Opis patentowy opublikowano: 15.10.1977 90164 MKP F15b 15/08 Int. Cl2. F15B 15/08 Twórcywynalazku: Eugeniusz Karkowski, Janusz Koprzywa Uprawniony z patentu: Biuro Projektów Konstrukcji i Technologii Obrabiarek i Narzedzi „Koprotech", Warszawa (Polska) Cylinder pneumatyczno-hydrauliczny do napedu urzadzen roboczych, a zwlaszcza zespolów posuwowych obrabiarek Dziedzina techniki. Przedmiot wynalazku w postaci cylindra pneumatyczno-hydraulicznego do napedu urzadzen roboczych, a zwlaszcza zespolów posuwowych obrabiarek nalezy do dziedziny urzadzen napedowych w urzadzeniach roboczych, a zwlaszcza w obrabiarkach.Stan techniki. Dotychczas znane cylindry pneumatyczno-hydrauliczne z cyklicznym wycofaniem i wysuwem tloczyska, a zwlaszcza wykonane wedlug patentu Nr 61 097 sa wyposazone w dodatkowy cylinder pnuematyczny, który sluzy do wycofywania zderzaka sterujacego do pozycji wyjsciowej po zakonczeniu kazdego cyklu pracy. Stosowany w tego rodzaju cylinadrach znany nastawialny przekaznik czasowy liczy czas od polozenia wycofania do kazdego przejscia- co powoduje szczególnie przy wierceniach glebokich otworów te niedogodnosc, ze w miare kolejnych przejsc systematycznie maleja odcinki wierconych otworów.Ponadto znane i stosowane urzadzenia dodatkowe, zapewniajace rozpoczynanie posuwu roboczego przed osiagnieciem obrabianego przedmiotu przez narzedzie skrawajace napedzane cylindrem, sa skomplikowane i oparte na równowadze wynikajacej tylko z istnienia sil tarcia, która to równowaga moze byc latwo zaklócana w wyniku drgan czy wstrzasów. W znanych cylindrach do napedu urzadzen brak jest równiez mozliwosci ustawienia optymalnej predkosci ruchu szybkiego dobiegu.Celem wynalazku dodatkowego jest opracowanie cylindra pneumatyczno-hydraulicznego do napedu urzadzen roboczych, który dzieki zautomatyzowaniu jego pracy przez zastosowanie skrzynki wspólpracujacej z szeregiem sygnalizatorów polozen cylindra bedzie pozbawiony wyzej opisanych wad.Istota wynalazku. Cel ten zostal osiagniety przez zbudowanie cylindra pneumatyczno hydraulicznego wedlug patentu Nr 61 097 zawierajacego napedowy cylinder pneumatyczny w którego tloczysku jest umieszczony cylinder hydrauliczny i hydrauliczna komora kompensacyjna, a tloczysko cylindra hydraulicznego jest skierowane w kierunku przeciwnym do tloczyska tloka pneumatycznego. Cylinder ten jest wyposazony2 90164 dodatkowo w elektryczna skrzynke, sterownicza zaopatrzona w nastawialny przekaznik czasu pracy narzedzia, jak i w przycisk startu. Skrzynka sterownicza jest polaczona elektrycznie swymi wyjsciami z elektromagnesami sterujacymi o elektrycznie swymi wyjsciami z elektromagnesami, sterujacymi obustronnie zaworem rozdzielajacym. Zawór rozdzielajacy jest polaczony przewodami rurowymi, ze zródlem zasilania sprezonego powietrza oraz oddzielnie z komorami cylindra pneumatycznego. Cylinder posiada równiez osadzona obrotowo w jego korpusie i napedzana ruchem tloczyska tarcze zaopatrzona w zderzaki, polaczona poprzez zebatke z napedem wrzeciona obrabiarki oraz ruchomy zatrzask umieszczony wahliwie na wsporniku przymocowanym korzystnie do korpusu równolegle do tloczyska cylindra hydraulicznego. Na tloczysku tym za zderzakiem hamujacym go przy zakonczeniu ruchu szybkiego dobiegu jest przymocowany zderzak wycofania