SK287157B6 - Zariadenie na polohovo definované upnutie obrobku v pracovnej oblasti obrábacieho stroja - Google Patents

Abstract

Zariadenie na polohovo definované upnutie obrobku v pracovnej oblasti obrábacieho stroja je vybavené skľučovadlom (1) na upevnenie v pracovnej oblasti obrábacieho stroja, nosičom (25) obrobku, nasaditeľným na skľučovadlo (1) a pevne na ňom upnuteľným, prvými polohovacími prostriedkami na skľučovadle (1) a druhými polohovacími prostriedkami na nosiči (25) obrobku, na spoločné pôsobenie v pároch ako smerovacie elementy na nastavenie nosiča (25) obrobku v troch vzájomne kolmo prebiehajúcich súradnicových osiach (X,Y, Z), ako tiež s uhlovo presným sklonom proti skľučovadlu (1), a upínacím zariadením, ktorého upínacia sila drží nosič obrobku na skľučovadle v polohe stanovenej polohovacími prostriedkami. Prvé polohovacie prostriedky zahŕňajú kónické strediace čapy (22) a druhé polohovacie prostriedky zahŕňajú prehĺbenia v tvare dvojstupňovej drážky (30), ktorá má dve osadenia (31a, 31b), ktorých hrany (32a, 32b) vystupujúce do vnútra drážky (30) majú vzájomnú vzdialenosť, ktorá je menšia ako šírka strediaceho čapu (22), merané medzi miestami, ktoré sa dotýkajú hrán (32a, 32b) pri nosiči (25) upnutom v skľučovadle (1).

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka zariadenia na polohovo definované upnutie obrobu v pracovnej oblasti obrábacieho stroja, so skľučovadlom na fixovanie v pracovnej oblasti obrábacieho stroja, s nosičom obrobku, ktorý je možné nasadiť a pevne upnúť na skľučovadlo, ďalej s prvými polohovacími prostriedkami na skľučovadle a s druhými polohovacími prostriedkami na nosiči obrobku, ktoré párovo spolupôsobia ako smerovacie elementy a ustavujú nosič obrobku do správnej polohy v troch vzájomne kolmo prebiehajúcich súradnicových osách, ako aj so správnym sklonom proti skľučovadlu, a s upínacím zariadením, ktorého upínacia sila drží nosič obrobku polohovacími prostriedkami pevne v stanovenej polohe na skľučovadle.

Doterajší stav techniky

Zariadenia tohto druhu sú známe a slúžia hlavne na to, aby bol obrobok upnutý v obrábacom stroji s vysokou precíznosťou. Najmä má byť zaistená tiež opakovaná presnosť upnutia. Inými slovami, obrobok upevnený na nosiči obrobku má byť možné viackrát upnúť do skľučovadla prispôsobeného nosiču obrobku tak, aby pritom zaujímal vždy presne definovanú požadovanú polohu v smere X, v smere Y a v smere Z, ako aj vo vzťahu k uhlovému vyrovnaniu proti ose Z, napríklad v tom prípade, keď musí byť nosič obrobku upnutý pri postupnom obrábaní na rozdielnych obrábacích strojoch, ktoré sú vždy vybavené zodpovedajúcim skľučovadlom, alebo na tiež zodpovedajúcej skľučovadlom vybavenej meracej a skúšobnej stanici.

Takéto zariadenie je opísané napríklad v spise EF-A1 0 255 042. Toto zariadenie má dva páry strediacich líšt vyčnievajúcich nad povrchom skľučovadlá, ktoré sú vybavené dosadacími plochami na vyrovnanie v smere X a Y. Ďalej má štyri čapy vyčnievajúce nad povrch skľučovadla, ktoré sú určené na vyrovnanie nosiča obrobku v smere Z. Priradený držiak obrobku má rovinný povrch, ktorý je určený na dosadnutie na čelnú plochu uvedených čapov. Ďalej sú v držiaku obrobku k dispozícii dva páry drážok usporiadaných na strediacich lištách na uloženie elastických výstupkov upravených na lištách. Konečne je držiak obrobku vybavený stredovým vŕtaním na uloženie ťažného svorníku, pomocou ktorého sa prenáša potrebná upínacia sila na centrovanie nosiča obrobku do správnej polohy. Pritom má skľučovadlo centrický usporiadaný guľový uzáver, ktorý spolupôsobí s týmto ťažným svorníkom.

