, je potřeba obrátit směr otáčení vřetenového bubnu a otočit jej zpět do počáteční polohy za účelem odmotání kabelů do počátečního stavu. Pohyb vřetenového bubnu obráceným směrem je ztrátovým časem.
Spolehlivý, průmyslově využitelný rotační přívod energií k motorům vřeten vícevřetenového obráběcího stroje, například pomocí sběrných kroužků nebo bezdrátově, dosud nebyl realizován.
Řešení dle B) a C) neumožňují dostatečně přesné a kontinuální nastavení úhlové polohy vřetena, respektive opracovaného materiálu v něm upnutém z důvodu přítomnosti vůle v ozubení, která je součástí těchto řešení.
Podstata vynálezu
Cílem vynálezu je vytvoření vícevřetenového obráběcího stroje s řešením pohonu a polohování vřeten, který eliminuje nevýhody uvedených současných řešení.
Podstatou vynálezu je to, že vícevřetenový obráběcí stroj, který zahrnuje vřetenový buben, jenž je otočně uložený v rámu stroje a jenž je opatřený otvory pro uložení vřeten a vřetena uložená v těchto otvorech obsahuje také centrální těleso, které je umístěno v ose vřetenového bubnu a na jedné straně je pevně spojeno s rámem stroje a na druhé straně vstupuje do vřetenového bubnu. Výše popsaný vícevřetenový obráběcí stroj dále obsahuje pro pohon a polohování každého z vřeten minimálně jednu hnací jednotku, která sestává z motoru, jehož stator je pevně spojen se zmíněným centrálním tělesem a jehož rotor je pevně spojen s ozubeným kolem otočně uloženým na centrálním tělesu a dále z protilehlého ozubeného kola pevně spojeného s vřetenem a které je s výše zmíněným ozubeným kolem v záběru. Zmíněné centrální těleso umožňuje uložení statorů motorů pro pohon a polohování vřeten v ose vřetenového bubnu. Jelikož se v této konfiguraci statory motorů proti rámu stroje neotáčejí, nedochází otáčením vřetenového bubnu k namotávání kabelů motorů, čímž je eliminován ztrátový čas potřebný pro odmotání kabelů. Výše popsaná konstrukce vícevřetenového obráběcího stroje dále umožňuje s výhodou použít minimálně jedné dvojice hnacích jednotek pro pohon a polohování každého z vřeten. Použití dvojice hnacích jednotek pro pohon a polohování každého z vřeten umožnuje vymezení vůle v ozubení pomocí elektronického předepnutí. Výše popsaný vícevřetenový obráběcí stroj má následující výhody proti současně používaným řešením:
- umožnuje nezávislý pohon a polohování každého z vřeten zvlášť a současně;
- 2 CZ 310194 B6
- umožňuje nepřetržité otáčení vřetenového bubnu jedním směrem a nevzniká tedy ztrátový čas při otáčení vřetenového bubnu do počáteční polohy za účelem odmotání kabelů a současně;
- umožňuje přesné bezvůlové polohování a pohon každého z vřeten.
