PL193470B1 - Urządzenie do mocowania przedmiotu obrabianego - Google Patents

Abstract

1. Urzadzenie do mocowania przedmiotu obrabianego w dokladnie okreslonym polozeniu, w przestrzeni roboczej obrabiarki, zawierajace element uchwytu przystosowany do mocowania go nieruchomo w przestrzeni roboczej obrabia- rki, element nosnika przedmiotu obrabianego przystosowa- ny do mocowania go nieruchomo i do zaciskania w eleme- ncie uchwytu, oraz uklad zaciskowy sluzacy do zaciskania elementu przedmiotu obrabianego w elemencie uchwytu, przystosowane do tego by moglo byc przelaczane od stanu zwolnionego do stanu, w którym jest zacisniete, i odwrotnie, element uchwytu zawiera pierwsze czlony pozycjonujace, a element nosnika przedmiotu obrabianego zawiera drugie czlony pozycjonujace, czlony pozycjonujace, pierwsze i dru- gie, sa przystosowane do wspólpracy ze soba, tak zeby us- talic polozenie elementu nosnika przedmiotu obrabianego wzgledem elementu uchwytu, wzdluz trzech osi wspólrzed- nych, z których kazda jest prostopadla do dwóch pozosta- lych, jak równiez zeby ustalic orientacje katowa, uklad zaci- skowy mocuje nieruchomo element nosnika przedmiotu obrabianego w elemencie uchwytu, skoro tylko zostanie on przelaczony do stanu zacisniecia utrzymujacego okreslona pozycje, znamienne tym, ze pierwszy czlon pozycjonujacy zawiera centrujacy stozkowy element kolkowy (22), a drugi czlon pozycjonujacy zawiera ………………………………….. . PL PL PL PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do mocowania przedmiotu obrabianego. Niniejszy wynalazek odnosi się do urządzenia służącego do mocowania przedmiotu obrabianego w dokładnie określonym położeniu, w przestrzeni roboczej obrabiarki, zawierającego człon uchwytowy przystosowany do mocowania go nieruchomo w przestrzeni roboczej obrabiarki, nośnik przedmiotu obrabianego przystosowany do mocowania go nieruchomo i do zaciskania w członie uchwytowym, oraz mechanizm zaciskowy służący do zaciskania nośnika przedmiotu obrabianego w członie uchwytowym.

Takie urządzenie, znane dobrze w technice, służy przede wszystkim do mocowania przedmiotu obrabianego podlegającego obróbce skrawaniem, z bardzo wysoką dokładnością, w przestrzeni roboczej obrabiarki. Szczególnie ważne jest to, żeby była również zapewniona powtarzalność dokładności mocowania. Inaczej mówiąc, przedmiot obrabiany osadzony w nośniku przedmiotu obrabianego, poddawany następnie wielokrotnemu zaciskaniu w członie uchwytowym przystosowanym do nośnika przedmiotu obrabianego, powinien zawsze zajmować przy tym dokładnie określone położenie w kierunku osi X, w kierunku osi Y, w kierunku osi Z, a także zachowywać orientację kątową wokół osi Z, na przykład w warunkach, gdy nośnik przedmiotu obrabianego podtrzymujący przedmiot obrabiany, musi być zaciskany w różnych obrabiarkach, które następnie kolejno przeprowadzają różne operacje obróbcze i są przy tym wyposażone w identyczne człony uchwytowe, albo mocowany w stanowiskach pomiarowych i sprawdzających, wyposażonych również w takie same człony uchwytowe.

Takie urządzenie jest ujawnione, na przykład, w opisie patentowym patentu europejskiego numer 0,255,042. Tamto urządzenie zawiera dwie pary elementów listwowych pozycjonujących, wznoszących się nad powierzchnią członu uchwytowego, wyposażonych w powierzchnie kontaktowe do orientacji nośnika przedmiotu obrabianego w kierunkach osi X i Y. Ponadto, przewidziane są cztery kołki, również górujące nad powierzchnią członu uchwytowego. Te kołki są odpowiedzialne za ustalanie położenia nośnika przedmiotu obrabianego w kierunku osi Z. Dopasowujący nośnik przedmiotu obrabianego zawiera płaską powierzchnię przystosowaną do spoczywania na wspominanych uprzednio kołkach, przewidzianych na członie uchwytowym. Poza tym, powierzchnia nośnika przedmiotu obrabianego jest wyposażona w dwie pary rowków, rozmieszczonych w układzie odpowiadającym układowi wspominanych uprzednio elementów listwowych pozycjonujących. Rowki mają sprężyste krawędzie, które są przewidziane do spoczywania na powierzchniach kontaktowych wspominanych przedtem elementów listwowych członu uchwytowego. Wreszcie, nośnik przedmiotu obrabianego posiada otwór centralny służący do umieszczania w nim śrubowego elementu ściągającego, przy pomocy którego jest przenoszona, pomiędzy nośnikiem przedmiotu obrabianego i członem uchwytowym, siła zaciskająca wymagana do utrzymywania określonego położenia. Przy tym człon uchwytowy zawiera umieszczony pośrodku kulkowy mechanizm blokujący, współpracujący z tamtym śrubowym elementem ściągającym.