Nevýhodu takýchto známych zariadení je možné vidieť v tom, že sú, najmä keď sa majú obrábať väčšie prípadne ťažšie obrobky, relatívne nestabilné. Tým tieto zariadenia nemôžu zachycovať príliš veľké, klopné a otáčavé momenty, ktoré môžu nastávať najmä pri trieskovom obrábaní. Zväčšenie zariadenia tak, aby bola zaistená lepšia stabilita, je v mnohých prípadoch z priestorových dôvodov nežiaduce.

Preto je úlohou vynálezu, vytvoriť zariadenie na polohovo definované upnutie obrobka v pracovnej oblasti obrábacieho stroja takým spôsobom, aby nosič obrobka pevne upnutý na skľučovadle, a tým aj obrobok na obrábanie mohol zachytávať väčšie klopne a otáčavé momenty pri trvalej vysokej presnosti ustanovenia do správnej polohy, napríklad tiež pri opakovanom uvoľňovaní a upínaní a pri zachovaní žiaducich malých rozmerov bez toho, aby sa menila vzájomná poloha nosiča obrobku a skľučovadla.

Podstata vynálezu

Uvedenú úlohu splňuje zariadenie na polohovo definované upnutie obrobka v pracovnej oblasti obrábacieho stroja, so skľučovadlom na upevnenie v pracovnej oblasti obrábacieho stroja, s nosičom obrobku, nasaditeľným na skľučovadlo a pevne na ňom upnuteľným, s prvými polohovacími prostriedkami na skľučovadle a s druhými polohovacími prostriedkami na nosiči obrobku, na spoločné pôsobenie v pároch ako smerovacie elementy na ustavenie nosiča obrobku v troch vzájomne kolmo prebiehajúcich súradnicových osách X, Y, Z, ako tiež s uhlovo presným sklonom proti skľučovadlu, a s upínacím zariadením, ktorého upínacia sila drží nosič obrobku na skľučovadle v polohe stanovenej polohovacími prostriedkami, podľa vynálezu, ktorého podstatou je, že prvé polohovacie prostriedky zahŕňajú kónické strediace čapy a druhé polohovacie prostriedky zahŕňajú prehĺbenia v tvare dvojstupňovej drážky, ktorá má dve osadenia, ktorých hrany vystupujúce do vnútra drážky majú vzájomnú vzdialenosť, ktorá je menšia ako šírka strediaceho čapu, merané medzi miestami, ktoré sa dotýkajú hrán pri nosiči upnutom v skľučovadle, a že upínacie zariadenie zahŕňa upínacie orgány, ktorých línie pôsobenia upínacej sily ležia v podstate na oblasti alebo v oblasti myslenej valcovej plášťovej plochy paralelnej s osou Z a pretínajúcej prvé polohovacie prostriedky a drahé polohovacie prostriedky.

Realizáciou zariadenia podľa vynálezu sa dosiahne to, že upínacie sily zaberajú presne na tých miestach, kde môžu vyvíjať svoj najväčší účinok, totiž v oblasti prvého a druhého prostriedku na ustanovenie do správnej polohy. Výsledkom je, že ramená páky podstatné pre klopný a točivý moment sú blízke nule alebo jen veľmi malé, čo vysvetľuje veľkú odolnosť zariadenia podľa vynálezu proti nechcenej zmene polohy na základe klopných a točivých momentov vznikajúcich pri zaťažení.