tloczyska do polozenia wyjsciowego. Zderzak ten wspólpracuje z zatrzaskiem bezposrednio lub za pomoca uchwytu w pozycji jego zwolnienia przez umieszczony w poblizu elektromagnes, przy czym ten elektromagnes jest polaczony przewodem elektrycznym z jednym z wyjsc skrzynki sterowniczej. Elektryczny lacznik drogowy uruchamiajacy przekaznik czasowy na czas pracy narzedzia jest polaczony z jednym z wejsc skrzynki sterowniczej i umieszczony nieruchomo korzystnie na korpusie cylindra w poblizu tloczyska w miejscu umozliwiajacym jego wspólprace ze zderzakiem hamujacym go bezposrednio lub za pomoca popychacza Pozostale poszczególne wejscia skrzynki sterowniczej sa polaczone oddzielnie przewodami elektrycznymi z sygnalizatorem polozenia wyjsciowego cylindra, sygnalizatorem wycofania narzedzia nad przedmiot obrabiany oraz sygnalizatorem osiagniecia przez narzedzie zalozonej glebokosci wierconego otworu. Sygnalizatory te korzystnie majace postac elektrycznych laczników drogowych sa umieszczone w poblizu tarczy ze zderzakami w miejscach zapewniajacych, w czasie jej obracania, wspólprace poszczególnych laczników,z odpowiednim zderzakiem.Rozmieszczenie zas tych zderzaków na tarczy odpowiada skrajnym polozeniom cylindra, wzglednie polozeniu narzedzia nad przedmiotem obrabianym po zakonczeniu ruchu jego wycofania.Cylinder wedlug wynalazku jest wyposazony równiez w urzadzenie hamujace go w czasie ruchu szybkiego dobiegu w dobranym doswiadczalnie koncowym odcinku jego drogi w postaci pompki hydraulicznej przymocowanej korzystnie do wystajacego z korpusu konca tloczyska. Pompka ta jest polaczona oddzielnymi kanalami z obydwiema komorami cylindra hydraulicznego, jak i uruchamiania podczas ruchu dobiegowego tloczyska za pomoca wspólpracujacej z nia krzywki, który jest umieszczony na listwie przymocowanej do korpusu w regulowanym polozeniu, przy czym dlugosc odcinka drogi wczesniejszego hamowania tloczyska ustala sie skokiem tloczka,pompki przetlaczajacej okreslona doza oleju z komory tloczyskowej do komory beztloczyskowej cylindra hydraulicznego. Urzadzenie hamujace moze tez miec postac amortyzatora wspólpracujacego z przestawnym zderzakiem zamocowanym na tloczysku cylindra hydraulicznego przymocowanego swa obudowa do korpusu cylindra pneumatycznego. Amortyzator ten jest wyposazony w element hamujacy ruch tloczyska wykonany z materialu sprezystego korzystnie gumy wzglednie ma on postac komory wypelnionej olejem i podzielonej przegroda na dwie przestrzenie robocze. Przegroda moze miec równiez postac przepony wzglednie tloka w który wbudowany jest zawór zwrotny i dlawik laczacy te przestrzenie. Tlok ten wystajacy swym wystepem poza pokrywe amortyzatora wspólpracuje bezposrednio lub za pomoca popychacza z przestawnym zderzakiem osadzonym na tloczysku cylindra hydraulicznego i odksztalcajacym w tej pozycji element sprezysty amortyzatora wzglednie powodujacym przetlaczanie olej pomiedzy przestrzeniami roboczymi komory.Cylinder pneumatyczno-hydrauliczny zbudowany wedlug wynalazku dzieki wyposazeniu go w sygnalizatory polozenia polaczone z odpowiednimi wejsciami skrzynki sterowniczej po uruchomieniu cylindra przyciskiem startu zapewnia automatyczne wykonanie cyklu pracy i nastepnie zatrzymanie sie cylindra oraz przygotowanie do wykonania nastepnego