PL248994B1 - Maszyna do obróbki strumieniowo-ściernej powierzchni przedmiotów roboczych wielkogabarytowych - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest maszyna do obróbki strumieniowo-ściernej powierzchni przedmiotów roboczych wielkogabarytowych.

Definicje:

Pod pojęciem przedmiot roboczy wielkogabarytowy w niniejszym opisie należy rozumieć przedmiot obrabiany, którego każdy z trzech wymiarów geometrycznych wynosi co najmniej 1000 mm i którego powierzchnie są poddane obróbce strumieniowo ściernej.

Pod pojęciem efektor lub efektor końcowy należy rozumieć układ wykonawczy obróbki strumieniowo-ściernej.

Określenie strumień ścierniwa oznacza wiązkę ziaren ścierniwa posiadającą energię kinetyczną nadaną poprzez efektor końcowy.

Określenie narzędzie obróbcze oznacza wytwarzany przez efektor strumień ścierniwa, oddziaływujący bezpośrednio na powierzchnię przedmiotu obrabianego. W dalszej części opisu określenia strumień ścierniwa i narzędzie obróbcze będą stosowane zamiennie.

Określenie ślad impaktowy (ang. hot spot) oznacza pole oddziaływania narzędzia obróbczego w miejscu zderzenia z powierzchnią przedmiotu obrabianego. Wszelkie zmiany parametrów kinematycznych strumienia ścierniwa mają przełożenie na ślad impaktowy.

Określenie wektor prędkości narzędzia obróbczego oznacza sumę wektorów prędkości każdego ziarenka strumienia ścierniwa. Wektor prędkości określa punkt zaczepienia oraz kierunek narzędzia obróbczego.

Określenie obróbka pneumatyczna odnosi się do obróbki strumieniowo-ściernej pneumatycznej dyszą śrutowniczą. W technice obróbki strumieniowo-ściernej pneumatycznej energia kinetyczna ścierniwa jest nadawana za pomocą sprężonego powietrza. Ścierniwo jest wyrzucane z dużą prędkością z dyszy śrutowniczej, która jest zasilana przez przewód elastyczny transportujący mieszankę ścierniwopowietrze (lanca śrutownicza).

Efektor, dysza śrutownicza jest końcówką przewodu powietrznego, przez który jest wyrzucane ścierniwo z nadaną energią kinetyczną. Jest to rodzaj efektora stosowany do obróbki strumieniowościernej pneumatycznej. Dysze śrutownicze są zazwyczaj zwężkami Venturiego wykonanymi z materiału odpornego na ścieranie. Jest to rodzaj efektora stosowany przy obróbce strumieniowo-ściernej pneumatycznej.

Komora śrutownicza pneumatyczna określa powszechnie stosowane maszyny przystosowane do obróbki pneumatycznej przedmiotów roboczych wielkogabarytowych.

Określenie obróbka wirnikowa odnosi się do obróbki strumieniowo-ściernej mechanicznej, turbiną rzutową.

Efektor, turbina rzutowa jest urządzeniem napędzanym silnikiem elektrycznym, nadającym energię kinetyczną ścierniwu poprzez ruch obrotowy koła rzutowego z łopatkami. Jest to rodzaj efektora stosowany przy obróbce strumieniowo-ściernej wirnikowej.

Określenie oczyszczarka wirnikowa oznacza powszechnie stosowane maszyny przeznaczone do obróbki wirnikowej. Przestrzeń, w której lub przez którą przemieszczają się przedmioty obrabiane i są poddawane działaniu turbin rzutowych, nazywana jest strefą gorącą (ang. hot zone) oczyszczarki wirnikowej.

Wynalazek dotyczy techniki wirnikowej obróbki strumieniowo-ciernej stosowanej do obróbki powierzchni przedmiotów wielkogabarytowych. Obróbka strumieniowo-ścierna jest metodą mechaniczną i jest stosowana w celu uzyskania różnorodnych efektów obróbki takich jak oczyszczanie z zanieczyszczeń (tj. usuwanie rdzy, zgorzeliny lub starych powłok), przygotowanie powierzchni (schropowacenie) przed nakładaniem warstw ochronnych lub/i dekoracyjnych metalowych lub/i organicznych, wyrównanie nierówności, uszlachetnianie, formowanie lub umocnienie powierzchni. Jako ścierniwo mogą być stosowane wszelkie ziarna ścierne lub inne media obróbkowe. Technika strumieniowo-ścierna ma szerokie zastosowania w przemyśle, zarówno w procesach produkcyjnych jak i remontowych, jest stosowana zwłaszcza do obróbki powierzchni przedmiotów roboczych wielkogabarytowych. Oprócz techniki wirnikowej powszechnie stosowana jest również technika pneumatyczna. W technice pneumatycznej energia kinetyczna jest nadawana przez sprężone powietrze, natomiast w technice wirnikowej stosowa ne są turbiny, które wytwarzają strumień ścierniwa, przy czym eliptyczny ślad impaktowy tworzony na obrabianej powierzchni jest większy niż kołowy ślad tworzony przez dyszę w technice pneumatycznej.

Dysza powietrzna może być obsługiwana ręcznie, przy czym ruch dyszy powietrznej w komorze śrutowniczej może być zautomatyzowany i wykonywany przez roboty.

Komory śrutownicze do obróbki pneumatycznej przedmiotów wielkogabarytowych, znane ze stanu techniki, zawierają pomieszczenie obróbcze (komora robocza) wyposażone w układ odpylający filtrowentylacyjny, układ recyrkulacji ścierniwa, oczyszczarkę pneumatyczną (jedną lub wiele), układ sterowania oraz układ wykonawczy. Komora robocza stanowi przestrzeń przystosowaną do pracy ręcznej (operatorów) lub manipulatora, ze względu na dużą prędkość wyrzutu ścierniwa oraz towarzyszące duże natężenie hałasu i powstające zapylenie. W komorze roboczej oddziaływanie ścierniwa jest rozproszone. Komora robocza jest przestrzenią odporną na oddziaływanie mechaniczne ścierniwa. Przykładowym wykonaniem komory roboczej jest konstrukcja stalowa zabezpieczona od wewnątrz panelami gumowymi. Komora robocza jest wyposażona w bramy dostępowe, drzwi serwisowe oraz oświetlenie. Przykładowy układ recyrkulacji ścierniwa stanowi m.in. podłogowy (poziomy) system transportu ścierniwa, pionowy system transportu ścierniwa, system oczyszczania (odpylania i klasyfikacji wielkości ziarna ścierniwa) oraz zasobnik oczyszczonego ścierniwa. Przykładowym podłogowym systemem transportu ścierniwa są listwy zgarniakowe przemieszczające się w korytarzach. Układ wykonawczy stanowi dysza śrutownicza (efektor lub efektor końcowy) zasilana swobodnym przewodem powietrznym (lanca śrutownicza) podłączonym do oczyszczarki pneumatycznej. Przedmiot obrabiany jest w stałym położeniu a efektor jest ruchomy, wewnątrz komory obróbczej, w celu ukierunkowania narzędzia obróbczego (strumień ścierniwa) na wybrane powierzchnie przedmiotu obrabianego. Innymi słowy, narzędzie obróbcze jest ruchome, kierowane. Wektor podejścia narzędzia może być wielokierunkowy tzn. dowolnie skierowany. Zmienność modułu wektora prędkości narzędzia obróbczego może być realizowana przez zmianę prędkości wyrzutu ścierniwa (ciśnienie robocze) oraz zmianę odległości od powierzchni obrabianej. Efektor w komorach jest przemieszczany wewnątrz przestrzeni roboczej.

