SE523573C2 - Tryckluftdrivet maskinverktyg. - Google Patents

Description

P20-00706-020125 Y' ïï 2: *"i.fi." 523 573 nu. e.

Det huvudsakliga ändamålet med uppfinningen är att lösa ovannämnda problem genom att åstadkomma en förbättrad arbetsenhet för montering på en rörlig maskinellt styrd bärare, vilken genom en enkel konstruktion, en låg vikt och en hög rotationshastighet hos arbetsverktyget ger ett snabbt arbetsförlopp och kortare processtider.

Ytterligare ändamål och fördelar med uppfinningen framgår av den följande beskrivningen och patentkraven.

En fördragen utföringform av uppfinningen beskrivs nedan i detalj under hänvisning till bifogade ritningsfigurer.

Ritningsförteckning: Fig. 1 visar ett längsgående snitt genom en arbetenhet enligt uppfinningen och illustrerar schematiskt ett hastighetsstyrsystem anslutet till arbetsenheten.

Fig. 2 visar ett annat längsgående snitt genom arbetsenheten i Fig.1.

Arbetsenheten som visas på ritningarna innefattar ett hus 10 försett med en bakre monteringhals 11 för anslutning av arbetsenheten till en rörlig maskinellt styrd verktygsbärare (icke visad). Huset 10 är delat i en central sektion 12 och en frontsektion 13. Frontsektionen 13 är fastdragen vid den centrala sektionen 12 medelst en mutter 14. Den bakre monteringshalsen 11 är fästad vid den centrala sektionen 12 medelst skruvar 15.

I huset 10 är inrymt en rotationsmotor i form av en tryckluftturbin 18 med en rotor 19 och en ett bearbetnings- eller fräsverktyg 20 i form av en ändfräs. Fräsverktyget 20 är vid sin främre ände utformat med ett skärparti 21 som sträcker sig utanför huset 10 och ett skaftparti 22 som sträcker sig in i huset 10. Ett turbinhjul 24 försett med en periferiell rad med drivskovlar 23 är fastmonterat på u n f ø o . i 523 575 un -o u o .n u f o u: P20-00706-020125 a »un e v u. o uno skaftpartiet 22 så att fräsverktyget 20 och turbihjulet 24 tillsammans bildar turbinens rotor 19 och skaftpartiet 22 utgör rotorns 19 rotationsaxel. Turbinhjulet 24 är fastmonterat på fräsverktygets skaftparti 22 medelst ett press- och/eller krympförband.

Turbinrotorn 19, dvs. verktygets skaftparti, är radiellt lagrat relativt huset 10 genom två hydrodynamiska lager 25,26. Dessa lager 25,26 innefattar två bussningar 27,28 som är fast anbringade i en stödhylsa 29 vilken i sin tur är fastmonterad i husets 10 frontsektion 13. Såsom framgår av Pig. 2 är båda bussningarna 27,28 matade med en tryckvätska via två radiella kanaler 31,32, en axiell kanal 33 samt en mataröppning 34 i huset 10. Den vätska som används för detta ändamål utgörs lämpligen av samma vätska som används för smörjning och kylning av fràsverktygets ändparti 21 under fräsprocessen.

Av Fig. 1 framgår att bussningarna 27,28 är försedda med yttre runtomgäende spår 35,36 som via små radiella öppningar leder vätska från de radiella kanalerna 31,32 till bussningarnas 27,28 inre preiferi. Mellan de två bussningarna 27,28 är stödhylsan 29 försedd med en radiell utloppsöppning 38 för dränering av vätska in i en utloppskanal 39. Se Fig. 2.

Turbinmotorn innefattar en munstyckshylsa 40 som är placerad i den centrala hussektionen 12 och bildr en luftkommunikationskammare 41. Munstyckshylsan 40 är axiellt låst i ena riktningen av ett par axiella utsprång 42,43 på monteringsnacken 11, vilka sträcker sig in i husets frontsektion 12, och i den motsatta riktningen av en ansats 44 pä munstyckshylsan 40 i samverkan med en ansats 45 i huset 10. Kammaren 41 förses med tryckluft från en tryckluftkälla 46 via en ledning 37, en inloppsöppning 47 och en flödesstyrningsventil 48. Se Fig. 1. Munstyckshylsan 40 är utformad med radiella luftmatningsöppningar 50 och 523 573 ~' fjujj; 0 non- s anwa P20-00706-020125 ett antal munstycken 51 för riktning av ett tryckluftflöde mot turbinhjulets 24 drivskovlar 23.