Veľká odolnosť proti nechcenej zmene polohy na základe klopných a točivých momentov vznikajúcich pri zaťažení je podporená, prípadne ešte zvýšená podľa prvého znaku vynálezu práve tým, že prvé polohovacie prostriedky zahŕňajú kónické stiediace čapy a druhé polohovacie prostriedky zahŕňajú prehĺbenia v tvare dvojstupňovej drážky, ktorá má dve osadenia, ktorých hrany vystupujúce do vnútra drážky majú vzájomnú vzdialenosť, ktorá je menšia ako šírka strediaceho čapu, merané medzi miestami, ktoré sa dotýkajú hrán pri nosiči upnutom v skľučovadle.

Aby bolo pri pôsobení klopných momentov možné zaistiť, prípadne zväčšiť žiaducu vysokú odolnosť proti zmene polohy, zahŕňa podľa druhého znaku vynálezu upínacie zariadenie upínacie orgány, ktorých línie pôsobenia upínacej sily ležia v podstate na oblasti alebo v oblasti myslenej valcovej plášťovej plochy paralelnej s osou Z a pretínajúcej prvé polohovacie prostriedky a druhé polohovacie prostriedky.

Strediace čapy sú výhodne usporiadané na okraji hornej plochy skľučovadla, pričom vždy aspoň dve obvodovo protiľahlé bočné plochy strediacich čapov sú sklonené proti osi Z. Sklon bočných plôch je pritom výhodne v rozsahu od 3° do 9°.

Prvé polohovacie prostriedky ďalej výhodne zahŕňajú zvýšené ploché úseky rozkladajúce sa až k okraju povrchu skľučovadla.

Prehĺbenia sú výhodne vytvorené v osadení hornej časti nosiča obrobku, ktoré vyčnieva do vnútra nosiča obrobka realizovaného v podstate v tvare dutého valca, pričom ich poloha korešponduje s polohou strediacich čapov na skľučovadle.

Druhé polohovacie prostriedky ďalej výhodne zahŕňajú oblasti povrchu tohto osadenia, obrobené do roviny, ktoré sú určené na dosadnutie na zvýšené ploché úseky na hornej strane skľučovadla.

Línie pôsobenia upínacích síl upínacích orgánov ležia výhodne vonku myslenej valcovej plášťovej plochy, paralelnej s osou Z, pretínajúcej prvé polohovacie prostriedky a druhé polohovacie prostriedky.

Pri ďalšom výhodnom príklade uskutočnenia je vykonané také opatrenie, že nositeľka vektora upínacej sily upínacieho orgánu neleží vnútri, ale skôr vonku myslenej valcovej plášťovej plochy paralelnej s osou Z a pretínajúcej prvý a druhý prostriedok na ustanovenie do správnej polohy. To je možné pri výhodnom príklade uskutočnenia vynálezu realizovať jedným v podstate valcovým skľučovadlom a jedným nosičom obrobku, ktorý má v podstate tvar dutého valca, napríklad tým, že upínacie orgány majú väčší počet upínacích guľôčok usporiadaných rozdelene na obvode skľučovadla, ktoré sú určené na spoločné pôsobenie s obvodovou prstencovou drážkou, usporiadanou vo vnútornej ploche nosiča obrobka.

Upínacie zariadenie obsahuje výhodne pružinou zaťažený prstencový piest, ktorý je usporiadaný axiálne pohyblivo v prstencovom priestore skľučovadla, a na ktorý dosadajú upínacie guľôčky na radiálne zatlačovanie upínacích guľôčok do obvodovej prstencovej drážky nosiča obrobka.

Prstencový piest je výhodne usporiadaný presuvne pneumaticky alebo hydraulicky medzi účinnou polohou, v ktorej sa nachádza pod pôsobením pružín na zatlačovanie upínacích guľôčok do obvodovej prstencovej drážky nosiča obrobka, a pokojovou polohou, v ktorej sú upínacie guľôčky odľahčené. Prstencový piest má pritom výhodne obvodovú prstencovú drážku na zasunutie guľôčok pri prstencovom pieste v pokojovej polohe.

Upínacie guľôčky sú výhodne zasunuté do radiálnych otvorov rovnomerne usporiadaných na obvode skľučovadla.

Zariadenie má výhodne dvanásť upínacích guľôčok.

Obvodová prstencová drážka nosiča obrobku má výhodne v podstate prierez tvaru písmena V.