Wada takiego znanego urządzenia może być dostrzeżona w fakcie, że jest ono stosunkowo niestabilne, zwłaszcza jeżeli muszą być poddawane obróbce skrawaniem odpowiednio większe, lub odpowiednio cięższe, przedmioty obrabiane. A więc ono nie może przeciwstawiać się wysokim wartościom sił rozpędowych wychylających, lub wysokim wartościom sił skrętnych, które mogą występować zwłaszcza w przypadku operacji odcinania. Powiększanie rozmiaru urządzenia, co powiększyłoby także stabilność, w wielu przypadkach nie jest pożądane wskutek ograniczonej dostępnej przestrzeni.

Urządzenie do mocowania przedmiotu obrabianego w dokładnie określonym położeniu, w przestrzeni roboczej obrabiarki, zawierające element uchwytu przystosowany do mocowania go nieruchomo w przestrzeni roboczej obrabiarki, element nośnika przedmiotu obrabianego przystosowany do mocowania go nieruchomo i do zaciskania w elemencie uchwytu, oraz układ zaciskowy służący do zaciskania elementu przedmiotu obrabianego w elemencie uchwytu, przystosowane do tego by mogło być przełączane od stanu zwolnionego do stanu, w którym jest zaciśnięte, i odwrotnie, element uchwytu zawiera pierwsze człony pozycjonujące, a element nośnika przedmiotu obrabianego zawiera drugie człony pozycjonujące, człony pozycjonujące, pierwsze i drugie, są przystosowane do współpracy ze sobą, tak żeby ustalić położenie elementu nośnika przedmiotu obrabianego względem elementu uchwytu, wzdłuż trzech osi współrzędnych, z których każda jest prostopadła do dwóch pozostałych, jak również żeby ustalić orientację kątową, układ zaciskowy mocuje nieruchomo element nośnika przedmiotu obrabianego w elemencie uchwytu, skoro tylko zostanie on przełączony do stanu zaciśnięcia utrzymującego określoną pozycję według wynalazku charakteryzuje się tym, że pierwszy człon pozycjonujący zawiera centrujący stożkowy element kołkowy, a drugi człon pozycjonujący zawiera centrujący element

PL 193 470 B1 w postaci wgłębienia o kształcie dwustopniowego rowka posiadającego dwa progi, przy czym krawędzie progów wystają ku wnętrzu rowka, a odstęp między nimi jest nieco mniejszy niż szerokość centrującego stożkowego elementu kołkowego, mierzona pomiędzy tamtymi miejscami, które się stykają z krawędziami wtedy jak tylko nośnik przedmiotu obrabianego zostanie dociśnięty do elementu uchwytu.

Centrujące elementy kołkowe są równomiernie rozstawione wzdłuż obrzeża górnej powierzchni elementu uchwytu, przy czym przynajmniej obwodowo przeciwległe powierzchnie boczne centrujących elementów kołkowych są odchylone względem osi Z urządzenia.

Kąt odchylenia bocznych powierzchni, centrujących elementów kołkowych, ma wielkość pomiędzy 3° i 9°.

Pierwsze człony pozycjonujące dalej zawierają wystające do góry części powierzchniowe znajdujące się na górnej powierzchni elementu uchwytowego i dochodzące do jej brzegu.

Element uchwytu ma kształt cylindryczny, a element nośnika przedmiotu obrabianego posiada cylindryczny wydrążony kształt, który jest zakryty z jednego końca przez człon płytowy ukształtowany właściwie pierścieniowo, taki że element uchwytu jest zakrywany przez element nośnika przedmiotu obrabianego, jak tylko urządzenie znajdzie się w swym zaciśniętym stanie.

Wgłębienia są wykonane obróbką skrawaniem w kołnierzu przewidzianym w górnej części o elementu nośnika przedmiotu obrabianego, przy czym kołnierz wystaje ku wnętrzu wydrążonego cylindrycznego elementu nośnika przedmiotu obrabianego, przy czym lokalizacja wgłębień odpowiada lokalizacji centrujących elementów kołkowych przewidzianych w elemencie uchwytu.

Drugie człony pozycjonujące dalej zawierają płasko obrobione części powierzchniowe kołnierza przewidzianego w elemencie nośnika przedmiotu obrabianego, przy czym części powierzchniowe są przystosowane do spoczywania na wystających do góry, częściach powierzchniowych przewidzianych na powierzchni górnej elementu uchwytu.

Zarówno element uchwytu, jak i element nośnika przedmiotu obrabianego, mają centralny otwór służący do obejmowania wydłużonych przedmiotów obrabianych.

Układ zaciskowy zawiera działający obwodowo układ członów zaciskowych z licznymi kulami zaciskającymi, równomiernie rozłożonymi wzdłuż obwodu członu uchwytu, a człon nośnika przedmiotu obrabianego zawiera kołowy rowek znajdujący się na jego wewnętrznej cylindrycznej powierzchni, kuliste człony zaciskające są przystosowane do współpracy z kołowym rowkiem.

Element uchwytu zawiera układ kołowej komory, a układ zaciskowy zawiera kołowy tłok, na który napiera układ sprężyn, i który jest zamontowany ze zdolnością do osiowego przemieszczania się w układzie komory kołowej, przy czym kule zaciskające spoczywają na kołowym tłoku, przy czym kołowy tłok jest przystosowany do wciskania kuł zaciskających w rowek przewidziany w elemencie nośnika przedmiotu obrabianego, jak tylko kołowy tłok jest przemieszczany osiowo.