Vid sin bakre ände är turbinrotorn 19 försedd med en permanentmagnet 52 som tillsammans med en stationär lindningsspole 53 bildar en tachogenerator. Lindningsspolen 53 är fastmonterad i munstyckshylsan 40. Denna generator avger en hastighetsberoende spänning och bildar en del av en varvtalsreglerande anordning i vilken även ingår en luftflödesstyrventil 48 och en styrenhet 55. Styrenheten 55 är ansluten till lindningsspolen 53 via en kabel 60.

Dragningen av kabeln 60 inuti huset 10 illustreras endast schematiskt.

Luftflödesstyrventilen 48 aktiveras av en reversibel servomotor 54 som är ansluten till styrenheten 55. Vid en föredragen förutbestämd turbinhastighet levererar generatorn en spänning av en viss storlek, en referensspänning. Beroende pà om den avgivna spänningen fràn generatorn är högre eller lägre än referensspänningen avger styrenheten 55 antingen en positiv eller en negativ utspänning till servomotorn 54, varigenom den senare aktiverar luftflödesstyrventilen 48 i öppnande respektive stängande riktning.

Turbinrotorn 19 är vidare axiellt styrd av två aerodynamiska lager 56,57 placerade på motsatta sidor av turbinhjulet 24. Tryckluft tillföres det främre lagret 56 via en kanal 58, som kommunicerar med kammaren 41, och dräneras från lagret genom en radiell öppning 61. Kanalen 58 kommunicerar med ett periferiellt spår 59 vid den bakre ändytan hos stödhylsan 29 för tillförsel av tryckluft och skapande av ett luftlager mellan turbinhjulet 24 och hylsan 29.

Det bakre axiallagret 57 bildas mellan turbinhjulet 24 och lindningsspolen 53, och tryckluft tillföres detta lager 57 c a ana s o nu o: nu c u. nu a a a .a n n u I nu u n u nu n .n o n; n» a u n u v v u u a ~ v n . u n - n 1- u u - u uu .| y - u nu v v o 0 nu o n f . 6 .l . . n - ~ u u ~ i a f p . . . . . o | n u - . n « . | . u från kammaren 41 via en flödesstrypande öppning 62 i en tvärgàende vägg 63 hos munstyckshylsan 40.

I drift antas att arbetsenheten är monterad pà en rörlig maskinellt styrd verktygsbärare av lämplig typ och att tryckluft tillföres från en tryckluftkälla 46 via flödesstyrventilen 48, ledningen 37, inloppsöppningen 47 och luftkommunikationskammaren 41 för startning av turbinen. Innan turbinhjulet 24 nätt den önskade förutbestämda rotationshastigheten hålls flödesstyrventilen 48 fullt öppen för tillförsel av ett kraftfullt luftflöde till motorn. Den tillförda tryckluften passerar luftkommunikationskammaren 41 och när turbinmunstyckena 51 via de radiella öppningarna 50 för aktivering av turbinhjulet 24. Nedströms turbinhjulets 24 drivskovlar 23 inträder luftflödet i utloppskanalen 39 i husets 10 frontsektion 13 och lämnar arbetsenheten.

Samtidigt inströmmar tryckluft i kanalen 58 och när det p periferiella spåret 59 hos det främre lagret 56 för att där upprätta ett aerodynamiskt stöd i ena riktningen för turbinrotorn 19. Vid rotorns 19 bakre ände när tryckluft den bakre ändytan hos turbinhjulet 24 via öppningen 62 i väggen 63 och bildar därigenom ett aerodynamiskt stöd i den motsatta riktningen för rotorn 19.