cyklu pracy Wyposazenie skrzynki sterowniczej w przekaznik czasowy uruchamiany elektrycznym lacznikiem drogowym przesterowanym przy zakonczeniu ruchu szybkiego dobiegu, zabezpiecza jednakowy czas pracy narzedzia w kazdym podejsciu. Natomiast wprowadzony do ukladu sygnalizator polozenia narzedzia nad przedmiotem obrabianym zapewnia skrócenia czasu ruchu szybkiego dobiegu cylindra i wczesniejsze rozpoczynanie ruchu roboczego narzedzia, co w rezultacie doprowadza do znacznego skrócenia czasu calego cyklu pracy.Zwiezle objasnienie rysunku. Przedmiot wynalazku w przykladzie wykonania jest pokazany na rysunku, na którym fig. 1 — przedstawia przekrój podluzny cylindra pneumatyczno-hydraulicznego ze schematem polaczen ukladu automatyzujacego prace cylindra, fig.2-diagram cyklu pracy cylindra, fig.3-przekrój podluzny urzadzenia hamujacego tloczysko przy koncu ruchu szybkiego dobiegu w postaci pompki hydraulicznej, fig. 4 —przekrój podluzny jednego z rodzaju urzadzenia hamujacego cylinder pod koniec ruchu szybkiego dobiegu, który ma postac amortyzatora wyposazonego w hamujacy element wykonany z materialu sprezystego, a fig. 5 i 6 przekroje podluzne dalszych odmian urzadzenia hamujacego majacych postac amortyzatora w którego komorze spelniajacej role elementu hamujacego wypelnionej olejem jest wykonana przykladowa przegroda dzielaca te komore na dwie przestrzenie robocze90164 3 Przyklad wykonania wynalazku. Na fig. 1 -w korpusie 1 cylindra pneumatyczno-hydraulicznego jest umieszczony napedowy cylinder pneumatyczny, którego obydwie komory sa polaczone przewodami rurowymi z zaworem rozdzielajacym. Tloczysko 2 cylindra pneumatycznego umieszczone przesuwnie w korpusie 1 wystaje z niego na zewnatrz. Wtloczysku 2 jest umieszczony cylinder hydrauliczny, którego tlok 3 jest polaczony z tloczyskiem 4 i wyposazony w zawór zwrotny, Tloczysko 4 jest skierowane w kierunku przeciwnym do tloczyska 2 cylindra pneumatycznego i wystaje poza korpus 1. Na tloczysku 4 jest umieszczony przestawny zderzak 5, a za nim zderzak 6 wspólpracujacy bezposrednio lub za pomoca uchwytu 7 z ruchomym zatrzaskiem 8 umieszczonym wahliwie w poblizu na wsporniku 9 przymocowanym do korpusu 1, korzystnie równolegle do tloczyska 4, w polozeniu jego zwolnienia przez wspólpracujacy elektromagnes 10 umieszczony nieruchomo w poblizu zatrzasku 8. Elektromagnes ten jest polaczony z jednym z wyjsc skrzynki sterowniczej 11 zaopatrzonej w przycisk startu 12 i jest zwalniany przez nia przed zakonczeniem kazdego cyklu pracy cylindra.Elektryczny lacznik drogowy 13 uruchamiajacy cylinder na czas R pracy narzedzia jest polaczony z jednym z wejsc skrzynki sterowniczej 11 i umieszczony nieruchomo na korpusie 1 w poblizu tloczyska 4 w miejscu zapewniajacym jego wspólprace ze zderzakiem 5 bezposrednio lub za pomoca popyczacza 14—w polozeniu hamowania tloczyska 4. Pozostale-poszczególne wejscia skrzynki sterowniczej 11 sa polaczone kazde oddzielnie przewodami elektrycznymi z sygnalizatorem 15 polozenia wyjsciowego cylindra, sygnalizatorem 16 wycofania narzedzia nad przedmiot obrabiany oraz sygnalizatorem 17 osiagniecia przez narzedzia zalozonej glebokosci wierconego otworu. Sygnalizatory polozenia 15, 16 i 17 maja korzystnie postac elektrycznych laczników drogowych umieszczonych w poblizu