Kule zaciskające są osadzone w biegnących promieniowo otworach, przewidzianych w elemencie uchwytu, równomiernie rozstawionych wzdłuż jego obwodu.

Układ członów zaciskowych zawiera dwanaście kul członów zaciskających.

Kołowy rowek, przewidziany w elemencie nośnika przedmiotu obrabianego, jest, w przekroju poprzecznym, uformowany w kształt litery V.

Lokalizacja osiowa rowka kołowego, przewidzianego w elemencie nośnika przedmiotu obrabianego, jest tak ustalona, że kule zaciskające przenikają do rowka kołowego, przewidzianego w elemencie nośnika przedmiotu obrabianego, kiedy nośnik przedmiotu obrabianego jest luźno nałożony na element uchwytu, przy czym płaszczyzna symetrii kołowego rowka, przewidzianego w elemencie nośnika przedmiotu obrabianego, znajduje się nieco powyżej środków kulistych członów zaciskających, powkładanych w biegnące promieniowo, otwory.

W dalszym ciągu, będzie opisywana postać urządzenia według wynalazku, z nawiązywaniem do towarzyszącego opisowi rysunku.

Przedmiot wynalazku zostanie uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok perspektywiczny członu uchwytowego, fig. 2 - widok z góry członu uchwytowego z fig. 1, fig. 3 - widok perspektywiczny członu nośnika przedmiotu obrabianego, fig. 4 - widok od spodu członu nośnika przedmiotu obrabianego z fig. 3, fig. 5 - widok przekroju członu uchwytowego przedmiotu obrabianego z fig. 4 wykonany wzdłuż linii V-V na fig. 4, fig. 6 - schematyczny widok częściowego przekroju przez otwór centrujący i kołek centrujący, w skali powiększonej, fig. 7 - widok przekroju członu uchwytowego z fig. 1 wykonany wzdłuż linii VII-VII na fig. 2, fig. 8 - widok przekroju członu uchwytowego z fig. 1 wykonany wzdłuż linii VIII-VIII na fig. 2, fig. 9 - widok przekroju członu uchwytowego z fig. 1 wykonany wzdłuż linii IX-IX na fig. 2.

PL 193 470 B1

Urządzenie do mocowania przedmiotu obrabianego w dokładnie określonym położeniu, w przestrzeni roboczej obrabiarki, pokazane na rysunku jako przykład, zawiera, z jednej strony, człon uchwytowy, ogólnie oznaczony odnośnikiem liczbowym 1 i przedstawiony na fig. 1, 2 i od 7 do 9, a z drugiej strony, zawiera człon nośnika przedmiotu obrabianego, ogólnie oznaczony odnośnikiem liczbowym 25 i przedstawiony na figurach od 3 do 5. Podczas gdy człon uchwytowy jest przystosowany konkretnie do mocowania go nieruchomo w przestrzeni roboczej obrabiarki (nie pokazana na rysunku), to człon nośnika przedmiotu obrabianego 25 służy do przyjmowania i utrzymywania przedmiotu obrabianego podlegającego obróbce. Należy tu położyć nacisk na to, że wyrażenie „przedmiot obrabiany” powinno być rozumiane w sensie ogólnym; w szczególnych przypadkach przedmiot obrabiany mógłby także być narzędziem podlegającym obróbce, na przykład elektrodą służącą do stosowania w urządzeniu do obróbki elektroerozyjnej.

Jak można zauważyć, zwłaszcza na figurach od 7 do 9, człon uchwytowy 1 właściwie składa się z trzech części, to jest z elementu podstawy 2, z części pośredniej 3, oraz z części głowicowej 4.W przykładzie przedstawionym na rysunku, element podstawy 2 ma kształt kołowego dysku lub kołowego członu płytowego wyposażonego w otwór centralny 5; rola jaką spełnia ten otwór będzie tutaj potem wyjaśniana dalej. Część pośrednia 3 jest wyposażona w otwór centralny 6 posiadający tę samą średnicę co otwór 5 i ma postać elementu cylindrycznego lub elementu o kształcie podobnym do rury. Jest ona połączona z elementem podstawy 2 za pomocą śrub 7. Wreszcie, część głowicowa 4 ma tak samo centralny otwór i znowu o średnicy takiej samej jak otwory 5 i 6. Jest ona właściwie w kształcie podobnym do garnka, albo do kapelusza, z wewnętrzną średnicą, która jest większa niż zewnętrzna średnica części pośredniej 3. Część głowicowa z jednej strony jest połączona z elementem podstawy 2 za pomocą śrub 9, a z drugiej strony jest połączona z częścią pośrednią 3 za pomocą śrub 10. Wreszcie, część głowicowa 4 jest wyposażona w zewnętrzny obwodowy kołnierz 20. Na górną powierzchnię tego kołnierza 20 jest nałożony element uszczelniający 21.

Dzięki wspominanej przedtem konstrukcji, osiągnięto obudowę uchwytu wykazującą się nadzwyczajną sztywnością i wytrzymałością na zginanie, która ponadto może być z łatwością rozbierana, na przykład w celach konserwacyjnych.