Objasnění výkresů
Obr. 1 zobrazuje perspektivně vícevřetenový obráběcí stroj, obr. 2 zobrazuje řez A-A vyznačený na obr. 1 přes rovinu určenou přímkou A-A a kolmicí k ose otáčení vřetenového bubnu a zobrazuje zejména centrální těleso a jeho uložení, obr. 3 zobrazuje detail E vyznačený na obr. 2 a zobrazuje zejména centrální těleso, dvojice hnacích jednotek a vřetena, obr. 4 zobrazuje v detail F vyznačený na obr. 3 a zobrazuje zejména hnací jednotky vřetena, obr. 5 zobrazuje perspektivně pouzdro, jež slouží pro uložení statoru, obr. 6 zobrazuje řez B-B vyznačený na obr. 1 přes rovinu určenou přímkou B-B a kolmicí k ose otáčení vřetenového bubnu a zobrazuje zejména uložení náboje pro uložení rotoru hnací jednotky, přičemž některé okolní součásti pro názornost nejsou zobrazeny, obr. 7 zobrazuje perspektivně řez D-D vyznačený na obr. 3 přes rovinu určenou přímkou D-D a kolmicí k ose otáčení vřetenového bubnu a zobrazuje zejména vedení kabelů a umístění snímače polohy rotoru, obr. 8 zobrazuje perspektivně řez C-C vyznačený na obr. 1 přes rovinu určenou přímkou C-C a kolmicí k ose otáčení vřetenového bubnu a zobrazuje zejména systém přímé detekce polohy vřetena, obr. 9 zobrazuje řez A-A vyznačený na obr. 1 přes rovinu určenou přímkou A-A a kolmicí k ose otáčení vřetenového bubnu a zobrazuje zejména dvojici hnacích jednotek jednoho z vřeten, přičemž pro názornost některé okolní součásti nejsou zobrazeny.
obr. 10 zobrazuje pro danou dvojici hnacích jednotek graf závislosti požadovaného kroutícího momentu na krouticích momentech jednotlivých motorů a předepínácím krouticím momentu.
obr. 11 zobrazuje řez A-A vyznačený na obr. 1 přes rovinu určenou přímkou A-A a kolmicí k ose otáčení vřetenového bubnu a zobrazuje alternativní řešení vícevřetenového obráběcího stroje podle vynálezu.
Příklad uskutečnění vynálezu
S odkazy na výkresy podrobněji vysvětlíme provedení vícevřetenového obráběcího stroje dle vynálezu.
Obr. 1: Zobrazuje vícevřetenový obráběcí stroj 100. V rámu stroje 101 je rotačně uložen vřetenový buben 102. Vřetenový buben 102 se otáčí kolem osy otáčení 105, jež je současně osou vřetenového bubnu 102. Ve vřetenovém bubnu 102 jsou uložena vřetena 103. Centrální těleso 104 je umístěno souose s osou otáčení 105 a je na jedné straně pevně spojeno s rámem stroje 101 a na druhé straně vstupuje do vřetenového bubnu 102.
- 3 CZ 310194 B6
Obr. 2: Centrální těleso 104 je pevně spojeno s rámem stroje 101 a dále je otočně uloženo ve vřetenovém bubnu 102 pomocí přední brzdy 206 a zadní brzdy 207. Přední brzda 206 je pevně spojena k vřetenovému bubnu 102. Zadní brzda 207 je pevně spojena k vřetenovému bubnu 102 přes přírubu 209. Přední brzda 206 a zadní brzda 207 je v předloženém příkladu uskutečnění vynálezu brzděna hydraulicky. Přední brzda 206 a zadní brzda 207 může být brzděna také například mechanicky, pneumaticky nebo elektricky. Přední brzda 206 a zadní brzda 207 mohou s výhodou současně sloužit jako ložiska, jak je tomu v předloženém příkladu uskutečnění vynálezu. Centrální těleso 104 se skládá z přední membrány 202, distančního členu 203, zadní membrány 204, ložiska axiálního 211 a nosníku 205. Vnější část přední membrány 202 je pevně spojena k rámu stroje 101. Vnitřní část přední membrány 202 je pevně spojena k distančnímu členu 203. Vnější část zadní membrány 204 je pevně spojena k distančnímu členu 203. Vnitřní část zadní membrány 204 je pevně spojena k ložisku axiálnímu 211. Ložisko axiální 211 je pevně spojeno k nosníku 205. Centrální těleso 104 obsahuje centrální otvor 208. Centrální otvor 208 slouží pro vedení kabelů. Víčko 210 slouží k uložení zadní brzdy 207. Vřetenový buben 102 je otočně uložen v rámu stroje 101 v předním ložisku 200 a v zadním ložisku 201.