Znane są rozwiązania, gdzie obróbka przedmiotów wielkogabarytowych odbywa się w komorach śrutowniczych, wyposażonych w jedną lub wiele dysz śrutowniczych, aby zwiększyć wydajność obróbki. Dysza śrutownicza jest ruchoma, sterowana ręcznie przez operatora trzymającego lancę w rękach lub w innych rozwiązaniach dysza śrutownicza może być kierowana za pomocą mechanizmów sterowanych (na przykład robotem) nadążnie lub zgodnie z opracowanym programem. Przedmiot obrabiany może być poddany ruchowi obrotowemu niezależnie od ruchu dyszy.

W technice wirnikowej układ wykonawczy (efektor) stanowi turbina rzutowa, która wykorzystując kombinację sił promieniowych i stycznych nadaje ścierniwu energię kinetyczną za pomocą wirującego koła z łopatkami. Wewnątrz korpusu turbiny rzutowej znajduje się ponadto wirnik rozdzielający, współosiowy z kołem wirującym, odpowiedzialny za porcjowanie ścierniwa oraz nadawanie ziarnom ścierniwa wstępnego kierunku i przyspieszenia. Usytuowana również współosiowo tuleja dozująca obejmuje okno wyrzutowe ścierniwa, przez które ścierniwo jest wyrzucane. Położenie tulei decyduje o kącie wyrzutu strumienia ścierniwa w kierunku obrabianego przedmiotu.

W znanych ze stanu techniki oczyszczarkach wirnikowych, w odróżnieniu od komór pneumatycznych, efektor (turbina rzutowa) jest w stałym położeniu, a przedmiot obrabiany wprowadzony w ruch tak, aby wyeksponować jego powierzchnie przed narzędziem obróbczym (strumień ścierniwa) wytworzonym przez efektor. Innymi słowy, narzędzie obróbcze jest nieruchome. Wektor podejścia narzędzia jest jednokierunkowy. Zmienność modułu wektora prędkości narzędzia obróbczego może być realizowana przez zmianę prędkości wyrzutowej (zmienna prędkości obrotowa koła wirującego). W znanych oczyszczarkach wirnikowych efektor jest zainstalowany na zewnątrz przestrzeni roboczej. W wyjątkowych przypadkach efektor może mieć zmienny kąt (wektor) oddziaływania poprzez zmianę kąta w płaszczyźnie wirnika realizowaną przez zmianę pozycji tulei dozującej lub zmianę położenia całej turbiny. W obydwu przypadkach zakres ruchu jest ograniczony z powodu stałego położenia turbiny oraz jej osadzenia na zewnątrz komory obróbczej.

Dokument EP3132895 ujawnia system piaskowania zawierający turbinę rzutową napędzaną za pomocą osiowo usytuowanego silnika napędowego. Turbina rzutowa jest zamontowana na komorze, w której odbywa się czyszczenie. Turbina rzutowa może wykonywać ruchy wahliwe w ograniczonym zakresie. Zmiana kąta odbywa się prostopadle do płaszczyzny wirnika.

Dokument US3604157A ujawnia urządzenie do obróbki powierzchni zawierające: komorę do obróbki, środki do transportowania obrabianego przedmiotu mającego powierzchnię, która ma być poddana obróbce wewnątrz wspomnianej komory. Do czyszczenia zastosowano turbinę rzutową, która może wykonywać ruch wahliwy w ograniczonym zakresie. Przewidziano dostęp turbiny do określonych, wybranych powierzchni obrabianego przedmiotu.

Znane są rozwiązania, gdzie obróbka przedmiotów roboczych wielkogabarytowych odbywa się w oczyszczarkach wirnikowych, w których instaluje się zazwyczaj wiele turbin rzutowych zlokalizowanych w taki sposób, aby tworzyć obszar oddziaływania narzędzi (strumienie ścierniwa), przez który przedmiot obrabiany jest przemieszczany, zazwyczaj obrotowo lub liniowo. W ten sposób, strumienie ścierniwa pokrywają powierzchnie przemieszczającego się obrabianego przedmiotu.

Znane są przykłady ze stanu techniki gdzie turbina rzutowa jest usytuowana wewnątrz obudowy roboczej na osi liniowej, ale rozwiązanie to ma bardzo ograniczony zakres zastosowań.

Zaletą komór śrutowniczych pneumatycznych przy obróbce przedmiotów roboczych wielkogabarytowych jest to, że komory obróbcze praktycznie nie mają ograniczeń wymiarowych, przy czym strumień ścierniwa może być optymalnie skierowany na powierzchnie obrabiane. Natomiast zaletą oczyszczarek wirnikowych jest to, że obróbka jest bezobsługowa, a sam proces wymaga proporcjonalnie mniej energii do oczyszczenia takiej samej powierzchni.

Turbina rzutowa z racji swojej wagi nie może być operowana ręcznie (z wyjątkiem aplikacji oczyszczarki do powierzchni poziomych). Z tego powodu, zazwyczaj przedmiot poddawany obróbce jest przemieszczany przed turbiną stacjonarną.

Obróbka turbiną rzutową stacjonarną staje się mniej efektywna energetycznie, kiedy w określonej przestrzeni roboczej obrabiane są przedmioty o mniejszych gabarytach niż pozwalają nominale gabaryty komory. Dzieje się tak z uwagi na to, że turbiny stacjonarne rzucają ścierniwo w stały, określony sposób a część materiału nie trafia w powierzchnie przedmiotu. Aby ograniczyć to niekorzystne zjawisko, przy mniejszych przedmiotach obrabianych można stosować takie zabiegi jak wyłączanie wybranych turbin czy zmiana kierunku rzucania strumienia ścierniwa, przy czym nie zawsze jest to możliwe zwłaszcza, gdy odległość turbiny od przedmiotu jest stała, co wynika ze stacjonarności turbiny.

Ograniczeniem obróbki pneumatycznej ręcznej jest jej energochłonność i pracochłonność. Robotyzacja procesu nieznacznie poprawia aspekty energetyczne (pod warunkiem optymalnego poprowadzenia zakładki między śladami sąsiednimi) ale programowanie jest bardzo pracochłonne wynikające z relacji rozmiaru śladu impaktowego do rozmiaru powierzchni obrabianej. Robot śrutowniczy pneumatyczny musi wykonywać relatywnie długą trajektorię i szybkie ruchy. Natomiast ograniczeniem obróbki wirnikowej są gabaryty przedmiotów obrabianych. Spowodowane jest to koniecznością zwielokrotnienia ilości turbin w przypadku przedmiotów o dużych gabarytach i przedmiotów o skomplikowanych kształtach, co wiąże się ze wzrostem złożoności maszyny i koniecznością dostarczenia bardzo dużej mocy, przekraczającej potrzeby wydajnościowe maszyny, niejednolitymi parametrami obróbki zależnymi od odległości powierzchni obrabianej od turbin, spadkiem wydajności energetycznej oraz nadmiernym zużyciem ścierniwa przy obróbce przedmiotów mniejszych niż nominalne.

Powszechnie uznaje się, że efektywność energetyczna obróbki wirnikowej jest kilkadziesiąt razy większa od obróbki pneumatycznej. Turbina rzutowa przy relatywnie niskim zapotrzebowaniu energetycznym wytwarza narzędzie obróbcze (strumień ścierniwa) o znacznie większym i równomiernym oddziaływaniu. Natomiast zastosowanie turbin rzutowych w aktualnie znanych rozwiązaniach jest ograniczone przez ich wagę (nie mogą być operowane ręcznie) oraz aktualnie znane sposoby zasilania ścierniwem.