Rovina symetrie obvodovej prstencové drážky v nosiči obrobku sa nachádza v axiálnom smere nad stredmi upínacích guľôčok vložených do vŕtania skľučovadla na zasunutie upínacích guľôčok skľučovadla do prstencovej drážky, keď je nosič obrobka nasadený voľne na skľučovadlo.

Skľučovadlo má výhodne v podstate valcový tvar a nosič obrobka má v podstate tvar dutého valca uzatvoreného jednostranne kruhovým prstencom, pričom skľučovadlo je v upnutom stave zariadenia obklopené nosičom obrobku.

Aby bolo zariadeniam podľa vynálezu umožnené uloženie napríklad pozdĺžnych obrobkov, pri ktorých má byť obrábaná len určitá oblasť, majú pri ďalšom uskutočnení predmetu vynálezu ako skľučovadlo, tak tiež nosič obrobku stredové otvory na umiestnenie takých obrobkov.

Prehľad obrázkov na výkresoch

V nasledujúcom je bližšie vysvetlený príklad uskutočnenia zariadenia podľa vynálezu s prihliadnutím k priloženým výkresom. Na výkresoch znázorňuje: obr. 1 perspektívny pohľad na nosič obrobku, obr. 2 pohľad zdola na nosič obrobku podľa obr. 1, obr. 3 rez III-III nosičom obrobku, označený na obr. 2, obr. 4 schematicky znázornený čiastočný rez strediacim otvorom a strediacim čapom vo väčšom meradle, obr. 5 perspektívny pohľad na skľučovadlo, obr. 6 pohľad zhora na skľučovadlo podľa obr. 5, obr. 7 rez VII-VII skľučovadlom, označený na obr. 6, obr. 8 rez VIII-VIII skľučovadlom, označený na obr. 6 a obr. 9 rez IX-IX skľučovadlom označený na obr. 6.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Zariadenie na polohovo definované upnutie obrobku v pracovnom mieste obrábacieho stroja znázornené na výkresoch, obsahuje prvýkrát nosič 25 obrobku (obr. 1 až 3) a po druhé skľučovadlo 1 (obr. 5 až 9). Zatiaľ čo skľučovadlo 1 je určené na to, aby bolo upevnené v pracovnej oblasti obrábacieho zariadenia, slúži nosič 25 obrobku na uloženie obrábaného obrobku. Rozumie sa pritom, že pojmu „obrobok“ je potrebné rozumieť v najobecnejšom zmysle. Menovite môže ísť tiež o nástroj na obrábanie, napríklad elektródu na zvislý elektroerozívny stroj.

Vytvorenie nosiča 25 obrobku je zrejmé z obr. 1 až 3. Ako je vidieť menovite z obr. 1 a 3, pozostáva nosič 25 obrobku, vytvorený jednodielne, z vonkajšej časti 26 v podstate valcového alebo rúrkovitého tvaru ako aj v podstate prstencovej hornej časti 27. Vnútorný priemer vonkajšej časti 26 pritom zodpovedá približne vonkajšiemu priemeru dielu 4 hlavy skľučovadla 1, samozrejme s rozumnou vôľou, takže nosič 25 obrobku môže byť nasadený na skľučovadlo 1.

Vonkajšia časť 26 nosiča 25 obrobku je na svojej vnútornej ploche vybavená obvodovou prstencovou drážkou 28, ktorej obidve bočné steny sa kónický otvárajú smerom dovnútra. Inými slovami, táto prstencová drážka má v podstate prierez s tvarom písmena V. O tejto prstencovej drážke bude v nasledujúcom ešte zmienka.