Górna powierzchnia 24 części głowicowej 4 jest wyposażona w cztery wystające kołki centrujące 22, które mają właściwie kształt pryzmatyczny, i które znajdują się w jednakowych odstępach, rozmieszczone wzdłuż rejonu brzegowego górnej powierzchni 24 części głowicowej 4. Dwa przeciwległe kołki centrujące 22 wyznaczają przebieg osi X, natomiast pozostałe dwa przeciwległe kołki centrujące 22 wyznaczają przebieg osi Y biegnącej prostopadle do osi X. Punkt przecinania się osi X z osią Y wyznacza oś Z (fig. od 7 do 9) biegnącą prostopadle zarówno do osi X jak i do osi Y. Jak zostanie tutaj potem objaśnione dalej, przynajmniej dwie, leżące po przeciwległych stronach, boczne powierzchnie kołków centrujących 22 są nieco odchylone względem osiZ.

Ponadto, górna powierzchnia 24 części głowicowej 4 jest wyposażona w cztery płaskie części powierzchniowe 23, a każda z nich rozciąga się, w niniejszym przykładzie, promieniowo pomiędzy dwoma sąsiadującymi ze sobą kołkami centrującymi 22. Części powierzchniowe 23 lekko wystają ponad powierzchnię górną 24 części głowicowej 4. Te części powierzchniowe 23 służą jako odniesienia w kierunku osi Z,jak będzie to potem objaśniane dalej.

Konstrukcja nośnika 25 przedmiotu obrabianego jest przedstawiona na figurach od 3 do 5. Jak można zauważyć zwłaszcza na fig. 3 i 5, jednoczęściowy nośnik przedmiotu obrabianego 25 składa się z części obwodowej 26 posiadającej właściwie postać cylindryczną, lub kształt podobny do rury, oraz z pierścieniowo ukształtowanej części górnej 27. Średnica wewnętrzna części obwodowej 26 odpowiada konkretnie zewnętrznej średnicy części głowicowej 4 członu uchwytowego 1, oczywiście przy uwzględnieniu uzasadnionej wielkości luzu, takiej że nośnik przedmiotu obrabianego 25 może być zakładany na człon uchwytowy 1.

Ściana wewnętrzna części obwodowej 26 nośnika przedmiotu obrabianego 25 jest wyposażona w rowek kołowy 28, a w nim dwie ścianki boczne tego rowka kołowego 28 rozciągają się stożkowo, oddalając się wzajemnie jedna od drugiej, jak widać to w kierunku ku wnętrzu części obwodowej 26. Inaczej mówiąc, rowek kołowy 28 posiada przekrój poprzeczny uformowany konkretnie w kształt litery V. Cel i funkcjonowanie tego rowka kołowego 28 będą tutaj dalej potem omawiane.

Część górna 27 nośnika przedmiotu obrabianego 25 jest wyposażona w pierścieniowo ukształtowany kołnierz 29 wystający w kierunku wnętrza części obwodowej 26. Przy tym, średnia wielkość średnicy tego kołnierza 29 odpowiada konkretnie średnicy koła, wzdłuż którego są rozmieszczone znajdujące się na części głowicowej 4 cztery kołki centrujące 22. Powierzchnia przednia kołnierza 29,

PL 193 470 B1 która wystaje w kierunku wnętrza części obwodowej 26 nośnika przedmiotu obrabianego 25, jest oszlifowana gładko na płasko i służy jako odniesienie w kierunku osi Z położenia nośnika przedmiotu obrabianego 25. Jest ona przystosowana do współpracy z wspominanymi uprzednio płaskimi częściami powierzchniowymi 23 znajdującymi się na powierzchni górnej 24 części głowicowej 4 członu uchwytowego 1. Co więcej, wspominana wyżej powierzchnia przednia jest wyposażona w cztery wgłębienia 30 rozmieszczone równomiernie wzdłuż obrzeża tej powierzchni przedniej. Dokładna konstrukcja tych wgłębień potem zostanie tu dalej objaśniona. W każdym razie, te cztery wgłębienia 30 są przystosowane do współpracy z uprzednio wspominanymi czterema kołkami centrującymi 22 znajdującymi się na powierzchni górnej 24 części głowicowej 4 członu uchwytowego 1.

Nawet jeżeli cztery kołki centrujące 22 i cztery wgłębienia 33 współpracujące z nimi, są tylko pokazane i opisane w niniejszym przykładzie, zrozumiałe jest, że jest także możliwe przewidzenie trzech, sześciu, ośmiu lub większej ilości, stanowiącej matematyczny podzbiór zazębień Hirth'a, kołków centrujących 22 i wgłębień 30, w celu zapewnienia pozycjonowania nośnika przedmiotu obrabianego 25 względem członu uchwytowego 1, w kierunkach osi X i Y, jak również odnośnie orientacji kątowej.

Figura 6 przedstawia schematycznie widok częściowego przekroju, wgłębienia centrującego 30 i kołka centrującego 22, w powiększonej skali. Wgłębienie 30 jest zaprojektowane jako dwustopniowy rowek i zawiera dwa progi 31a i 31b. Jak już przedtem wspominano, kołki centrujące 22 są lekko stożkowe ze względu na fakt, że przynajmniej dwie przeciwległe obwodowe powierzchnie boczne kołków centrujących 22 są nieco odchylone odnośnie osi Z. W praktyce, kąt odchylenia może być w przedziale wielkości pomiędzy 3° i 9°. Krawędzie 32a i 32b kołnierzy 31a i 31b wystające w kierunku wnętrza rowka 30 są miarodajne dla określania położenia nośnika części obrabianej 25 odnośnie członu uchwytowego 1, w kierunkach osi X i Y, jak również odnośnie orientacji kątowej. Zatem, odstęp pomiędzy tymi krawędziami 32a i 32b jest nieco mniejszy niż szerokość stożkowego kołka centrującego 22 zazębiającego się z wgłębieniem 30, mierzonego pomiędzy punktami styku, albo liniami na dwóch przeciwległych powierzchniach bocznych kołka 22, kiedy nośnik przedmiotu obrabianego 25 jest mocno dociśnięty do członu uchwytowego 1.