Wśród użytkowników maszyn do obróbki strumieniowo-ściernej istnieje zapotrzebowanie na maszynę wyposażoną w turbinę rzutową (efektor), która jest przemieszczana w przestrzeni roboczej przez mechanizm kinematyczny i wytwarza narzędzie obróbcze (strumień ścierniwa) o zmiennej pozycji oddziaływania.

Istotą wynalazku jest maszyna do obróbki strumieniowo-ściernej powierzchni przedmiotów roboczych wielkogabarytowych obejmująca obudowę stanowiącą komorę roboczą, mechanizm kinematyczny do przemieszczania efektora, układ recyrkulacji ścierniwa, układ zasilający efektora ścierniwem recyrkulowanym, układ filtrowentylacyjny komory roboczej oraz układ sterowania maszyny, w tym mechanizmu kinematycznego.

Maszyna charakteryzuje się tym, że mechanizm kinematyczny jest sterowanym, wieloczłonowym mechanizmem co najmniej czteroosiowym, zakończonym efektorem, i tym że efektorem jest turbina rzutowa, która wytwarza narzędzie obróbcze i kieruje je na obrabiany przedmiot. Dzięki temu efektor o zmiennej pozycji i kierunku oddziaływania wytwarza narzędzie obróbcze (strumień ścierniwa) optymalnie skierowane na powierzchnie przedmiotu roboczego usytuowanego w komorze roboczej.

Korzystnie wieloczłonowy mechanizm kinematyczny obejmuje mechanizm kinematyczny globalny w dwuosiowym układzie kartezjańskim w płaszczyźnie poziomej oraz dołączony do mechanizmu kinematycznego globalnego mechanizm kinematyczny regionalny realizujący ruch regionalny turbiny rzutowej zamocowanej na mechanizmie kinematycznym regionalnym, przy czym wieloczłonowy mechanizm kinematyczny zapewnia turbinie rzutowej co najmniej cztery stopnie swobody.

Korzystnie mechanizm kinematyczny regionalny obejmuje zespół teleskopowy do przemieszczania turbiny rzutowej w kierunku pionowym i mechanizm obracający do obracania zespołu teleskopowego wokół osi pionowej, przy czym mechanizm kinematyczny regionalny nadaje turbinie rzutowej dwa stopnie swobody.

Mechanizm kinematyczny globalny może obejmować torowisko zamocowane na obudowie, belkę jezdną przystosowaną do poruszania się wzdłuż torowiska oraz wózek jezdny przystosowany do poruszania się wzdłuż belki jezdnej, przy czym wózek jezdny niesie mechanizm kinematyczny regionalny, a mechanizm kinematyczny globalny nadaje mechanizmowi kinematycznemu regionalnemu dwa stopnie swobody.

Turbina rzutowa może być wyposażona w mechanizm zmiany kątowej wyrzutu strumienia obejmujący tuleję dozującą wyposażoną w otwór wylotowy i jednostkę napędową do zmiany położenia kątowego tulei dozującej, kierującej narzędzie obróbcze, przez co narzędzie obróbcze ma nadany dodatkowy stopień swobody względem turbiny rzutowej.

Wieloczłonowy mechanizm kinematyczny może być wyposażony w mechanizm lokalny w postaci mechanizmu do odchylania turbiny rzutowej względem poziomej osi na ramieniu, a tym samym do zmiany odległości turbiny rzutowej od osi pionowej, wokół której jest obracany zespół teleskopowy, przez co turbina rzutowa i narzędzie obróbcze mają nadany dodatkowy stopień swobody.

Wieloczłonowy mechanizm kinematyczny może być wyposażony w mechanizm lokalny obejmujący mechanizm do sterowania ruchem kątowym turbiny rzutowej wokół osi ramienia będącej osią wzdłużną ramienia, na którym turbina rzutowa jest zamocowana, przez co turbina rzutowa i narzędzie obróbcze mają nadany dodatkowy stopień swobody. Mechanizm lokalny umożliwia zmianę kierunku eliptycznego śladu impaktowego na powierzchni obrabianej i w ten sposób nadaje narzędziu obróbczemu dodatkowy stopień swobody.

Maszyna charakteryzuje się tym, że układ zasilający turbinę rzutową w ścierniwo obejmuje zespół globalny i zespół regionalny wyposażony w grawitacyjny przewód zasilający usytuowany wzdłuż zespołu teleskopowego, przy czym grawitacyjny przewód zasilający może obejmować górny odcinek, dolny odcinek i otwarty odcinek o zmiennej długości zależnej od wysunięcia zespołu teleskopowego. Zespół globalny układu zasilającego może być związany z mechanizmem kinematycznym globalnym, a zespół regionalny układu zasilającego może być związany z mechanizmem kinematycznym regionalnym.

W górnym odcinku przewodu grawitacyjnego górny pionowy kanał grawitacyjnego przewodu zasilającego może być dołączony do górnego fragmentu zespołu teleskopowego, natomiast w dolnym odcinku przewodu grawitacyjnego dolny pionowy kanał grawitacyjnego przewodu zasilającego może być usytuowany przy turbinie rzutowej, przy czym górny pionowy kanał i dolny pionowy kanał są rozłączne i są usytuowane w zmiennej odległości od siebie w zależności od położenia zespołu teleskopowego, a wylot z górnego pionowego kanału i wlot do dolnego pionowego kanału są usytuowane współosiowo.

Górny odcinek przewodu grawitacyjnego może być wyposażony w zawór dozujący ścierniwo.

Zespół regionalny zasilający turbinę może obejmować zasobnik pośredni, przystosowany do zasilania grawitacyjnego przewodu zasilającego.

Zasobnik pośredni może być zamocowany do zespołu teleskopowego i obracać się wraz z zespołem teleskopowym.

Zespół globalny zasilający turbinę może być wyposażony w zasobnik główny, przenośnik taśmowy wzdłużny przyjmujący ścierniwo z zasobnika głównego usytuowany wzdłuż torowiska i przenośnik taśmowy poprzeczny usytuowany wzdłuż belki jezdnej, przy czym belka jezdna może być wyposażona w listwę zgarniającą do zrzucania ścierniwa z przenośnika taśmowego wzdłużnego na przenośnik taśmowy poprzeczny, a wózek jezdny może być wyposażony w listwę zgarniającą do zrzucania ścierniwa z przenośnika taśmowego poprzecznego do zasobnika pośredniego.

Zespół globalny zasilający turbinę może być wyposażony w zasobnik główny, przy czym zasobnik pośredni może być przystosowany do podawania ścierniwa do turbiny rzutowej z zachowaniem cyklicznych przerw i do cyklicznego zasilania bezpośrednio z zasobnika głównego.

Zespół globalny zasilający turbinę może być wyposażony w zasobnik główny i elastyczny przewód pneumatyczny połączony z zasobnikiem głównym, przy czym wylot elastycznego przewodu pneumatycznego może być skierowany do zasobnika pośredniego.

Układ recyrkulacji ścierniwa może obejmować zgrzebłowy, podłogowy (poziomy) system transportu ścierniwa wyposażony w listwy zgarniakowe przemieszczające się w korytarzach.

Układ recyrkulacji ścierniwa może obejmować podnośnik pomocniczy łączący zasobnik główny podający ścierniwo poprzez zawór dozujący z przenośnikiem taśmowym wzdłużnym.