Obr. 3: Centrální těleso 104, přesněji jeho část nosník 205, je v ose otáčení 105 otočně uloženo v přední brzdě 206 a v zadní brzdě 207. Ve vřetenovém bubnu 102 je dále nosník 205 uložen axiálně v ložisku axiálním 211, které slouží k zamezení pohybu nosníku 205 ve směru osy otáčení 105. Každé z vřeten 103 je poháněno a polohováno vlastní dvojicí hnacích jednotek 307. Každá dvojice hnacích jednotek 307 sestává ze dvou hnacích jednotek 306. Hnací jednotka 306 je popsána níže a je detailně zobrazena na obr. 4, obr. 5, obr. 6 a obr. 7. Vřetenovým bubnem procházejí otvory 300 pro uložení vřeten 103. Každé vřeteno 103 je uloženo ve vřetenovém bubnu 102 v otvorech 300 v předních vřetenových ložiscích 302, středních vřetenových ložiscích 305 a v zadních vřetenových ložiscích 303. Ve vřetenu 103 je umístěn obráběný materiál 304, který je v něm známým způsobem, například pomocí kleštiny, upnutý. Systém upnutí obráběného materiálu 304 ve vřetenu 103 není vyobrazen a nejsou k němu uvedeny další informace.
Obr. 4: Hnací jednotka 306 se skládá z motoru 408 sestávajícího ze statoru 405 a rotoru 404, dále se skládá z ozubeného kola 406 a ozubeného kola protilehlého 407. Stator 405 je pevně spojen k pouzdru 402 pomocí příruby statoru 400, která je pevně spojena s krytem 403. Kryt 403 je pevně spojen s pouzdrem 402. Pouzdro 402 je pevně připojeno k nosníku 205, jenž je částí centrálního tělesa 104, jež je pevně spojeno k rámu stroje 101. Pevné spojení pouzdra 402 k nosníku 205 je provedeno pomocí svěrné spojky 401. Rotor 404 je pevně spojen k ozubenému kolu 406 a pohání jej. Ozubené kolo 406 je rotačně uloženo v ložiscích 409. Ozubené kolo 406 pohání ozubené kolo protilehlé 407, které je pevně spojeno s vřetenem 103. Náboj 410 slouží k uložení ložisek 409 na centrálním tělesu 104, respektive jeho části nosníku 205. Spojení náboje 410 k nosníku 205 je detailně popsáno níže a je zobrazeno na obr. 6.
Obr. 5: Pouzdro 402 je opatřeno drážkami 501 pro zajištění proti pootočení náboje 410 na nosníku 205. Pouzdro 402 je opatřeno dutinou 500 pro vedení chladicí kapaliny. Chladicí kapalina slouží pro chlazení statoru 405. Pouzdro 402 je dále opatřeno průchody 502 pro vstup a výstup chladicí kapaliny do dutiny 500. Polovina průchodů 502 může sloužit pro vstup chladicí kapaliny a polovina průchodů 502 může sloužit pro výstup chladicí kapaliny. Vedení chladicí kapaliny není plně popsáno. Pro vedení chladicí kapaliny k průchodům 502 mohou sloužit například otvory chlazení 301 ve stěně nosníku 205. Pro zajištění proudění chladicí kapaliny směrem do otvorů chlazení 301 mohou sloužit zátky 412 pevně spojené s nosníkem 205.
Obr. 6: Náboj 410 je proti otočení zajištěn dvěma kolíky 600, které jsou pevně spojené s nábojem 410 a které zapadají do dvou drážek 501 v pouzdru 402. Zajištění pouzdra 402 proti otočení vzhledem k centrálnímu tělesu 104 respektive jeho části nosníku 205 je provedeno pomocí svěrné spojky 401. Na pouzdru 402 je umístěn kryt 403 sloužící proti úniku chladicí kapaliny z dutiny 500.