Wspólne wymiary nośnika przedmiotu obrabianego 25 i członu uchwytowego 1 są tak dobrane, że wynikają z tego następujące, dalej wymienione konsekwencje.

Jeżeli nośnik przedmiotu obrabianego 25 jest luźno nałożony na człon uchwytowy 1, kołki centrujące 22 zazębiają się z odpowiadającymi im wgłębieniami centrującymi 30, przy czym powierzchnie boczne 22 wchodzą w kontakt liniowy z krawędziami 32a i 32b, odpowiednio, progów 31a i 31b. W tych warunkach, płasko oszlifowana skrajna powierzchnia progu 29 nośnika przedmiotu obrabianego 25, służąca jako odniesienie w kierunku osi Z dla nośnika 25, nie jest jeszcze wsparta na płaskich częściach powierzchniowych 23 znajdujących się na części głowicowej 4 członu uchwytowego 1, górujących nieco ponad jego górną powierzchnią i służących jako odniesienie w kierunku osi Z dla członu uchwytowego 1. Raczej, w tej sytuacji, występuje tam szczelina pomiędzy skrajną powierzchnią progu 29 i powierzchnią części 23, o szerokości rzędu 0,01 milimetra. Z drugiej strony, a ten fakt musi być uwydatniony, położenie nośnika przedmiotu obrabianego 25 odnośnie członu uchwytowego 1, w kierunkach osi X i Y, jak również orientacja kątowa, są już ostatecznie ustalone.

Skoro nośnik przedmiotu obrabianego 25 jest już luźno nałożony na człon uchwytowy 1 i ostatecznie ustawiony w kierunkach osi X i Y, jak również zorientowany kątowo, mechanizm zaciskowy, opisywany w następnej kolejności, jest wprawiany w działanie w taki sposób, że nośnik przedmiotu obrabianego 25 jest naciągany na człon uchwytowy 1, w praktyce siłą o wielkości w przedziale pomiędzy 2000 i 3000 niutonów. Pod wpływem tej siły mocującej, działającej w kierunku osi Z, progi 31a i 31b, odpowiednio, są odkształcane sprężyście w strefie ich krawędzi 32a i 32b, zwłaszcza w takim zakresie dopóki skrajna powierzchnia kołnierza 29 nośnika przedmiotu obrabianego 25 nie oprze się na lekko wystających częściach powierzchniowych 23 części głowicowej 4 członu uchwytowego 1. Rezultat tego jest taki, że nośnik przedmiotu obrabianego 25 zostaje dokładnie ustawiony względem członu uchwytowego 1, również i w kierunku osi Z.

Wymagana siła zaciskająca, potrzebna do zaciśnięcia nośnika przedmiotu obrabianego 25 na członie uchwytowym 1, jest wytwarzana w niniejszym przykładzie tak jak to następuje dalej.

Na skutek już wspominanego faktu, że wewnętrzna średnica części głowicowej 4 jest większa niż zewnętrzna średnica części pośredniej 3, została utworzona, pomiędzy tymi dwiema częściami 3 i 4, kołowa komora 11. Kołowa komora 11 jest uszczelniona za pomocą odpowiednich elementów uszczelniających, pokazanych na rysunku (fig. od 7 do 9) ale nie wyspecyfikowanych szczegółowo. We wnętrzu tej kołowej komory 11 jest osadzony kołowy tłok 12 w taki sposób, że on może być prze6

PL 193 470 B1 mieszczany wzdłuż osi centralnej Z członu uchwytowego 1. Kołowy tłok 12 jest wyposażony w liczne ślepe otwory 13, które są rozłożone równomiernie wzdłuż jego obwodu, i które są przystosowane do osadzania w nich sprężyn napinających lub zaciskowych 14. Sprężyny 14 spoczywają na spodniej powierzchni części głowicowej 4 i napierają na kołowy tłok 12 przemieszczając go w dół. Ponadto, kołowy tłok 12 jest wyposażony w zewnętrzny obwodowy rowek 15. Dolna ścianka tego rowka 15 odchyla się w kierunku dolnym i na zewnątrz. Ten rowek 15 służy do częściowego obejmowania licznych kulistych członów zaciskających 18.

Poniżej kołowego tłoka 12 znajduje się pusta kołowa komora 16 połączona komunikacyjnie z otworem łączącym 17 przewidzianym w elemencie podstawy 2. Za pomocą tego otworu łączącego 17 kołowa komora 16 może być wypełniana sprężonym powietrzem działającym na kołowy tłok 12 i przemieszczającym go do góry, przeciwnie do siły nacisku sprężyn 14.