Wynalazek według niniejszego zgłoszenia wychodzi naprzeciw aktualnemu zapotrzebowaniu na rozwiązania w zakresie wydajnego, bezpiecznego, energooszczędnego i możliwego do zautomatyzowania procesu obróbki ściernej przedmiotów roboczych wielkogabarytowych, dla których obróbka pneumatyczna nie jest wystarczająco wydajna lub nieekonomiczna, a obróbka w istniejących oczyszczarkach wirnikowych, o działaniu turbin rzutowych usytuowanych na zewnątrz komory roboczej jest nieefektywna lub wręcz niewykonalna. W przestrzeni roboczej wysokowydajny i wysokosprawny energetycznie efektor (turbina rzutowa) jest przemieszczany poprzez sterowany nadążnie lub automatycznie mechanizm kinematyczny w celu skierowania w miejscu optymalnego oddziaływania narzędzia obróbczego (strumień ścierniwa) na powierzchnie obrabiane. Maszyna według wynalazku umożliwia zastosowanie sprawnego efektora przy stałym położeniu przedmiotu roboczego w czasie obróbki. Turbina rzutowa może być przemieszczana i ukierunkowana w komorze roboczej w dowolny sposób, natomiast wektor podejścia narzędzia może być zmienny w punkcie zaczepienia, może być zmieniany jego kierunek i moduł w celu optymalizacji jego skuteczności, w celu polepszenia jednolitości obróbki lub odwrotnie w celu obróbki selektywnej, co łącznie zapewnia różnorodność zastosowania lub zastosowanie maszyny dla przedmiotów roboczych wielkogabarytowych o złożonej geometrii.

Wynalazek został bliżej opisany w korzystnych przykładach wykonania zilustrowanych na, rysunku, na którym:

Fig. 1 przedstawia Maszynę do obróbki strumieniowo-ściernej powierzchni przedmiotów roboczych wielkogabarytowych w widoku perspektywicznym,

Fig. 2 przedstawia wieloczłonowy mechanizm kinematyczny Maszyny z Fig. 1,

Fig. 3 przedstawia mechanizm lokalny zmiany kątowej wyrzutu strumienia ścierniwa z turbiny rzutowej w widoku perspektywicznym,

Fig. 4, 5 przedstawiają turbinę rzutową w przekroju prostopadłym do osi i w przekroju osiowym, Fig. 6, 7 przedstawiają warianty zespołów napędowych turbiny rzutowej,

Fig. 8 przedstawia mechanizm lokalny ruchu oddalenia turbiny rzutowej względem pionowej osi teleskopu,

Fig. 9, 10 przedstawiają mechanizm lokalny do zmiany położenia kątowego turbiny rzutowej w zakresie 0 - 90° wokół osi ramienia mocowania lokalnego,

Fig. 11 przedstawia zespół regionalny układu zasilającego turbinę rzutową ścierniwem,

Fig. 12 przedstawia zespół regionalny układu zasilającego turbinę rzutową ścierniwem w widoku przekrojowym,

Fig. 13, 14 przedstawia układ zasilający z zespołem globalnym w wariancie z transporterem taśmowym,

Fig. 15, 16 przedstawia układ zasilający z zespołem globalnym w wariancie zasilania cyklicznego,

Fig. 17 przedstawia układ zasilający z zespołem globalnym w wariancie zasilania pneumatycznego, i,

Fig. 18 przedstawia układ zasilania turbiny rzutowej ścierniwem, w wariancie z zespołem globalnym taśmowym oraz zasobnikiem głównym ścierniwa w pozycji dolnej.

Fig. 1 przedstawia Maszynę M w wykonaniu podstawowym. Maszyna M obejmuje obudowę O, która stanowi zamknięcie dla przestrzeni stanowiącej komorę roboczą i w której odbywa się obróbka powierzchni przedmiotów za pomocą ścierniwa, przy czym dla przejrzystości rysunku Maszyna została pokazana bez bocznej ściany. Zwykle ściana przednia lub tylna są wyposażone w bramy dostępowe 1, przez które obrabiane przedmioty są dostarczane do komory roboczej. Ponadto Maszyna jest wyposażona w typowy układ filtrowentylacyjny (nie pokazany na rysunku), który zapewnia odpylanie przestrzeni roboczej. Maszyna może być wyposażona w dowolne znane zespoły filtrowentylacyjne dostosowane do pyłów powstających w czasie obróbki strumieniowo-ściernej. Komora robocza jest wyposażona w źródła świetlne 2. Maszyna obejmuje układ recyrkulacji ścierniwa UR. Układ recyrkulacji UR obejmuje zgrzebłowy, podłogowy system transportu ścierniwa 3, znany przykładowo ze zgłoszenia patentowego P402365, przy czym w Maszynie można zastosować dowolny znany układ podłogowego transportu ścierniwa. Układ recyrkulacji ścierniwa pełni również rolę oczyszczania ścierniwa poprzez klasyfikację, usuwając duże frakcje powstałe w trakcie obróbki (ciała obce) oraz drobne frakcje (pyły) powstałe w trakcie procesu obróbczego w tym zużycia ścierniwa.

Na Fig. 1 pokazano przykładowy przedmiot P przewidziany do obróbki. Pokazany przedmiot P jest przedmiotem wielkogabarytowym tzn. takim, którego każdy z trzech wymiarów geometrycznych wynosi ponad 1000 mm, przy czym Maszyna może być stosowana do przedmiotów dowolnej wielkości. Przedmiot P ustawia się w taki sposób, żeby mechanizm kinematyczny umożliwił dojście narzędzia obróbczego do powierzchni przewidzianych do obróbki, jak również mechanizm kinematyczny jest projektowany na potrzebę obróbki określonych przedmiotów.

Według wynalazku Maszyna zawiera efektor w postaci turbiny rzutowej T wytwarzającej narzędzie obróbcze w postaci strumienia ścierniwa S. Turbina rzutowa T jest przemieszczana za pomocą wieloczłonowego mechanizmu kinematycznego MK, przy czym można w nim wyróżnić mechanizm kinematyczny globalny MG i mechanizm kinematyczny regionalny MR. Mechanizm kinematyczny globalny MG służy do realizacji ruchu lokomocyjnego, który umożliwia przemieszczanie mechanizmu kinematycznego regionalnego MR, natomiast mechanizm kinematyczny regionalny MR umożliwia pozycjonowanie i ukierunkowanie turbiny rzutowej T w przestrzeni. Człony kinematyczne mechanizmu kinematycznego globalnego MG i człony kinematyczne mechanizmu kinematycznego regionalnego MR tworzą łącznie wieloczłonowy mechanizm kinematyczny MK. Taki wieloczłonowy mechanizm kinematyczny MK posiada konstrukcję nośną K, która może stanowić również konstrukcję do zabudowy (poszycie i bramy) komory roboczej, w której jest realizowana obróbka strumieniowo-ścierna (Fig. 1). Mechanizm kinematyczny globalny MG obejmuje belkę jezdną 4 zamocowaną przesuwnie wzdłuż torowiska 5 do realizacji ruchu w kierunku X oraz wózek jezdny 6 zamocowany przesuwnie na belce jezdnej 4 do realizacji ruchu w kierunku Y. W pokazanym przykładzie wykonania mechanizm kinematyczny globalny MG przemieszcza mechanizm kinematyczny regionalny MR w płaszczyźnie kartezjańskiej tzn. w dwóch osiach X i Y (płaszczyzna zasadniczo równoległa do podłoża). Mechanizm kinematyczny globalny MG zapewnia dwa stopnie swobody zamocowanemu na nim mechanizmowi kinematycznemu regionalnemu MR. W pokazanym przykładzie wykonania torowisko 5, belka jezdna 4 i wózek jezdny 6 mają postać suwnicy, przy czym na rysunku nie pokazano zespołów napędowych.