- 4 CZ 310194 B6
Obrázek 7: Snímač polohy rotoru 700 slouží pro detekci polohy rotoru 404. Silový kabel 707 motoru 408 (motor 408 na obr. 7 nelze vidět), nulový kabel 706 motoru 408 a datový kabel 704 Snímač polohy rotoru 700 je jsou vedeny přes otvory pro kabely 705. Otvory pro kabely 705 procházejí stěnou nosníku 205 do centrálního otvoru 208. Snímač polohy rotoru 700 se skládá ze čtecí hlavy snímače polohy rotoru 701 a rotační části snímače polohy rotoru 702. Čtecí hlava snímače polohy rotoru 701 je umístěna na držáku 703, který je pevně spojen s krytem 403. Rotační část snímače polohy rotoru 702 je umístěna na ozubeném kole 406. Jelikož je ozubené kolo 406 pevně spojeno s rotorem 404, je možno snímačem polohy rotoru 700 přesně detekovat polohu rotoru 404.
Obrázek 8: Přímá detekce polohy vřetena 103 je pro názornost vyobrazena pouze na jednom z vřeten 103, ale může být s výhodou použita na všech vřetenech 103 vícevřetenového obráběcího stroje 100. Pro přímou detekci polohy vřetena 103 slouží snímač polohy vřetena 801. Snímač polohy vřetena 801 se skládá z rotační části snímače polohy vřetena 803 a čtecí hlavy snímače polohy vřetena 802. Rotační část snímače polohy vřetena 803 je pevně spojena s vřetenem 103. Čtecí hlava snímače polohy vřetena 802 je pevně spojena s rámem stroje 101 přes konzolu 800.
Alternativní možností řešení přímé detekce polohy vřetena 103 je pevné spojení rotační části snímače polohy vřetena 803 s vřetenem 103 a čtecí hlavy snímače polohy vřetena 802 s vřetenovým bubnem 102. Přenos signálu ze čtecí hlavy snímače polohy vřetena 802, jež se v tomto řešení otáčí společně s vřetenovým bubnem 102 k řídicímu systému stroje, je možný například pomocí bezdrátového přenosu signálu. K tomuto řešení nejsou podány žádné další informace.
Obr. 9: Zobrazuje dvě hnací jednotky 306 zabírající společně svými ozubenými koly 406 na ozubená kola protilehlá 407 na příslušném vřetenu 103.
Předložený vynález vícevřetenového obráběcího stroje 100 zahrnuje systém pohonu a polohování vřeten 103. Systém pohonu a polohování vřeten 103 slouží pro přenos výkonu z motoru 408 na vřeteno 103 pro každé vřeteno 103 samostatně zároveň zaručuje pro každé vřeteno 103 samostatně přesné nastavení úhlové polohy vřetena 103. Princip pohonu a polohování vřeten 103 je zřejmý z přiložených vyobrazení. Každé z vřeten 103 je poháněno jednou dvojicí hnacích jednotek 307, která se skládá ze dvou hnacích jednotek 306. Výkon je generován v rotoru 404, na který je pevně spojeno ozubené kolo 406. Přenos výkonu z rotoru 404 na vřeteno 103 je realizován záběrem ozubeného kola 406 s ozubeným kolem protilehlým 407.
Pro správnou funkci ozubeného převodu musí být přítomna určitá vůle v ozubení, v tomto případě mezi ozubeným kolem 406 a ozubeným kolem protilehlým 407. Aby bylo možno vřeteno 103 polohovat dostatečně přesně, je žádoucí vymezit vůli v ozubení mezi ozubeným kolem 406 a ozubeným kolem protilehlým 407.
Dvě hnací jednotky 306, které jsou součástí systému pohonu a polohování každého z vřeten 103, umožňují práci v režimu, kdy je vymezena vůle v ozubení pomocí elektronického předepnutí.
Obecně vymezení vůle v ozubení pomocí předepnutí spočívá v některých případech v záběru dvou hnacích ozubených kol na poháněné společné ozubení (například ozubený hřeben nebo ozubené kolo) přičemž mezi oběma hnacími ozubenými koly je aplikován předepínací krouticí moment. Aplikováním předepínacího krouticího momentu je dosaženo záběru každého z dvojice hnacích ozubených kol na protilehlých bocích zubů poháněného společného ozubení, čímž dojde k vymezení vůle v ozubení.