tarczy 18 w odleglosciach zapewniajacych, w czasie jej obracania, wspólprace z wlasciwym nastawialnym zderzakiem 19, 20 lub 21. Zderzaki te odpowiadaja swym rozmieszczeniem na tarczy 18 jednemu ze skrajnych polozen cylindra a albo c, badz tez polozeniu b, jakie zajmuje narzedzie po wycofaniu go nad przedmiot obrabiany.. Komory cylindra hydraulicznego sa polaczone ze soba równiez kanalem przechodzacym przez urzadzenie (regulacyjne) skladajace sie z dlawika 22 i regulatora.Dalsze wyjscia skrzynki sterowniczej 11 su polaczone oddzielnie przewodami elektrycznymi z obydwoma elektromagnesami sterujacymi obustronnie zaworem rozdzielajacym 23, który jest polaczony przewodami rurowymi ze zródlem zasilania i obydwiema komorami cylindra pneumatycznego oraz atmosfera.Na fig. 2—na diagramie pracy cylindra pneumatyczno-hydraulicznego oznaczono polozenie a jakie zajmuje on po zakonczeniu cyklu pracy, polozenie b jakie zajmuje narzedzie po wycofaniu sie jego nad przedmiot obrabiany, a polozenie c jakie zajmuje cylinder po osiagnieciu przez narzedzie skrawajace zalozonej glebokosci wierconego otworu, strzalka R oznacza ruch roboczego narzedzia, strzalka przerywana O oznacza ruch szybkiego dobiegu i wycofania narzedzia, a odcinek drogi wczesniejszego hamowania cylindra przy zakonczeniu ruchu szybkiego dobiegu i rozpoczecia ruchu pracy oznaczono litera x.Na fig. 3 urzadzenie hamujace tloczysko 2 przy koncu ruchu szybkiego dobiegu na odcinku x jego drogi ma postac pompki hydraulicznej przymocowanej do wystajacego z korpusu 1 konca tego tloczyska, polaczonej oddzielnie kanalami z obydwiema komorami cylindra hydraulicznego. Pompka ta w czasie ruchu tloczyska 2 wspólpracuje z krzywka 24 umieszczona w regulowanym polozeniu na listwie 25 przymocowanej do korpusu 1 przy tloczysku 2. Dlugosc odcinka x drogi wczesniejszego hamowania tloczyska 2 okresla sie wielkoscia skoku tloczyska pompki hydraulicznej 26, a tym samym doza oleju przetlaczanego przez pompke z komory tloczyskowej do beztloczyskowej cylindra hydraulicznego.Na fig. 4 — urzadzenie hamujace tloczysko 2 ma postac amortyzatora osadzonego przesuwnie na tloczysku 4 i przymocowanego swa obudowa 27 do korpusu 1 cylindra. W obudowie 27 amortyzatora jest umieszczony element hamujacy 28 wykonany z gumy, stykajacy sie z popychaczem 29 wspólpracujacym z przestawnym zderzakiem 5 osadzonym na tloczysku 4 w polozeniu hamowania tloczyska 4 cylindra hydraulicznego na odcinku drogi x.Na fig. 5 — urzadzenie hamujace tloczysko 2 posiada w obudowie 27 komore wypelniona olejem i zamknieta od zewnatrz pokrywa 30. w której umieszczony jest tlok 31 podparty sprezyscie a w nim wbudowany zawór zwrotny 32 i element dlawiacy 33 laczacy ze soba dwie przestrzenie robocze tej komory Wystep tloka 31 wystaje na zewnatrz poza pokrywa 30 i wspólpracuje z przestawnym zderzakiem 5 w polozeniu hamowania tloczyska 4 cylindra hydraulicznego na odcinku drogi x.Na fig. 6 — urzadzenie hamujace tloczysko 2 posiada umieszczona w wewnetrznej komorze zamknietej od zewnatrz popychaczem 31 wspólpracujacym z przestawnym zderzakiem 5 w polozeniu hamowania tego tloczyska na odcinku drogi x przegrode dzielaca ja na dwie przestrzenie robocze. W przegrodzie tej znajduje sie zawór zwrotny 32 i element dlawiacy 33 laczace ze soba te