Mechanizm kinematyczny regionalny MR umożliwia zmianę wysokości i orientacji turbiny rzutowej T. W pokazanym przykładzie wykonania mechanizm kinematyczny regionalny MR jest zamocowany na wózku jezdnym 6. Kinematyczny mechanizm regionalny MR obejmuje zespół teleskopowy 7 (Fig. 2) oraz zespół obracający 8, na którym zespół teleskopowy 7 jest zamocowany. Zespół obracający 8 służy do obracania zespołu teleskopowego 7, przy czym do realizacji ruchu obrotowego zastosowana jest przekładnia zębata 9 napędzana silnikiem 10. Turbina rzutowa T jest zamocowana do członu 11 zespołu teleskopowego 7. Obrotowo zamocowany zespół teleskopowy 7 umożliwia przemieszczanie turbiny rzutowej T w osi Z, w pokazanym przykładzie wykonania turbina rzutowa T może wykonywać obrót o kąt γ w zakresie +180° do -180°, czyli łącznie o kąt pełny. Obrotowo zamocowany zespół teleskopowy 7 umożliwia ruch turbiny rzutowej T, tzn. ruch doprowadzający turbinę T do przeznaczonych do obróbki powierzchni obrabianego przedmiotu P, zatem mechanizm kinematyczny regionalny MR nadaje turbinie rzutowej T dwa stopnie swobody. Dzięki zastosowanemu wieloczłonowemu mechanizmowi kinematycznemu MK obejmującemu mechanizm kinematyczny globalny MG i mechanizm kinematyczny regionalny MR turbina rzutowa T może poruszać się w trójwymiarowym układzie współrzędnych X, Y, Z i wykonywać obrót wokół pionowej osi, a zatem łącznie wieloczłonowy mechanizm kinematyczny MK nadaje turbinie rzutowej T cztery stopnie swobody, tzn. wieloczłonowy mechanizm kinematyczny MK jest mechanizmem czteroosiowym.

Turbina rzutowa T może być wyposażona w sterowany mechanizm zmiany kąta narzędzia obróbczego dla ustalonego położenia turbiny rzutowej T, dzięki czemu narzędzie obróbcze ma zapewniony dodatkowy stopień swobody. Dodatkowo efektor, może posiadać sterowany mechanizm zmiany natężenia i kształtu narzędzia obróbczego.

Strumień ścierniwa S wytwarzany przez turbinę rzutową T j est pokazany na Fig. 3 jako zakres kątowy wektorów ziarenek ścierniwa rzucany przez koło rzutowe 12, posiadający wystarczającą energię do oddziaływania na obrabiane powierzchnie. W dalszej części opisu przyjęto, że kierunek narzędzia obróbczego opisany osią p pokrywa się z sumarycznym wektorem prędkości ziarenek strumienia ścierniwa rzucanego przez turbinę w określonej pozycji pracy. Na osi p pokazano wektor prędkości V dla ziarenek ścierniwa wychodzących z koła rzutowego 12 turbiny rzutowej T. Turbina rzut owa T umożliwia zmianę kierunku podawania strumienia ścierniwa S, tzn. zmianę kątową narzędzia obróbczego S, bez zmiany położenia samej turbiny. W turbinie rzutowej T strumień ścierniwa S jest wytwarzany za pomocą wirującego koła rzutowego 12 z łopatkami 13 (Fig. 4) obracającego się wokół osi t. Zmiana kierunku strumienia ścierniwa S opisanego osią p jest realizowana za pomocą mechanizmu

KS zmiany kierunku strumienia S. Mechanizm KS zmiany kierunku strumienia S obejmuje obrotowo zamocowaną tuleję dozującą 14 posiadającą otwór wylotowy 15, przez który wyrzucane jest ścierniwo (Fig. 4 i 5). Położenie tulei dozującej 14 jest zmieniane za pomocą przekładni zębatej 16 obejmującej ślimacznicę 17 współpracującą ze ślimakiem 18 napędzanym silnikiem 19 (Fig. 3). Turb ina rzutowa T oraz mechanizm KS zmiany kierunku strumienia S został pokazany w przekroju A-A na Fig. 5. Mechanizm KS zmiany kierunku strumienia S może być wyposażony w dowolną inną jednostkę napędową. Strumień ścierniwa S może być skierowany do góry (obróc ony zgodnie z ruchem wskazówek zegara na Fig. 3) lub skierowany do dołu (przeciwnie do ruchu wskazówek zegara) poprzez obrót tulei dozującej 14 wokół osi t za pomocą przekładni zębatej 16. Na Fig. 3 pokazano liniami grubymi strumień ścierniwa S dla tulei dozującej 14 w położeniu pośrednim oraz liniami cienkimi dwa położenia strumienia ścierniwa S', S po obrocie tulei dozującej 14 w dwa skrajne położenia. Oś p' przedstawia maksymalnie podniesienie strumienia ścierniwa S' do góry o kąt β około 50° w stosunku do pośredniego położenia strumienia ścierniwa S opisanego osią p. Oś p przedstawia maksymalne opuszczenie strumienia ścierniwa S do dołu o kąt β około 50° w stosunku do pośredniego położenia strumienia ścierniwa S. Mechanizm KS zmiany kierunku strumienia S powoduje zmianę kierunku wektora prędkości strumienia ścierniwa, tzn. nadaje temu strumieniowi S stopień swobody - obrót wokół osi t. Mechanizm KS zmiany położenia kątowego tulei dozującej 14 nadaje strumieniowi ścierniwa stopień swobody bez konieczności zmiany pozycji turbiny. Strumień ścierniwa S ma nadane łącznie przez wieloczłonowy mechanizm kinematyczny MK i mechanizm KS zmiany kierunku strumienia pięć stopni swobody. Zastosowanie mechanizmu KS zmiany kierunku strumienia ścierniwa S umożliwia zmianę kąta wektora prędkości V narzędzia obróbczego względem osi obrotu t dysku wirującego bez angażowania mechanizmu kinematycznego regionalnego. Szeroki zakres zmiany natężenia narzędzia obróbczego uzyskuje się poprzez zmianę prędkości obrotowej koła rzutowego 12. Dzięki zmianie ukierunkowania narzędzia możliwe jest takie sterowanie turbiną, aby uniknąć kolizji turbiny i zespołu teleskopowego z przedmiotem obrabianym.

Turbina rzutowa T jest wprawiana w ruch obrotowy wokół osi t za pomocą przekładni napędowej. W przykładzie wykonania pokazanym na Fig. 6 turbina rzutowa T jest napędzana silnikiem 20 za pomocą przekładni pasowej 21 (przeniesienie napędu z silnika na przekładnię pasową 21 nie jest pokazane). W przykładzie wykonania pokazanym na Fig. 7 turbina rzutowa T jest napędzana za pomocą silnika 22 usytuowanego w osi t.