Część głowicowa 4 jest wyposażona w liczne biegnące w kierunku promieniowym otwory 19 posiadające średnicę, która odpowiada średnicy kul zaciskających 18 i służy do obejmowania tych kul zaciskających 18. Poziom wysokości tych otworów 19 i poziom wysokości uprzednio wspominanego rowka obwodowego 15, są w takiej relacji wzajemnej, że kule zaciskające 18 włożone do otworów 19 mogą wchodzić do rowka obwodowego 15, jeżeli kołowy tłok 12, pod wpływem sprężonego powietrza znajdującego się w kołowej komorze 16, przeciwnie do siły działania sprężyn 14, jest przemieszczany do jego najwyższej pozycji. Tym samym, kule zaciskające 18 mogą przechodzić do rowka obwodowego 15 tak daleko, że te kulki zaciskowe dłużej już nie wystają ponad zewnętrzny obwód części głowicowej 4.

Położenie osiowe rowka kołowego 28, to jest poziom wysokości w odniesieniu do osi Z, jest tak ustalone, że kule zaciskające 18, schematycznie zaznaczone na fig. 5, mogą przenikać do rowka 28, jeżeli nośnik przedmiotu obrabianego jest luźno nałożony na człon uchwytowy 1. W tej sytuacji kule zaciskające 18 są nieco przestawione osiowo ku dołowi względem płaszczyzny symetrii S-S przebiegającej przez oś rowka kołowego 28. Innymi słowy, jeżeli nośnik przedmiotu obrabianego 25 jest luźno nałożony na człon uchwytowy 1, wspomniana uprzednio płaszczyzna symetrii S-S rowka kołowego 28 znajduje się nieco powyżej środków kul zaciskających 18 powkładanych w otwory 19 części pośredniej 3 członu uchwytowego 1.

Położenie osiowe rowka kołowego 28 znajdującego się w nośniku przedmiotu obrabianego 25 jest usytuowane w taki sposób, że kule zaciskające 18 członu uchwytowego 1 mogą przenikać do rowka 28, jeżeli nośnik przedmiotu obrabianego 25 jest luźno nałożony na człon uchwytowy 1, przy czym płaszczyzna symetrii S-S rowka kołowego 28 znajduje się nieco ponad środkami kul zaciskających 18 powkładanych w biegnące promieniowo otwory 19 części pośredniej 3 członu uchwytowego 1. Z drugiej strony, w celu umożliwienia nośnikowi przedmiotu obrabianego 25 luźnego nakładania się na człon uchwytowy 1, kule zaciskające 18 członu uchwytowego 1 muszą być w ich wycofanej pozycji. Jest to dokonywane (porównaj fig. od 7 do 9) za pomocą sprężonego powietrza podawanego do komory kołowej 16, znajdującej się poniżej tłoka kołowego 12, co daje taki rezultat, że tłok kołowy 12 jest zmuszany do ruchu do góry przeciw napierającym na niego sprężynom 14. Tak więc, rowek obwodowy 15 przewidziany w tłoku kołowym 12 jest przemieszczany do położenia, gdzie on jest ustawiony w jednej linii z kulami zaciskającymi 18, tak, że te ostatnie mogą przenikać do rowka 15 i nie wystawać ponad powierzchnię części pośredniej 3 członu uchwytowego 1.

Po tym jak nośnik przedmiotu obrabianego 25 zostanie luźno nałożony na człon uchwytowy 1 i ostatecznie ustawiony w kierunkach osi X i Y, jak również zorientowany kątowo, nadciśnienie w komorze kołowej 16 jest likwidowane, co daje taki rezultat, że tłok kołowy 12 jest przemieszczany ku dołowi pod wpływem siły wywieranej przez sprężyny 14. W ten sposób, kule zaciskające 18 są wciskane w kołowy rowek 28 nośnika przedmiotu obrabianego 25. Wskutek wspominanej przedtem lekkiej asymetrii pozycji spoczynkowych, występującej pomiędzy kulami zaciskającymi 18 i rowkiem kołowym 28, oraz na skutek konstrukcji rowka kołowego 28 uformowanego w kształt litery V, jak jest to widoczne na widoku przekroju poprzecznego, nośnik przedmiotu obrabianego 25 jest naciągany na człon uchwytowy 1, tak jak już było mówione, skrajna powierzchnia kołnierza 29 nośnika przedmiotu obrabianego 25 wspiera się na lekko wystających częściach powierzchniowych 23 części głowicowej 4 członu uchwytowego 1. Rezultat tego jest taki, że nośnik przedmiotu obrabianego 25 zostaje dokładnie ustawiony względem członu uchwytowego 1, również i w kierunku osi Z, i operacja mocowania zostaje zakończona.

Z tych wyjaśnień wynika, że mocująca siła zaciskająca działająca równolegle do kierunku osi Z, jest przenoszona za pomocą kul zaciskających 18 na nośnik przedmiotu obrabianego 25, zaciskając ten ostatni na członie uchwytowym 1, w dwunastu miejscach równomiernie rozłożonych wzdłuż obwodu części pośredniej 3 członu uchwytowego 1, jeśli chodzi w szczególności o niniejszy przykład. InaPL 193 470 B1 czej mówiąc, całkowita mocująca siła zaciskająca działająca na nośnik przedmiotu obrabianego 25 jest sumą dwunastu składowych indywidualnych sił zaciskowych, a każda z nich jest przenoszona przez jedną z dwunastu kul zaciskających 18. Przy tym, linie działania tych składowych sił zaciskowych są rozmieszczone na cylindrycznej płaszczowinie MF (powierzchni przesuniętej promieniowo od obrzeża do wewnątrz, porównaj fig. od 2, 5 i od 7 do 9), która przebiega, w zależności od dobranych wymiarów członu uchwytowego 1 i nośnika przedmiotu obrabianego 25, jak również w zależności od dokładnego usytuowania kołków centrujących 22, wgłębień 30, oraz skrajnych powierzchni kołnierza 29, przez te elementy 22, 30 i 29, to jest przecina te elementy, albo biegnie bezpośrednio przy tych elementach, korzystnie lekko na zewnątrz nich. Tym samym, jest zapewnione, że siła zaciskająca działa dokładnie w tych miejscach, gdzie jest ona rzeczywiście potrzebna, co daje w konsekwencji to, że siła gnąca jaka występuje w nośnikach przedmiotu obrabianego według dotychczasowej techniki, jest drastycznie redukowana, albo całkowicie likwidowana. Ponadto, wychylające siły rozpędowe, pojawiające się podczas obróbki skrawaniem przedmiotu obrabianego, są dużo lepiej absorbowane niż w przypadku nośnika przedmiotu obrabianego z centralnym urządzeniem zaciskającym, według znanej techniki.