przestrzenie robocze, W przestrzeniach roboczych tej komory sa umieszczone przepony 34 i 35. Przepona 34 jest podparta pierscieniem 36 i sprezynami 37, a przepona 35 popychaczem 31.Dzialanie cylindra pneumatyczno-hydraulicznego. Cylinder pneumatyczno-hydrauliczny do napedu4 90164 urzadzen roboczych, a zwlaszcza zespolów posuwowych obrabiarek zbudowany wedlug wynalazku dziala w ten sposób, ze w polozeniu wyjsciowym cylindra zderzak 19 naciska na lacznik drogowy 15 i przesterowuje go.Lacznik drogowy 15 po przesterowaniu wysyla sygnal elektryczny do polaczonego z nim wejscia skrzynki sterowniczej 11 zawierajacy informacje o zatrzymaniu sie cylindra, po jego dojsciu do polozenia wyjsciowego a i przygotowaniu do rozpoczecia nastepnego cyklu pracy. Po wcisnieciu startu 12 sygnal elektryczny przekazany do skrzynki sterowniczej 11, powoduje wysylanie przez te skrzynke sygnalu do polaczonego z jej wyjsciem elektromagnesu. Sygnal ten powoduje przesterowanie przez odpowiedni elektromagnes, zaworu rozdzielajacego 23 do polozenia, w którym sprezone powietrze wypelnia komore beztloczyskowa cylindra pneumatycznego powodujac ruch szybkiego dobiegu tloczyska 2. Tloczysko 2 poprzez zebatke napedza wrzeciono wiertarki oraz obraca tarcze 18 ze zderzakami 19, 20 i 21. W czasie tego ruchu tloczysko 2 zabiera ze soba tloczysko 4 cylindra hydraulicznego wraz z tlokiem 3, które przesuwaja sie razem do momentu zetkniecia sie zderzaka 5 z korpusem 1 cylindra, po czym nastepuje jego zatrzymanie i rozpczyna sie ruch roboczy tylko cylindra hydraulicznego w stosunku do unieruchomionego tloka 3. Tlok ten powoduje wymuszony przeplyw oleju z komory tloczyskowej cylindra hydraulicznego, który poprzez regulator przeplywa do komory beztloczyskowej. Do kompensacji objetosci.zajmowanej przez olej sluzy tlok ze sprezyna urzadzenia kompensacyjnego.Z chwila dojscia zderzaka 5 do korpusu 1 zostaje nim przesterowany poprzez popychacz 14 lacznik drogowy 13. Przesterowany lacznik drogowy 13 wysyla sygnal do polaczonego z nim wejscia skrzynki sterowniczej 11, który uruchamia znajdujacy sie tam nastawialny przekaznik czasu pracy narzedzia. Przekaznik czasu pracy odmierza czas R. Po uplywie odmierzonego czasu przekaznik ten wysyla ponownie sygnal elektryczny do skrzynki sterowniczej 11 która poprzez swe wyjscie polaczone z jednym z elektromagnesów przesterowujacych zawór rozdzielajacy 23, ustawte zawór w polozeniu zapewniajacym polaczenie zródla zasilania sprezonego powietrza z komora tloczyskowa cylindra pneumatycznego oraz polaczenie komory beztloczyskowej z atmosfera. Wypelnianie komory tloczyskowej sprezonym powietrzem wywoluje szybki ruch wycofania tloka cylindra pneumatycznego, a z nim tloczyska 2 i narzedzia skrawajacego. Tloczysko 2 zabiera w czasie tego ruchu ze soba tlok 3 i tloczysko 4, a zderzak 6 umieszczony na jego koncu mija bez przeszkód zatrzask 8, który podczas trwania calego cyklu wiercenia otworu jest uniesiony dzieki dzialania wspólpracujacego z nim elektromagnesu 10. Wycofanie trwa do chwili, kiedy zderzak 20 odpowiadajacy polozeniu b narzedzia nad przedmiotem obrabianym przesterowuje lacznik drogowy 16, który wysyla do polaczonego z nim wejscia skrzynki sterowniczej 11 sygnal elektryczny o zatrzymaniu tloczyska 2 i rozpoczeciu ruchu szybkiego