Wieloczłonowy mechanizm kinematyczny MK maszyny do obróbki strumieniowo-ściernej obejmujący mechanizm kinematyczny globalny MG i mechanizm kinematyczny regionalny MR może być dodatkowo wyposażony w mechanizm kinematyczny lokalny ML osadzony na mechanizmie kinematycznym regionalnym MR. W przykładzie wykonania pokazanym na Fig. 8 mechanizm kinematyczny lokalny ML ma postać mechanizmu do odchylania turbiny rzutowej T i obejmuje wychylne ramię 23 zamocowane na usytuowanej zasadniczo poziomo osi m do najniższego członu 11 zespołu teleskopowego 7, przy czym dla uproszczenia mechanizm napędowy ruchu wychylnego nie został pokazany. Mechanizm napędowy może być ukryty wewnątrz ramienia 23. Turbina rzutowa T jest zamocowana na końcu ramienia 23, przy czym umowna oś ramienia 23, oznaczona jako r, przechodzi przez oś obrotową t turbiny rzutowej T i przez oś obrotową m wychylnego ramienia. W wyniku wychylania ramię 23 może być skierowane pionowo w dół, które to położenie jest opisane osią r'. Odchylenie ramienia do góry może być zrealizowane od osi r' do osi r o kąt a około 90°. Mechanizm kinematyczny lokalny ML umożliwia oddalenie turbiny rzutowej T od osi teleskopu należącego do mechanizmu kinematycznego regionalnego MR. Mechanizm kinematyczny lokalny powoduje zmianę położenia kątowego ramienia 23 względem płaszczyzny poziomej. Mechanizm kinematyczny lokalny ML nadaje turbinie rzutowej T dodatkowy stopień swobody - obrót wokół osi m. Zatem turbina rzutowa T ma nadane przez wieloczłonowy mechanizm kinematyczny MK i mechanizm kinematyczny lokalny ML pięć stopni swobody. Przy zastosowaniu mechanizmu KS zmiany kierunku strumienia S narzędzie obróbcze ma nadane sześć stopni swobody.

Na Fig. 9 i 10 pokazano mechanizm lokalny RS do sterowania ruchu kątowego turbiny rzutowej T wokół osi r będącej osią wzdłużną ramienia 23, na którym turbina rzutowa T jest zamocowana. Do wykonywania tego ruchu może być zastosowany dowolny znany mechanizm ukryty w ramieniu 23. Mechanizm RS ruchu skrętnego turbiny rzutowej T umożliwia obrót turbiny rzutowej T o kąt φ w zakresie od 0° do 90°, a zatem obrót strumienia ścierniwa S wokół osi r. Zatem mechanizm RS ruchu skrętnego turbiny rzutowej T nadaje narzędziu obróbczemu S dodatkowy stopień swobody.

Turbina rzutowa T może zatem kierować strumień ścierniwa zarówno z boku na obrabiany przedmiot jak również z dołu i z góry. Turbina rzutowa T może wykonywać bardziej złożone ruchy lokalne, przykładowo wewnątrz obrabianych przedmiotów.

Układ zasilający F do zasilania turbiny rzutowej T w ścierniwo obejmuje zespół zasilający globalny FG, dalej zespół globalny FG i zespół zasilający regionalny FR, dalej w opisie zespół regionalny FR. Zespół globalny FG jest związany z mechanizmem kinematycznym globalnym MG i dostarcza ścierniwo do zespołu regionalnego FR związanego z mechanizmem kinematycznym regionalnym MR. Przykłady wykonania układu zasilającego F zostaną omówione w dalszej części opisu.

Zespół regionalny FR zasilania turbiny rzutowej obejmuje zasobnik pośredni 24 usytuowany na zespole teleskopowym 7 (Fig. 11). Zasobnik pośredni 24 jest zamocowany do górnej części zespołu teleskopowego 7 i obraca się wraz z tym zespołem. Zasobnik pośredni 24 jest otwarty od góry i jest przystosowany do napełniania od góry przez zespół globalny FG. Zasobnik pośredni 24 może mieć dowolny kształt, w pokazanym przykładzie wykonania zasobnik pośredni 24 jest walcowy. W przykładzie wykonania pokazanym na Fig. 12 zespół regionalny FR obejmuje grawitacyjny przewód zasilający PG, który doprowadza ścierniwo do turbiny rzutowej T. Grawitacyjny przewód zasilający PG obejmuje górny odcinek 50 i dolny odcinek 51. Górny odcinek 50 obejmuje górny skośny kanał 25 bezpośrednio dołączony do zasobnika pośredniego 24, górny pionowy kanał 26 połączony z górnym skośnym kanałem 25, przy czym górny pionowy kanał 26 posiada wylot 27. Dolny odcinek 51 obejmuje dolny pionowy kanał 28 posiadający wlot 29 oraz dolny skośny kanał 30 połączony z dolnym kanałem pionowym 28, przy czym skośny dolny kanał 30 jest usytuowany przy turbinie rzutowej T i doprowadza ścierniwo do turbiny rzutowej T. Między wylotem 27 z górneg o odcinka 50 a wlotem 29 do dolnego odcinka 51 jest usytuowany otwarty odcinek 52 o zmiennej długości. Grawitacyjny przewód zasilający PG może być wyposażony w zawór dozujący ścierniwo 31 usytuowany ponad wylotem 27 z pionowego kanału 26. Zawór ścierniwa może być również usytuowany bezpośrednio przy zasobniku 24. Zasobnik 24 oraz grawitacyjny przewód zasilający PG obracają się wraz z zespołem teleskopowym 7, przy czym w położeniu wysuniętym zespołu teleskopowego 7 dolny pionowy kanał 28 wraz ze skośnym dolnym kanałem 30 odsuwają się od górnego kanału pionowego 26. Dolny skośny kanał 30 może być zamocowany do najniższego elementu 11 zespołu teleskopowego 7. Górny pionowy kanał 26 oraz skośny górny kanał 25 mogą być zamocowane na wózku jezdnym 6. Wylot 27 górn ego pionowego kanału 26 i wlot 29 dolnego pionowego kanału 28 są usytuowane współosiowo względem siebie, przy czym wylot 27 może być wykonany w postaci stożka (zwężającego), natomiast wlot 29 może być wykonany w postaci stożka (rozszerzającego). Górny pionowy kanał 26 i dolny pionowy kanał 28, a tym samym wylot 27 i wlot 29 zmieniają odległość od siebie w zależności od położenia zespołu teleskopowego tzn. od stopnia wysunięcia ruchomych elementów zespołu teleskopowego 7. Na Fig. 2 turbina rzutowa T znajduje się w najwyższym położeniu, a wylot 27 i wlot 29 są dosunięte do siebie na minimalną odległość. Na Fig. 1 i 11 wylot 27 i wlot 29 są odsunięte na maksymalną odległość. W czasie pracy maszyny ścierniwo wylatuje z górnego pionowego kanału 26 przez wylot 27 i opada w powietrzu grawitacyjnie przez otwarty odcinek 52 bez żadnego prowadzenia, a ostatecznie wpada do wlotu 29 dolnego pionowego kanału 28. Ścierniwo, które wpada do dolnego pionowego kanału 28 wpada dalej do dolnego skośnego kanału 30, a następnie do turbiny rzutowej T. Skośny dolny kanał 30 jest pochylony o kąt Θ co najmniej 30°, korzystnie o kąt 35° względem kanału pionowego 28, co umożliwia przesypywanie ścierniwa bezpośrednio do turbiny rzutowej T.

Zespół globalny FG zasilania turbiny rzutowej dostarcza ścierniwo do zasobnika pośredniego 24, który stanowi bufor kompensacyjny dla ruchów mechanizmu kinematycznego globalnego MG.