Parallellt med att luft tillföres för igàngsättning av turbinrotorn 19 tillföres också smörj- och kylvätska till fräsverktygets skärparti 21 pà ett konventionellt icke illustrerat sätt. Smörj- och kylvätska tillföres också de radiella lagren 25,26 via kanalerna 33,31,32 samt öppningarna 35,36 där vätskan skapar ett hydrodynamiskt radiellt stöd för fräsverktygets skaftparti 22, dvs. turbinrotorn 19. Vätskan dräneras successivt till utloppskanalen 39 via den radiella öppningen 38. sz: sys :ßïa::vß@:f=ßfl:@f . . . . ..'.... .. ..- u.. .. . 2 Rotorn 19 är nu korrekt uppstödd i radiell så väl som i axiell riktning, och den tillförda tryckluften får turbinen att rotera med accellererande hastighet. Så länge hastigheten inte har nått den önskade arbetsnivän är den avgina spänningen från generatorns lindningsspole 53 lägre än den förutbestämda referensspänningen, och flödesstyrventilen 48 hålls öppen i en relativt hög grad för att få turbinen att accellerera. Då den önskade hastighetsnivån uppnåtts och kanske något överskridits blir generatorspänningen för hög i jämförelse med referensspänningen och styrenheten 55 börjar leverera en negativ spänning till flödesventilens servomotor 54, varvid denna börjar förskjuta flödesstyrventilen 48 mot en mindre öppningsarea för reducering av luftflödet till turbinmunstyckena 51 och, därmed, reducering av turbinvarvtalet. Skulle turbinvarvtalet sjunka för mycket under den avsedda förutbestämda nivån skiftar styrenheten 55 spänningstecken till positivt och driver därmed servomotorn 54 i motsatt riktning för förskjutning av flödesstyrventilen 48 mot en större öppningsarea och ökning av turbinvarvtalet. Då turbinen 24 arbetar vid det förutbestämda varvtalet avger styrenheten 55 ingen spänning alls.

Genom arbetsenheten enligt uppfinningen åstadkommes en konstruktivt enkel och lätt anordning som kan drivas med ett mycket högt varvtal tack vare en rotorspindel som inte bara är liten och lätt utan också är helt sammanbyggd med turbinrotorn till en integrerad enhet. Anordningen enligt uppfinningen möjliggör också högt varvtal och en lång livslängd tack vare de friktionslösa rotorlagren, både radiella och axiella.

Claims (3)

P2o-oo7o6-03o416 523 573 F Batentkrayi

1. Tryckluftdrivet maskinverktyg, innefattande ett hus (10), en turbinmotor (23,24,51) anordnad i huset (10), varvid turbinmotorn (23,24,51) uppvisar en av huset (12) bildad stator (40,5l) samt en rotor (19) som innefattar ett turbinhjul (24) och som är försedd med ett arbetsverktyg (22,21), k ä n n e t e c k n a t av att huset (10) innefattar en inloppskanal (41,47,50) för tryckluft, ett eller fler munstycken (51) kommunicerande med inloppskanalen (41,47,50) och anordnade att rikta drivluft mot turbinhjulet (24), en varvtalsstyranordning (48,52-55) inefattande en flödesstyrventil (48) som kommunicerar med inloppskanalen (41,47,50), samt en varvtalsberoende aktiveringsanordning i form av en generator (52,53), en elektrisk servomotor (54) mekaniskt kopplad till flödesstyrventilen (48), samt en styrenhet (55) anordnad att aktivera nämnda servomotor (54) i förhållande till generatorns (52,53) alstrade spänning för att åstadkomma justering av flödesstyrventilen (48) och därigenom hålla turbinmotorns varvtal vid en förutbestämd nivå.

2. Maskinverktyg enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a t av att generatorn (52,53) innefattar en permanentmagnet (52) anbragt på turbinrotorn (19) och en lindningsspole (53) anordnad i huset (10).

3. Maskinverktyg enligt kravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att turbinrotorn (19) innefattar ett skaftparti (22) hos ett arbetsverktyg (20) anslutet till turbinmotorn (23,24,51), och att turbinhjulet (24) är fastmonterat på nämnda skaftparti (22).