Vymezení vůle v ozubení elektronickým předepnutím je pro odborníky v oboru obráběcích strojů známé, je v praxi používané a je popsáno například ve spisech US 5729100; US 3833847 a dále například v odborné literatuře: Engelberth, T., Apprich, S., Friedrich, J., Coupek, D., & Lechler,
- 5 CZ 310194 B6
A. (2015). Properties of electrically preloaded rack-and-pinion drives. Production Engineering, 9, 269-276.
Obecně vymezení vůle v ozubení elektronickým předepnutím spočívá v tom, že pro pohon společně poháněného ozubení je použito dvou hnacích ozubených kol a dvou motorů, jednoho motoru pro každé hnací ozubené kolo. Pro každý z motorů je aplikován rozdílný kroutící moment za účelem vytvoření předepínacího krouticího momentu TP. Velikost předepínacího krouticího momentu TP může být nastavena například až do hodnoty maximálního krouticího momentu jednoho motoru T1 MAX respektive maximálního krouticího momentu druhého motoru T2 MAX. V praxi se volí běžně například předepínací krouticí moment TP o velikosti 20 % maximálního krouticího momentu jednoho motoru T1 MAX respektive maximálního krouticího druhého motoru T2 MAX. Obě hnací ozubená kola jsou pak v kontaktu s protilehlými boky zubů společného ozubení, čímž dojde k vymezení vůle v ozubení.
Obr. 10 zobrazuje pro danou dvojici hnacích jednotek 307 graf závislosti požadovaného krouticího momentu TC na krouticím momentu T1 jednoho motoru, krouticím momentu T2 druhého motoru a předepínacím krouticím momentu TP. Požadovaný krouticí moment TC působící na poháněné společné ozubení je dán součtem krouticích momentů obou motorů T1 a T2. Například pro požadovaný krouticí moment TC = 0 Nm musejí oba motory generovat krouticí moment T1 a T2 rovný přepínacímu krouticímu momentu TP, každý rozdílného smyslu. Obě poháněná ozubená kola pak zabírají na protilehlých bocích společného ozubení a vůle v ozubení je vymezena. Při zvyšování absolutní hodnoty požadovaného krouticího momentu TC je vůle v ozubení vymezena až do stavu, kdy požadovaný krouticí moment TC dosáhne velikosti dvojnásobku předepínacího krouticího momentu TP. Při dalším zvyšování absolutní hodnoty požadovaného krouticího momentu TC dochází ke změně smyslu krouticího momentu T1 nebo T2 jednoho z motorů a k němu příslušné ozubené kolo změní záběr na protější boky zubů. Obě ozubená kola tedy dále zabírají na stejných bocích zubů společného ozubení, vůle v ozubení dále není vymezena a oba motory se společně podílejí na pohonu společného ozubení stejným smyslem. Maximální požadovaný krouticí moment TC MAX pro pohon poháněného společného ozubení je dán součtem maximálního krouticího momentu jednoho motoru T1 MAX a maximálního krouticího momentu druhého motoru T2 MAX. Na obr. 10 je oblast s vymezenou vůlí v ozubení označena A a oblasti bez vymezené vůle v ozubení jsou označeny B. V předloženém vynálezu jsou jako jeden motor a druhý motor uvažovány dva motory 408 příslušné dvojice hnacích jednotek 307 příslušného vřetena 103, hnací ozubená kola jako ozubená kola 406 a jako poháněné společné ozubení je uvažována dvojice ozubených kol protilehlých 407 společně s příslušným vřetenem 103. Pro vysvětlení společného ozubení může sloužit obr. 9, na němž je zobrazeno jedno z vřeten 103 ve stavu, kdy je vymezená vůle v ozubení. Na jednom z ozubených kol protilehlých 407 působí krouticí moment M1, který je vyvozený ozubeným kolem 406. Ozubené kolo 406 je poháněno příslušným motorem 408. Na druhém ozubeném kole protilehlém 407 působí krouticí moment M2 rozdílného smyslu vyvozený ozubeným kolem 406. Ozubené kolo 406 je poháněno druhým motorem 408. Tok předepínacího krouticího momentu TP prochází z jednoho ozubeného kola protilehlého 407 přes část vřetena 103 označenou P v obr. 9 na druhé ozubené kolo protilehlé 407.