W przykładzie wykonania Maszyny M pokazanym na Fig. 13 i 14 układ zasilający F do zasilania turbiny rzutowej T w ścierniwo obejmuje zespół globalny FG i zespół regionalny FR taki jak omówiono powyżej. Zespół globalny FG obejmujący zasobnik główny 32, przenośnik taśmowy wzdłużny 33 usytuowany wzdłuż ściany obudowy O oraz przenośnik taśmowy poprzeczny 34 usytuowany wzdłuż belki jezdnej 4, przy czym przenośniki 33 i 34 są przystosowane do dostarczania ścierniwa z zasobnika głównego 32 do zasobnika pośredniego 24 usytuowanego na zespole teleskopowym 7 w zespole regionalnym FR zasilania turbiny rzutowej. Ścierniwo jest podawane z zasobnika głównego 32 przez lej zasypowy zakończony zaworem dozującym 35 na przenośnik taśmowy wzdłużny 33. Belka jezdna 4 jest wyposażona w listwę zgarniającą 36, za pomocą której ścierniwo zostaje przekierowane z przenośnika pasowego wzdłużnego 33 na przenośnik taśmowy poprzeczny 34. Wózek jezdny 6 jest wyposażony w listwę zgarniającą 37, za pomocą której ścierniwo zostaje przekierowane z przenośnika pasowego poprzecznego 34 do zasobnika pośredniego 24. Dostarczanie ścierniwa do zasobnika pośredniego 24 odbywa się w sposób umożliwiający pracę turbiny bez przerw, przy uwzględnieniu chwilowych zmian zapotrzebowania na ścierniwo. Ścierniwo jest przemieszczane wzdłuż przenośnika wzdłużnego 33 wzdłuż toru Tx, a następnie wzdłuż przenośnika poprzecznego 34 wzdłuż toru Ty. Na Fig. 13 pokazane jest przykładowe położenie kinematycznego mechanizmu regionalnego MR. Na Fig. 14 pokazane jest inne położenie kinematycznego mechanizmu regionalnego MR, przy czym ścierniwo jest przemieszczane wzdłuż krótszego toru Tx i wzdłuż wydłużonego toru Ty, ponadto uległ skróceniu grawitacyjny przewód zasilający PG. Przemieszczanie ścierniwa wzdłuż torów Tx i Ty jest zsynchronizowane z natężeniem odbioru przez zespół regionalny FR oraz położeniem i kierunkiem przemieszczania mechanizmu kinematycznego globalnego MG.

W przykładzie wykonania Maszyny M' pokazanym na Fig. 15 i 16 układ zasilający F' do zasilania turbiny rzutowej T w ścierniwo obejmuje zespół globalny FG' i zespół regionalny FR taki jak wcześniej omówiono. Zespół globalny FG' obejmuje zasobnik główny 32. Uzupełnianie zasobnika pośredniego 24 w zespole regionalnym FR z zasobnika głównego 32 odbywa się w sposób cykliczny. Fig. 15 przedstawia mechanizm kinematyczny globalny MG i zespół globalny FG' zasilania turbiny rzutowej w przykładowym położeniu pracy tzn. w czasie obróbki przedmiotu P. Zespół regionalny FR i turbina rzutowa T działają autonomicznie, przy czym długość cyklu pracy turbiny rzutowej T jest zależna od wymaganej wydajności podawania ścierniwa w czasie obróbki i pojemności zasobnika pośredniego 24. Po zużyciu zapasu ścierniwa zgromadzonego w zasobniku pośrednim 24 następuje przerwa w obróbce w celu napełnienia zasobnika pośredniego 24. Fig. 16 przedstawia mechanizm kinematyczny globalny MG w położeniu napełniania, w którym ścierniwo jest dostarczane z zasobnika głównego 32 przez lej zasypowy zakończony zaworem dozującym 35 do zasobnika pośredniego 24.

W przykładzie wykonania Maszyny M pokazanym na Fig. 17 układ zasilający F do zasilania turbiny rzutowej T w ścierniwo obejmuje zespół globalny FG i zespół regionalny FR taki jak wcześniej omówiono. Zespół globalny FG obejmuje zasobnik główny 38 oraz elastyczny przewód pneumatyczny 41. Wylot 39 zasobnika głównego 38 jest połączony przewodem 40 z elastycznym przewodem pneumatycznym 41, wylot 42 elastycznego przewodu pneumatycznego 41 jest skierowany bezpośrednio do zasobnika pośredniego 24 w zespole regionalnym FR. Uzupełnianie zasobnika pośredniego 24 odbywa się w sposób ciągły. Elastyczny przewód pneumatyczny 41 jest dostosowany do efektywnego podawania ścierniwa w całym zakresie ruchu wykonywanego przez mechanizm kinematyczny globalny MG. Elastyczny przewód pneumatyczny 41 jest podwieszony na szynach 48, 49 tak, że tworzy linię zygzakowatą, przy czym elastyczny przewód pneumatyczny 41 przebiega wzdłuż ściany obudowy O i wzdłuż belki jezdnej 4.

W przykładzie wykonania pokazanym na Fig. 18 Maszyna M' jest zaopatrzona w układ zasilający F' obejmujący układ UR recyrkulacji ścierniwa, który obejmuje zgrzebłowy, podłogowy system transportu ścierniwa 3, podnośnik grawitacyjny 43, separator 44 ścierniwa oraz zasobnik główny 45. W separatorze 44 ścierniwo jest poddawane oczyszczaniu i klasyfikacji, aby odseparować zanieczyszczenia oraz frakcję ścierniwa nieużyteczną ze względu na kształt lub rozmiar. Ciała obce powstałe w trakcie obróbki mogą być odseparowywane na kratkach podestowych lub na układzie sitowym oczyszczanym ręcznie lub automatycznie, poprzez sito wibracyjne lub obrotowe. W pokazanym przykładzie wykonania zastosowany jest podnośnik pomocniczy 46 łączący zasobnik główny 45 podający ścierniwo poprzez zawór dozujący 47 z przenośnikiem taśmowym wzdłużnym 33, dzięki czemu możliwe jest zlokalizowanie separatora 44 oraz zasobnika głównego 45 z zaworem na niższym poziomie i obniżenie maszyny. Zastosowany układ zasilający F' jest przystosowany do zasilania ścierniwem w sposób ciągły.

Maszyna M może być zaopatrzona w jeden lub więcej równoległych korytarzy transportu ścierniwa taki jak ujawniono w opisie zgłoszeniowym P402365 oraz w korytarz poprzeczny transportu ścierniwa. Korytarz transportu ścierniwa jest korzystnie umieszczony w podłodze. Transport poziomy, podłogowy, ścierniwa odbywa się korzystnie za pomocą układu zgrzebłowego pracującego ruchem posuwisto-zwrotnym.

W ramach realizacji wynalazku możliwe jest zastosowanie również innych układów recyrkulacji ścierniwa.

Do sterowania ruchami turbiny rzutowej niezbędne jest sterowanie poszczególnymi członami wieloczłonowego mechanizmu kinematycznego. W tym celu można zastosować dostępny na rynku sterownik programowalny, który realizuje zadania kinematyki prostej i odwrotnej, ze sterownikami serwonapędów członów mechanizmu. Sterownik umożliwia implementację własnych łańcuchów kinematycznych wykorzystując wspomniane moduły do sterowania centralnym punktem narzędzia (TCP) tzn. turbiny oraz kalkulacji pozycji poszczególnych osi układu. W zakresie wiedzy znawcy będzie dostosowanie dostępnych na rynku systemów sterujących i kontrolujących układ urządzenia według wynalazku, np. rozwiązania takie dostarcza m.in. firma SEW-EURODRIVES w postaci platformy Motion Control „MultiMotion” z dodatkowym modułem technologicznym „Kinematics”.

