SI25488A - Zaklepni mehanizem za avtomatsko menjavo držal orodja na CNC obdelovalnih strojih - Google Patents

Abstract

Izum poenostavlja mehanizem za avtomatsko menjavo držal orodij na CNC rezkalnih strojih ter spreminja način prijemanja držal orodij na ta način, da ključ (9) v sestavu (B) v kratkem aksialnem hodu še za rotira za ustrezen zaklepni kot in tako zaklene držalo orodja. Ta sprememba omogoča, da se samo en element, ključ (9) v sestavu (B) direktno vzobi v zadnji votli del HSK ali pa ISO konusa ter opravi aretažo. Pri znanih sistemih je za to opravilo potrebno do desetine drobnih natančnih delov v primerjavi zomenjenem grobim ključem (9). Rotacijo omogoči razbremenilni ležaj (15) v sestavu (A) na način preskoka sil, tako da so sredinski deli ključ (9) v sestavu (B) povsem razbremenjeni vseh sil in je mogoča mehka rotacija. Rotacijski zasuk ter linijski premik pa točno določa vodilni utor (8) z odrivom od vodilnega čepa (21). Izboljšava spada v področje strojegradnje in je izvedljiva le pri novem načrtovanju notranjosti glavne gredi stroja ali menjavi obstoječe. Manjša korekcijska sprememba je potrebna tudi nadržalih orodij, tako da ni možna združljivost z obstoječimi. To se lahko razume kot težava, katera ni tehnične narave, se pa zaradi velike prednosti v celoti odpravi z organizacijskim pristopom.

Description

ZAKLEPNI MEHANIZEM ZA AVTOMATSKO MENJAVO DRŽAL ORODIJ NA CNC

OBDELOVALNIH STROJIH

Predmet izuma je mehanizem za avtomatsko menjavo držal orodij na sodobnih CNC rezkalnih strojih za obdelavo kovin, lesa in drugih gradiv. Vedno je vgrajen v gred glavnega delovnega vretena, ki zagotavlja ustrezno vrtenje preko močnega, hitrega elektromotorja in drži držalo rezilnega orodja, katero je občasno po ustreznem tehnološkem postopku v kontaktu z obdelovancem. Sam izum spada v področje strojegradnje in je izvedljiv le pri novem načrtovanju glavnega delovnega vretena, ker se povsem razlikuje od obstoječih sistemov. Tudi prijemalni del držala orodij se spremeni tako, da zunanji konus ostane nespremenjen po DIN normativu 2080 in 69893, notranjost pa je spremenjena tako, da stoji izven vseh standardov. To pa lahko postane težava ali pa tudi prednost. Izboljšava se pokaže pri nižji ceni izdelave, zmanjšanem številu potrebnih delov na samo eden prijemalni ključ, boljše prenašanje kritičnih sil v sami obdelavi, enostavnosti izdelave, hitri montaži, demontaži in visoki vzdržljivosti, katera se lahko pričakuje do amortizacije stroja.

Obstoječe stanje se prikaže na SL.l, kjer je v prerezu celotno delovno vreteno z držalom orodij DIN 2080. Drugi najpogostejši držalni sistem je DIN 69893, kateri ima od 1 do 6 različnih izpeljank. Patenti EP 1203631A1, EP 1027947B1, US 6979156 in US 7367762 se ne nanašajo na samo prijemanje držal orodij, temveč izboljšujejo druga področja. Navedba teh pomaga k boljši predstavi obstoječe tehnike. Skupno vsem tem sistemom je, da zunanja menjalna sila direktno pritisne na vlečni drog in s tem odpusti držalo orodja. Pod to silo se izvede samo aksialno gibanje, katero premakne notranje dele skupno z ustreznimi čeljustmi ali kroglicami in s temi primejo držalo orodja. Po prekinitvi zunanje menjalne sile prevlada notranja vzmetna sila, katera drži držalo orodja v pritegu. Omenjeni, prikazani in opisani sistemi v uporabi delujejo povsem zanesljivo, hitro in z malo okvar. Pogostost okvar se zmanjšuje s predpisano servisno strategijo, katera upošteva življenjsko dobo vitalnih delov v prijemalnem sklopu. Naslednja značilnost je veliko število drobnih majhnih delov, kateri so potrebni za prijemanje držala orodij. Za neposreden prijem držala je potrebno 6 do 10 delov, to so prijemalne čeljusti, krožna povezovalna vzmet, centralna potezna kulisa, pritezni imbus vijak in odrivni utori v gredi. Pri izvedbi DIN 69893 - 1 do 6 pa še sredinski odrivni konus. Vse je izdelano v visoki natančnosti po meri in legi, poleg tega pa je to nameščeno v majhnem prostoru, tako da so preseki in naležne površine v omejeni velikosti, kar ima za posledico preventivno servisno menjavo. Po izumu bo za prijem držala orodij potreben samo en masiven prijemalni ključ. V strojništvu obstaja težnja k manjšemu številu sestavnih delov za enako funkcionalno delovanje naprave. Tudi s tem upoštevanjem se lahko oceni prednost in ekonomičnost nove naprave.