Výše popsané vymezení vůle v ozubení pomocí elektronického předepnutí je jedním z možných příkladů uskutečnění. Jedním z alternativních příkladů může být vymezení vůle elektronickým předepnutím naprogramované tak, že velikost přepínacího krouticího momentu TP není konstantní, ale proporcionálně se zmenšuje se zvětšující se hodnotou požadovaného krouticího momentu TC.
Vícevřetenový obráběcí stroj 100 podle vynálezu může obsahovat brzdu, jejíž rotační část je umístěna na vřetenu 103 a jejíž pevná část je umístěna na vřetenovém bubnu 102 nebo rámu stroje 101. Výše popsaná brzda může být použita na každém z vřeten 103. Brzda může sloužit například jako bezpečnostní prvek, nebo může sloužit pro zablokování polohy vřetena při obrábění. K tomuto řešení nejsou podány žádné další informace.
- 6 CZ 310194 B6
Při zajištění vřetenového bubnu 102 v daném pracovním místě, mohou být přední brzda 206 a zadní brzda 207 zabrzděny, čímž dojde k dočasnému spojení vřetenového bubnu 102 s centrálním tělesem 104 respektive s jeho částí nosníkem 205. Je možno použít také více brzd pro zabrzdění centrálního tělesa 104 respektive jeho části nosníku 205 k vřetenovému bubnu 102. Zabrzdění centrálního tělesa 104 respektive jeho části nosníku 205 k vřetenovému bubnu 102 umožňuje přesné vystředění jeho polohy s osou otáčení 105 a může sloužit také například ke snížení deformace centrálního tělesa 104 respektive jeho části nosníku 205 vyvozené silami mezi ozubenými koly protilehlými 407 a ozubenými koly 406.
Alternativně lze použít samostatných brzd pro brzdění centrálního tělesa 104 respektive jeho části nosníku 205 k vřetenovému bubnu 102 a pro rotační uložení centrálního tělesa 104 resp. jeho části nosníku 205 ve vřetenovém bubnu 102 lze použít samostatných ložisek. K tomuto řešení nejsou podány žádné další informace.
Součástí centrálního tělesa 104 je přední membrána 202 a zadní membrána 204, které umožňují kompenzaci nesouososti mezi osou otáčení 105 a osou centrálního tělesa 104 respektive jeho části nosníku 205. Nesouosost může vzniknout například z důvodů výrobních, montážních, vlivem tepelných dilatací a ostatních deformací jednotlivých součástí vícevřetenového obráběcího stroje 100.
Ozubená kola protilehlá 407 a ozubená kola 406 mohou být například s přímým, šikmým, šípovým nebo jiným typem ozubením.
Každé z vřeten 103 má příslušné hnací jednotky 306 rozmístěny v rozdílném místě na centrálním tělesu 104 respektive na jeho části nosníku 205.
Jsou možná i alternativní rozmístění hnacích jednotek 306 - například umístění dvojice hnacích jednotek 306 příslušící danému vřetenu 103 přímo vedle sebe.
Alternativně každý z motorů 408 jakož i konstrukce každé z hnacích jednotek 306 dvojice hnacích jednotek 307 nemusejí být shodné.