Claims (17)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Maszyna do obróbki strumieniowo-ściernej powierzchni przedmiotów roboczych wielkogabarytowych obejmująca obudowę (O) stanowiącą komorę roboczą, mechanizm kinematyczny do przemieszczania efektora, układ recyrkulacji ścierniwa, układ zasilający efektora ścierniwem recyrkulowanym, układ filtrowentylacyjny komory roboczej oraz układ sterowania, znamienna tym, że mechanizm kinematyczny jest sterowanym, wieloczłonowym mechanizmem kinematycznym (MK) co najmniej czteroosiowym, i tym, że efektorem jest turbina rzutowa (T), która wytwarza narzędzie obróbcze i kieruje je na obrabiany przedmiot.
2. 2. Maszyna według zastrz. 1, znamienna tym, że wieloczłonowy mechanizm kinematyczny (MK) obejmuje mechanizm kinematyczny globalny (MG) w dwuosiowym układzie kartezjańskim w płaszczyźnie poziomej oraz dołączony do mechanizmu kinematycznego globalnego (MG) mechanizm kinematyczny regionalny (MR) realizujący ruch regionalny turbiny rzutowej (T) zamocowanej na mechanizmie kinematycznym regionalnym (MR), przy czym wieloczłonowy mechanizm kinematyczny (MK) zapewnia turbinie rzutowej (T) co najmniej cztery stopnie swobody.
3. 3. Maszyna według zastrz. 2, znamienna tym, że mechanizm kinematyczny regionalny (MR) obejmuje zespół teleskopowy (7) do przemieszczania turbiny rzutowej (T) w kierunku pionowym i mechanizm obracający (8) do obracania zespołu teleskopowego (7) wokół osi pionowej (k), przy czym mechanizm kinematyczny regionalny (MR) nadaje turbinie rzutowej dwa stopnie swobody.
4. 4. Maszyna według zastrzeżenia 2 albo 3, znamienna tym, że mechanizm kinematyczny globalny (MG) obejmuje torowisko (5) zamocowane na obudowie (O), belkę jezdną (4) przystosowaną do poruszania się wzdłuż torowiska (5) oraz wózek jezdny (6) przystosowany do poruszania się wzdłuż belki jezdnej (4), przy czym wózek jezdny (6) niesie mechanizm kinematyczny regionalny (MR), a mechanizm kinematyczny globalny (MG) nadaje mechanizmowi kinematycznemu regionalnemu (MR) dwa stopnie swobody.
5. 5. Maszyna według jednego z zastrzeżeń od 2 do 4, znamienna tym, że turbina rzutowa (T) jest wyposażona w mechanizm (KS) zmiany kątowej wyrzutu strumienia ścierniwa (S) obejmujący tuleję dozującą (14) wyposażoną w otwór wylotowy (15) i jednostkę napędową do zmiany położenia kątowego tulei dozującej (14) kierującej narzędzie obróbcze, przez co narzędzie obróbcze ma nadany dodatkowy stopień swobody względem turbiny rzutowej (T).
6. 6. Maszyna według jednego z zastrzeżeń od 2 do 5, znamienna tym, że wieloczłonowy mechanizm kinematyczny (MK) jest wyposażony w mechanizm lokalny (ML) w postaci mechanizmu do odchylania turbiny rzutowej (T) względem poziomej osi (m) na ramieniu (r) i do zmiany odległości turbiny rzutowej (T) od osi pionowej (k), wokół której jest obracany zespół teleskopowy (7), przez co turbina rzutowa (T) i narzędzie obróbcze mają nadany dodatkowy stopień swobody.
7. 7. Maszyna według jednego z zastrzeżeń od 2 do 6, znamienna tym, że wieloczłonowy mechanizm kinematyczny (MK) jest wyposażony w mechanizm lokalny (ML) obejmujący mechanizm (RS) do sterowania ruchem kątowym turbiny rzutowej (T) wokół osi (r) ramienia (23) będącej osią wzdłużną ramienia (23), na którym turbina rzutowa (T) jest zamocowana, przez co turbina rzutowa (T) i narzędzie obróbcze mają nadany dodatkowy stopień swobody.
8. 8. Maszyna według zastrzeżenia od 1 do 7, znamienna tym, że układ zasilający (F) do podawania ścierniwa obejmuje zespół globalny (FG) i zespół regionalny (FR) wyposażony w grawitacyjny przewód zasilający (PG) usytuowany wzdłuż zespołu teleskopowego (7), przy czym grawitacyjny przewód zasilający (PG) obejmuje górny odcinek (50), dolny odcinek (51) i otwarty odcinek (52) o zmiennej długości zależnej od wysunięcia zespołu teleskopowego (7).
9. 9. Maszyna według zastrz. 8, znamienna tym, że w górnym odcinku (50) górny pionowy kanał (26) grawitacyjnego przewodu zasilającego (PG) jest dołączony do górnego fragmentu zespołu teleskopowego (7), natomiast w dolnym odcinku (51) dolny pionowy kanał (28) grawitacyjnego przewodu zasilającego (PG) jest usytuowany przy turbinie rzutowej (T), przy czym górny pionowy kanał (26) i dolny pionowy kanał (28) są rozłączne i są usytuowane w zmiennej odległości od siebie w zależności od położenia zespołu teleskopowego (7), a wylot (27) z górnego pionowego kanału (26) i wlot (29) do dolnego pionowego kanału (28) są usytuowane współosiowo.
10. 10. Maszyna według zastrz. 9, znamienna tym, że górny odcinek (50) grawitacyjnego przewodu zasilającego (PG) jest wyposażony w zawór dozujący ścierniwo (31).
11. 11. Maszyna według jednego z zastrzeżeń od 8 do 10, znamienna tym, że zespół regionalny (FR) obejmuje zasobnik pośredni (24), przystosowany do zasilania grawitacyjnego przewodu zasilającego (PG).
12. 12. Maszyna według zastrz. 11, znamienna tym, że zasobnik pośredni (24) jest zamocowany do zespołu teleskopowego (7) i obraca się wraz z zespołem teleskopowym (7).
13. 13. Maszyna według jednego z zastrzeżeń od 8 do 12, znamienna tym, że zespół globalny (FG) jest wyposażony w zasobnik główny (32), przenośnik taśmowy wzdłużny (33) przyjmujący ścierniwo z zasobnika głównego (32) usytuowany wzdłuż torowiska (5) i przenośnik taśmowy poprzeczny (34) usytuowany wzdłuż belki jezdnej (4), przy czym belka jezdna (4) jest wyposażona w listwę zgarniającą (36) do zrzucania ścierniwa z przenośnika taśmowego wzdłużnego (33) na przenośnik taśmowy poprzeczny (34), a wózek jezdny (6) jest wyposażony w listwę zgarniającą (37) do zrzucania ścierniwa z przenośnika taśmowego poprzecznego (34) do zasobnika pośredniego (24).
14. 14. Maszyna według jednego z zastrzeżeń od 8 do 12, znamienna tym, że zespół globalny (FG') jest wyposażony w zasobnik główny (32), przy czym zasobnik pośredni (24) jest przystosowany do podawania ścierniwa do turbiny rzutowej (T) z zachowaniem cyklicznych przerw i do cyklicznego zasilania bezpośrednio z zasobnika głównego (32).
15. 15. Maszyna według jednego z zastrzeżeń od 8 do 12, znamienna tym, że zespół globalny (FG) jest wyposażony w zasobnik główny (38) i elastyczny przewód pneumatyczny (41) połączony z zasobnikiem głównym (38), przy czym wylot (42) elastycznego przewodu pneumatycznego (41) jest skierowany do zasobnika pośredniego (24).
16. 16. Maszyna według jednego z poprzedzających zastrzeżeń, znamienna tym, że układ recyrkulacji ścierniwa (UR) obejmuje zgrzebłowy, podłogowy system (3) transportu ścierniwa wyposażony w listwy zgarniakowe przemieszczające się w korytarzach.
17. 17. Maszyna według jednego z poprzedzających zastrzeżeń, znamienna tym, że układ recyrkulacji ścierniwa (UR) obejmuje podnośnik pomocniczy (46) łączący zasobnik główny (45) podający ścierniwo poprzez zawór dozujący (47) z przenośnikiem taśmowym wzdłużnym (33).