Zrozumiałe jest, że tłok kołowy 12 może być uruchamiany również hydraulicznie, zamiast za pomocą sprężonego powietrza.

Ostateczne ukształtowanie wgłębień 30 nośnika przedmiotu obrabianego 25 jest dokonywane, korzystnie, poprzez deformacją plastyczną, na przykład metodą dotłaczania. Może być osiągana przy tym bardzo wysoka dokładność, nawet przy produkcji seryjnej. Masywne kołki centrujące 22 mające lekko pochylone boczne powierzchnie, zapewniają we współpracy z wgłębieniami 30, możliwość przenoszenia nawet bardzo wysokich wartości momentów skrętnych.

Do stabilności i do sztywności układu, łączącego w sobie człon uchwytu z nośnikiem przedmiotu obrabianego, w warunkach zaciśnięcia, przyczynia się również okoliczność, że nośnik przedmiotu obrabianego zawierający swoje elementy centrujące w kierunkach osi X, Y, Z,i zapewniające orientację kątową, jest konstrukcją jednoczęściową. Dzięki konkretnej postaci nośnika przedmiotu obrabianego 25, w kształcie podobnym do garnka lub w kształcie podobnym do kapelusza, istotne części i elementy członu uchwytowego 1 są osłonięte jak tylko układ jest wprowadzony w działanie, przy czym szczególnie elementy centrujące 22, 23 i 30 są dobrze zabezpieczone przed zanieczyszczeniem. Takie zabezpieczenie jest jeszcze polepszone przez zaopatrzenie kołnierza 20 w człon uszczelniający 21 (porównaj fig. od 7 do 9) umieszczony na górnej stronie kołnierza 20, na której spoczywa dolna skrajna powierzchnia części obwodowej 26 nośnika przedmiotu obrabianego 25.

Zaopatrzenie elementu podstawy 2, części pośredniej 3, oraz części głowicowej 4, odpowiednio, w centralne otwory 5, 6 i 8, w połączeniu z ogólnie pierścieniowo ukształtowaną konstrukcją nośnika przedmiotu obrabianego 25, umożliwia także zaciskanie mocujące i obróbkę skrawaniem wydłużonych przedmiotów obrabianych. Na przykład, łopatki wirnika turbinowego mogą być obejmowane przez wspominane uprzednio otwory, w celu obróbki skrawaniem tak zwanej „jodełki” łopatek turbinowych.

Jeżeli można się obyć bez uprzednio wspominanej centralnej otwartej przestrzeni układu mocującego według niniejszego wynalazku, możliwe jest wprowadzenie dodatkowego centralnego mechanizmu mocującego, w celu dalszego zwiększenia siły zaciskającej wywieranej na nośnik przedmiotu obrabianego, albo wprowadzenie dalszego niezależnego układu zaciskowego znanego w technice dotychczasowej, na przykład do zaciskania mocującego mniejszych przedmiotów obrabianych.

Claims (14)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do mocowania przedmiotu obrabianego w dokładnie określonym położeniu, w przestrzeni roboczej obrabiarki, zawierające element uchwytu przystosowany do mocowania go nieruchomo w przestrzeni roboczej obrabiarki, element nośnika przedmiotu obrabianego przystosowany do mocowania go nieruchomo i do zaciskania w elemencie uchwytu, oraz układ zaciskowy służący do zaciskania elementu przedmiotu obrabianego w elemencie uchwytu, przystosowane do tego by mogło być przełączane od stanu zwolnionego do stanu, w którym jest zaciśnięte, i odwrotnie, element uchwytu zawiera pierwsze człony pozycjonujące, a element nośnika przedmiotu obrabianego zawiera drugie człony pozycjonujące, człony pozycjonujące, pierwsze i drugie, są przystosowane do współpracy ze sobą, tak żeby ustalić położenie elementu nośnika przedmiotu obrabianego względem elementu uchwytu, wzdłuż trzech osi współrzędnych, z których każda jest prostopadła do dwóch pozostałych, jak również żeby ustalić orientację kątową, układ zaciskowy mocuje nieruchomo element nośnika przedmiotu