Je také možné alternativní provedení vícevřetenového obráběcího stroje 100, kdy je každé vřeteno 103 poháněno pouze jednou hnací jednotkou 306. Na obr. 11 je toto alternativní řešení vícevřetenového obráběcího stroje 100 vyobrazeno. V této konfiguraci není možné vymezení vůle v ozubení mezi ozubeným kolem 406 a ozubeným kolem protilehlým 407 pomocí elektronického předepnutí, ale vícevřetenový obráběcí stroj 100 v této konfiguraci lze v praxi použít jako alternativu k současným řešením. Výhodou výše zmíněného alternativního provedení vícevřetenového obráběcího stroje 100 oproti řešením podle A) zmíněném v dosavadním stavu techniky je to, že není třeba obracet směr otáčení vřetenového bubnu za účelem odmotání kabelů k motorům. Výhodou oproti řešení podle B) zmíněném v dosavadním stavu techniky je například eliminace koaxiálně umístěných dutých hřídelí. Výhodou oproti řešení podle C) zmíněném v dosavadním stavu techniky je například eliminace řemenů z pohonu vřeten.
Alternativně může být centrální těleso 104 provedeno jako jeden kus.
Alternativně může být centrální těleso 104 provedeno bez zadní membrány 204 a bez přední membrány 202.
Alternativně může být centrální těleso 104 provedeno bez ložiska axiálního 211.
Alternativní provedení vícevřetenového obráběcího stroje 100 může být řešeno tak, že dvojice ozubených kol protilehlých 407 příslušného vřetena 103 je nahrazena jedním ozubeným kolem širokým nejméně tak, aby umožnovalo záběr s dvojicí ozubených kol 406.
- 7 CZ 310194 B6
Průmyslová využitelnost
Vícevřetenový obráběcí stroj s řešením pohonu a polohování vřeten podle předloženého vynálezu 5 lze použít u vícevřetenových obráběcích strojů, vícevřetenových obráběcích strojů s vřeteny uloženými ve vřetenovém bubnu a vícevřetenových soustružnických automatů.

Claims (7)

1. Vícevřetenový obráběcí stroj (100), jenž zahrnuje:
- rám stroje (101),
- vřetenový buben (102) otočně uložený v rámu stroje (101) a opatřený otvory (300),
- vřetena (103) otočně uložená v otvorech (300), vyznačující se tím, že zahrnuje:
- centrální těleso (104) na jedné straně pevně spojené s rámem stroje (101) a na druhé straně vstupující do vřetenového bubnu (102) a
- každému z vřeten (103) příslušící minimálně jednu hnací jednotku (306), jež sestává z motoru (408), jehož stator (405) je pevně spojen s centrálním tělesem (104) a jehož rotor (404) je pevně spojen s ozubeným kolem (406), které je otočně uloženo na centrálním tělesu (104) a které tvoří soukolí s ozubeným kolem protilehlým (407), které je pevně spojeno s vřetenem (103).
2. Vícevřetenový obráběcí stroj (100) podle nároku 1, vyznačující se tím, že každému z vřeten (103) přísluší dvě hnací jednotky (306) pro elektronické vymezení vůle v ozubení mezi ozubenými koly (406) a ozubenými koly protilehlými (407) příslušného vřetene (103).
3. Vícevřetenový obráběcí stroj (100) podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že centrální těleso (104) je na straně vstupující do vřetenového bubnu (102) ve vřetenovém bubnu (102) otočně uloženo.
4. Vícevřetenový obráběcí stroj (100) podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že zahrnuje brzdu (206) pro brzdění centrálního tělesa (104) k vřetenovému bubnu (102), která je pevně spojená s vřetenovým bubnem (102).
5. Vícevřetenový obráběcí stroj (100) podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že centrální těleso (104) zahrnuje:
- přední membránu (202) pevně spojenou s rámem stroje (101),
- distanční člen (203) pevně spojeným s přední membránou (202),
- zadní membránu (204) pevně spojenou s distančním členem (203),
- nosník (205) pevně spojený se zadní membránou (204).
6. Vícevřetenový obráběcí stroj (100) podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že centrální těleso (104) obsahuje otvory chlazení (301) pro vedení chladicí kapaliny pro chlazení motorů (408).