dobiegu dzieki przesterowaniu elektromagnesem zaworu rozdzielajacego 23 do polozenia, w którym nastepuje polaczenie komory beztloczyskowej cylindra pneumatycznego ze zródlem zasilania sprezonego powietrza, a komory tloczyskowej z atmofera. W tym polozeniu zaworu rozpoczyna sie ruch szybkiego dobiegu tloczyska 2, razem z tlokiem 3 cylindra hydraulicznego oraz jego tloczyskiem 4 do zetkniecia sie zderzaka 5 z korpusem 1 cylindra z wylacznikiem drogowym 13. Po zatrzymaniu tloczyska 4 i tloka 3, nastepnie roczpoczyna sie dalszy ruch roboczy narzedzia z hydraulicznym hamowaniem w czasie R odmierzonym przez przekaznik czasowy. Cykliczne nawroty trwaja do momentu dojscia wrzeciona do polozenia, w którym obracaja sie z nim tarcza 18 zajmie polozenie c odpowiadajace osiagnieciu zalozonej glebokosci otworu, w którym zderzak 21 przesterowuje lacznik drogowy 17. Przesterowany lacznik drogowy 17 wysyla sygnal elektryczny do polaczonego z nim wejscia skrzynki sterowniczej 11 powodujacy wyslanie dalszego sygnalu do jednego z elektromagnesów, który przesterowuje zawór rozdzielajacy do polozenia zapewniajacego zródla zasilania sprezonego powietrza z komora tloczyskowa cylindra pneumatycznego oraz polaczenie komory beztloczyskowej z atmosfera. Zasilanie komory tloczyskowej sprezonym powietrzem wywoluje ruch szybkiego wycofania tloczyska 2 razem z tlokiem 3 i tloczyskiem 4. Jednoczesnie z wyjscia skrzynki sterowniczej 11 polaczonej z elektromagnesem 10 zostaje wyslany sygnal powodujacy zwolnienie zatrzasku 8 i uchwytu 7, które zwolnione zatrzymuja zatrzask 6 i tloczysko 4. W ten sposób cylinder hydrauliczny powraca do polozenia wyjsciowego, a zderzak 19 umieszczony na tarczy 18 ponownie przesterowuje lacznik drogowy 15 zatrzymujac urzadzenie i przygotowujac go do rozpoczecia nastepnego cyklu pracy. Pozycje lacznika drogowego 16 w stosunku do zderzaka 20 umieszczonego na tarczy 18 ustala sie w takim polozeniu, aby wycofanie narzedzia skrawajacego D odbywalo sie az do polozenia ponad przedmiot obrabiany przez co umozliwione jest na przyklad usuwanie wiórów z wierconego otworu. Pokazane na fig 3 - urzadzenie hamujace tloczysko 2 na odcinku x drogi przed zakonczeniem jego ruchu szybkiego dobiegu dziala w ten sposób, ze dzieki ustawieniu polozenia krzywki 24 na listwie 25, w czasie ruchu tloczyska 2 nastepuje wymuszony ruch tloczka pompki hydraulicznej 26. Pompka ta przepompowuje doze oleju, okreslona wielkoscia skoku swego tloczka z komory beztloczyskowej cylindra hydraulicznego poprzez zawór zwrotny 32 i element dlawiacy 33 powodujac wczesniejsze hamowanie tloczka 3 i tloczyska 4. Pozwala to na zabezpieczenie urzadzenia przed mozliwoscia zbyt wczesnego wlaczenie posuwu roboczego, czyli ruchu z hamowaniem hydraulicznym. Pokazane na fig 4 do 690164 5 urzadzenia hamujace tloczysko 2 na odcinku x drogi przed zakonczeniem jego ruchu szybkiego dobiegu dzialaja w ten sposób, ze zderzak 5 osadzony przestawnie na tloczysku 4 styka sie w czasie tego ruchu z popychaczem 29 lub bezposrednio z elementem hamujacym powodujac jego odksztalcenie wzglednie wymuszony przepychanie oleju z jednej przestrzeni roboczej jego komory do drugiej,tym samym wczesniejsze rozpoczynanie hamowania tloczyska 2, jak równiez rozpoczecie ruchu roboczego narzedzia skrawajacego. PL