   PL 193 470 B1 obrabianego w elemencie uchwytu, skoro tylko zostanie on przełączony do stanu zaciśnięcia utrzymującego określoną pozycję, znamienne tym, że pierwszy człon pozycjonujący zawiera centrujący stożkowy element kołkowy (22), a drugi człon pozycjonujący zawiera centrujący element w postaci wgłębienia (30) o kształcie dwustopniowego rowka posiadającego dwa progi (31a, 31b), przy czym krawędzie progów (31a, 31b) wystają ku wnętrzu rowka (30), a odstęp między nimi jest nieco mniejszy niż szerokość centrującego stożkowego elementu kołkowego (22), mierzona pomiędzy tamtymi miejscami, które się stykają z krawędziami (32a, 32b) wtedy jak tylko nośnik przedmiotu obrabianego (25) zostanie dociśnięty do elementu uchwytu (1).
2. 2. Urządzenie według zastrz.1, znamienne tym, że centrujące elementy kołkowe (22) są równomiernie rozstawione wzdłuż obrzeża górnej powierzchni elementu uchwytu (1), przy czym przynajmniej obwodowo przeciwległe powierzchnie boczne centrujących elementów kołkowych (22) są odchylone względem osi Z urządzenia.
3. 3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że kąt odchylenia bocznych powierzchni, centrujących elementów kołkowych, ma wielkość pomiędzy 3° i 9°.
4. 4. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że pierwsze człony pozycjonujące dalej zawierają wystające do góry części powierzchniowe znajdujące się na górnej powierzchni (24) elementu uchwytowego (1) i dochodzące do jej brzegu.
5. 5. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że element uchwytu (24) ma kształt cylindryczny, a element nośnika przedmiotu obrabianego (25) posiada cylindryczny wydrążony kształt, który jest zakryty z jednego końca przez człon płytowy ukształtowany właściwie pierścieniowo, taki że element uchwytu (1) jest zakrywany przez element nośnika przedmiotu obrabianego (25), jak tylko urządzenie znajdzie się w swym zaciśniętym stanie.
6. 6. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że wgłębienia (30) są wykonane obróbką skrawaniem w kołnierzu przewidzianym w górnej części elementu nośnika przedmiotu obrabianego (25), przy czym kołnierz wystaje ku wnętrzu wydrążonego cylindrycznego elementu nośnika przedmiotu obrabianego (25), przy czym lokalizacja wgłębień (30) odpowiada lokalizacji centrujących elementów kołkowych (22) przewidzianych w elemencie uchwytu (4).
7. 7. Urządzenie według zastrz. 1 albo 4, albo 6, znamienne tym, że drugie człony pozycjonujące dalej zawierają płasko obrobione części powierzchniowe kołnierza przewidzianego w elemencie nośnika przedmiotu obrabianego (25), przy czym części powierzchniowe są przystosowane do spoczywania na wystających do góry, częściach powierzchniowych przewidzianych na powierzchni górnej elementu uchwytu (4).
8. 8. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że zarówno element uchwytu (1), jak i element nośnika przedmiotu obrabianego (25), mają centralny otwór służący do obejmowania wydłużonych przedmiotów obrabianych.
9. 9. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że układ zaciskowy zawiera działający obwodowo układ członów zaciskowych z licznymi kulami zaciskającymi (18), równomiernie rozłożonymi wzdłuż obwodu członu uchwytu, a człon nośnika przedmiotu obrabianego (25) zawiera kołowy rowek znajdujący się na jego wewnętrznej cylindrycznej powierzchni, kuliste człony zaciskające są przystosowane do współpracy z kołowym rowkiem.
10. 10. Urządzenie według zastrz. 9, znamienne tym, że element uchwytu (1) zawiera układ kołowej komory (11), a układ zaciskowy zawiera kołowy tłok (12), na który napiera układ sprężyn (14), i który jest zamontowany ze zdolnością do osiowego przemieszczania się w układzie komory kołowej (11), przy czym kule zaciskające (18) spoczywają na kołowym tłoku (12), przy czym kołowy tłok (12) jest przystosowany do wciskania kul zaciskających (18) w rowek przewidziany w elemencie nośnika przedmiotu obrabianego (25), jak tylko kołowy tłok (12) jest przemieszczany osiowo.
11. 11. Urządzenie według zastrz. 9, znamienne tym, że kule zaciskające (18) są osadzone w biegnących promieniowo otworach, przewidzianych w elemencie uchwytu (1), równomiernie rozstawionych wzdłuż jego obwodu.
12. 12. Urządzenie według zastrz. 9 albo 10, albo 11, znamienne tym, że układ członów zaciskowych zawiera dwanaście kul członów zaciskających (18).
13. 13. Urządzenie według zastrz. 9, znamienne tym, że kołowy rowek (28), przewidziany w elemencie nośnika przedmiotu obrabianego (25), jest konkretnie, w przekroju poprzecznym, uformowany w kształt litery V.
14. 14. Urządzenie według zastrz. 9, znamienne tym, że lokalizacja osiowa rowka kołowego (28), przewidzianego w elemencie nośnika przedmiotu obrabianego (25), jest tak ustalona, że kule zaciskaPL 193 470 B1 jące (18) przenikają do rowka kołowego (28), przewidzianego w elemencie nośnika przedmiotu obrabianego (25), kiedy nośnik przedmiotu obrabianego (25) jest luźno nałożony na element uchwytu (1), przy czym płaszczyzna symetrii kołowego rowka (28), przewidzianego w elemencie nośnika przedmiotu obrabianego (25), znajduje się nieco powyżej środków kulistych członów zaciskających (25), powkładanych w biegnące promieniowo, otwory.