7. Vícevřetenový obráběcí stroj (100) podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že centrální těleso (104) obsahuje centrální otvor (208) pro vedení kabelů k motorům (408).
CZ2023-283A 2023-07-25 2023-07-25 Vícevřetenový obráběcí stroj CZ2023283A3 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2023-283A CZ2023283A3 (cs) 2023-07-25 2023-07-25 Vícevřetenový obráběcí stroj

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2023-283A CZ2023283A3 (cs) 2023-07-25 2023-07-25 Vícevřetenový obráběcí stroj

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ310194B6 true CZ310194B6 (cs) 2024-11-06
CZ2023283A3 CZ2023283A3 (cs) 2024-11-06

Family

ID=93289725

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2023-283A CZ2023283A3 (cs) 2023-07-25 2023-07-25 Vícevřetenový obráběcí stroj

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ2023283A3 (cs)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3339440A (en) * 1964-12-28 1967-09-05 Tsuda Iron Works Ltd Multispindle automatic lathes
GB1401275A (en) * 1971-08-19 1975-07-16 Wickman Mach Tool Sales Ltd Chuck actuating mechanisms for machine tools
US4185366A (en) * 1973-12-06 1980-01-29 Wickman Machine Tool Sales Ltd. Spindle drives for multi spindle lathes
US5062330A (en) * 1988-12-30 1991-11-05 Index-Werke Komm.-Ges. Hahn & Tessky Machine tool with a cooled motor spindle
US20130087027A1 (en) * 2010-03-12 2013-04-11 Index-Werke Gmbh & Co. Kg Hahn & Tessky Multispindle lathe

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3339440A (en) * 1964-12-28 1967-09-05 Tsuda Iron Works Ltd Multispindle automatic lathes
GB1401275A (en) * 1971-08-19 1975-07-16 Wickman Mach Tool Sales Ltd Chuck actuating mechanisms for machine tools
US4185366A (en) * 1973-12-06 1980-01-29 Wickman Machine Tool Sales Ltd. Spindle drives for multi spindle lathes
US5062330A (en) * 1988-12-30 1991-11-05 Index-Werke Komm.-Ges. Hahn & Tessky Machine tool with a cooled motor spindle
US20130087027A1 (en) * 2010-03-12 2013-04-11 Index-Werke Gmbh & Co. Kg Hahn & Tessky Multispindle lathe

Also Published As

Publication number Publication date
CZ2023283A3 (cs) 2024-11-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7470095B2 (en) Mobile milling head with torque motor drive
US5058261A (en) Machine tool
US20020066342A1 (en) Lathe
JP5937486B2 (ja) 工作機械
US4577535A (en) Contouring machine with radial slide head
MXPA04011908A (es) Maquina de mecanizacion para ciguenales.
US20100162861A1 (en) Peeling device and peeling machine
JP5891107B2 (ja) 工作機械
EP2836325B1 (en) Portable boring machine
JP5313533B2 (ja) 工具用スピンドルとチャック用スピンドルのいずれも取り付け可能な主軸ユニット
US6053082A (en) Holder for orbitable tool
KR101157326B1 (ko) 각도조절장치가 형성된 크로스공구대
JP2009233786A5 (cs)
WO2016013307A1 (ja) 工作機械、工具ユニット、及び加工方法
US4575291A (en) Dividing apparatus for a program controlled machine tool
CZ310194B6 (cs) Vícevřetenový obráběcí stroj
WO2019123699A1 (ja) 工具保持装置及び工作機械
KR101945209B1 (ko) 보링 머신용 페이싱 헤드
US5924344A (en) Lathe
US5095789A (en) Multi spindle automatic lathe
JP3964642B2 (ja) 工作機械
CZ2023282A3 (cs) Vícevřetenový obráběcí stroj
JP2020157465A (ja) 回転工具装置および工作機械
ITUD20150055A1 (it) Macchina pelatrice per prodotti oblunghi
KR100192558B1 (ko) 수직선반용 턴밀 터릿