Po izumu se bodo sredinski vitalni premikajoči deli delili v dva značilna sestava, sestav (A) v katerega spadajo razbremenilni ležaj 15 in zaporni vijak 14, ter sestav (B) v katerega spadajo ključ 9, varovalna matica 10 in vlečni drog 11. Značilna razlika med njimi je v načinu potrebnega gibanja. Pod stiskom zunanje menjalne sile Fz oba sestava (A) in (B) opravita skupno menjalno aksialno pot. Na isti poti pa se sestav (B) še zasuče v zaklepni kot in tako ključ 9, kateri je v sestavu (B), aretira držalo orodja 1. Vlečni drog 11 v sestavu (B) leži z ležajno površino 13 v sredini razbremenilnega ležaja 15 v sestavu (A) in ga aksialno omejuje zaporni vijak 14, z druge stani pa konus razbremenilnega ležaja 18 in konus vlečnega droga 12. Vse te ležajne površine so v aksialni in radialni smeri izdelane z minimalno zračnostjo, tako da sestav (B) z lahkoto vrti in je v stanju menjave držal orodij 1 povsem razbremenjen obeh sil Fz in Fv v velikosti od 8 pa do 25 Kn. Razbremenilni ležaj 15 v sestavu (A) ima takšno zasnovo, da vlečni drog 11 v sestavu (B) vedno ostane v strogo sredinski legi tako, da pri višjih obratih zaradi nepravilne lege ne pride do masne neuravnoteženosti. To omogočita konus vlečnega droga 12 in konus razbremenilnega ležaja 18 v stanju, ko je držalo orodja 1 zaklenjeno, zunanja menjalna sila Fz odpuščena, tedaj celotna sila vzmeti 19 preide na vlečni drog 11 kot natezna sila in s svojim delovanjem razpira razbremenilni ležaj 15 peko konusa razbremenilnega ležaja 18 in reza 17 do stene glavne gredi 24 tako, da zaradi koničnih strmin vlečni drog 11 vedno ostane v idealni strogo sredinski legi, kar je pogoj za brezhibno delovanje. V tem stanju tudi ni več nobenih premikov, razen glavnega delovnega gibanja. Razbremenilni ležaj 15 v sestavu (A) uravnava prednapetost vzmeti 19, vse skupaj pa spaja z glavno gredjo 24 pritrdilna matica 16. Potrebno rotacijo omogoča vodilni utor 8 na ključu 9 s svojo posebno obliko, podobno razširjeni črki (S) in točno določa zaklepni kot in dolžino aksialnega hoda. V utoru 8 leži vodilni čep 21 in je z moznikom 22 vgrajen v sojemalni vložek 20. Vse skupaj pa je zatisnjeno v glavno gred 24. Za vodilni čep 21 je pomembno, da je dimenzijsko majhen in razbremenjen vseh sil tako, da z minimalnim trenjem vodi ključ 9, v sestavu (B) kar mu omogoča razbremenilni ležaj 15. Prijemanje in držanje držala orodij 1 se izvede neposredno s ključem 9. Sama menjava držal orodij se začne s pritiskom zunanje menjalne sile Fz na zaporni vijak 14, v sestavu (A) vzmet 18 stisne v menjalni položaj. Na aksialni poti štirih do osmih milimetrov se ključ 9 še radialno zavrti, za kar poskrbi vodilni čep 21 in vodilni utor 8 do vzporedne poravnave vlečnega zoba 6 in utora vlečnega zoba 3, tako da je možno snemanje držala orodij 1. Novo držalo orodja 1 avtomatsko prinese menjalna roka, s tem je os menjave zagotovljena in tudi ujemanje sojemalnega utora 5 s sojemalnim zobom 23. Nato roka prisloni držalo orodij na glavno gred 24, tedaj zunanja menjalna sila Fz popusti, notranja sila vzmeti Fv pa preide v natezno silo, tako se držalo orodij 1 zaklene. Pri zaklepanju se ključ 9 v sestavu (B) zavrti in spusti v obratni smeri, tako da vlečni zob 6 s svojim konusom 7 stisne držalni zob 4 na konusu 2 v sredinsko poravnanem položaju. To se zgodi na vseh zobeh po obodu. Opisani zobje in konusi zagotavljajo, s silo vzmeti Fv, strogo centriranje ključa 9 in boljše prileganje držala orodij 1 na konusnem delu z gredjo 24, enako kot na vlečnem drogu 11 v sestavu (B). Tako sestav (B) v stanju vpetja ostane sredinsko poravnan na obeh straneh.

Claims (2)

1. Patentni zahtevki

   1. Zaklepni mehanizem za avtomatsko menjavo držal orodij na CNC obdelovalnih strojih, Označen s tem, da razbremenilni ležaj (15) v sestavu (A) prestreže zunanjo menjalno silo (Fz) in opravlja samo linearne hode ter omogoči vlečnemu drogu (11) v sestavu (B) skupni linijski premik in mehko rotacijo preko ležajne površine (13) in zagotovi minimalno aksialno in radialno zračnost ter da po odpustu zunanje menjalne sile (Fz) z močjo sile vzmeti (Fv) preko konusa razbremenilnega ležaja (18) in konusa vlečnega droga (12) strogo centrira vlečni drog (11) V sestavu (B).
2. 2. Zaklepni mehanizem za avtomatsko menjavo držal orodij na CNC obdelovalnih strojih po zahtevku 1, Označen s tem, da ključ (9) v sestavu (B) po avtomatskem prislonu držala orodja (1) na glavno gred (24) z linijskim premikom ter rotacijskim zasukom preide v zaklepni položaj, katerega mu odmeri vodilni utor (8) po odrivu od vodilnega čepa (21) ter po prekinitvi zunanje menjalne sile ( Fz) zaklene držalo orodij (1) in strogo centrira ključ (9) preko konusa vlečnega zoba (7) in konusa držalnega zoba (2).