Horná časť 27 nosiča 25 obrobku je vybavená kruhovým prstencovým osadením 29 vyčnievajúcim do vnútra vonkajšej časti 26. Stredný priemer tohto osadenia 29 pritom v podstate zodpovedá priemeru kružnice, na ktorej sú usporiadané štyri strediace čapy 22 dielu 4 hlavy. Čelná plocha osadenia 29 vyčnievajúca do vnútra vonkajšej časti 26 nosiča 25 obrobku sa rovinne brúsi a slúži ako Z-referencia, ktoré je určená na spolupôsobenie so skôr zmienenými plochými úsekmi 23 povrchu 24 dielu 4 hlavy. Ďalej sú v menovanej čelnej ploche osadenia 29 umiestnené štyri krížovo usporiadané prehĺbenia 30, o ktorých vytvorení bude v nasledujúcom ešte zmienka, a ktoré sú určené na spolupôsobenie so štyrmi strediacimi čapmi 22, ktoré vyčnievajú z povrchu 24 dielu 4 hlavy skľučovadla 1, ktoré bude ešte vysvetlené.

Aj keď sú v predchádzajúcom opisnom príklade uskutočnenia použité štyri strediace čapy 23 a štyri prehĺbenia 30 spolupôsobiace s týmito čapmi, rozumie sa, že je tiež možné použiť vždy tri, šesť, osem alebo väčší počet čapov 22 a prehĺbení 30, tvoriacich podmnožinu Hirthovo ozubenia tak, aby zaistili ustavovanie nosiča 25 obrobku do správnej polohy proti skľučovadlu 1 v smere X, Y a uhlovom smere.

Skľučovadlo, ktoré je určené na spolupôsobenie s takýmto nosičom 25 obrobku, je zrejmé na obr. 5 až 9. Ako je vidieť najmä z rezov na obr. 7 až 9, je upínacie puzdro vytvorené v podstate z troch dielov, zo základného elementu 2, stredného dielu 3 a dielu 4 hlavy. Základný element má v znázornenom príklade uskutočnenia tvar kruhového kotúča so stredovým otvorom 5, ktorého význam bude ešte vysvetlený. Stredný diel 3, ktorý je vybavený stredovým otvorom 6 tej istej svetlosti a ktorý má v podstate valcový, prípadne rúrkový tvar, je spojený so základným elementom 2 prostredníctvom skrutiek 7. Diel 4 hlavy, vybavený tiež stredovým otvorom 8 tej istej svetlosti, má v podstate hrncovitý, prípadne klobúkovitý tvar a má vnútorný priemer, ktorý je väčší ako vonkajší priemer stredného dielu 3. Diel 4 hlavy je spojený na jednej strane prostredníctvom skrutiek 9 so základným dielom 2 a na druhej strane prostredníctvom skrutiek 10 so stredným dielom 3. Konečne je diel 4 hlavy vybavený obvodovým osadením 20 nachádzajúcim sa pod vŕtaním 19, v povrchu ktorého je zapustené tesnenie 21.

V predchádzajúcom vysvetleným vytvorením vzniká nanajvýš tuhé a v ohybe tuhé teleso upínacieho puzdra, ktoré je možné ľahko rozobrať na účely údržby.

Horná plocha 24 dielu 4 hlavy je vybavená prvýkrát štyrmi vyčnievajúcimi strediacimi čapmi 22, ktoré majú v podstate hranolový tvar a sú usporiadané krížovo v okrajovej časti hornej plochy 24 dielu hlavy. Dva vzájomne protiľahlo ležiace strediace čapy 22 pritom určujú priebeh osi X, zatiaľ čo zostávajúce dva vzájomne protiľahlé strediace čapy definujú priebeh kolmo prebiehajúcej osi Y. Osi X a Y sa pretínajú v osi Z, prebiehajúcej kolmo na ne (obr. 7 až 9). Vždy aspoň obidve bočné plochy strediacich čapov ležiacich obvodovo proti sebe, sú pritom proti osi Z o niečo sklonené, ako to bude v nasledujúcom ešte vysvetlené.

Po druhé je horná plocha 24 dielu 4 hlavy vybavená štyrmi plochými úsekmi 23, ktoré sú v predloženom príklade umiestnené radiálne vždy medzi dvoma strediacimi čapmi 22, a ktoré sú oproti povrchu 24 hlavy 4 o niečo zvýšené. Tieto ploché úseky 23 slúžia ako Z-referencie, ako bude ďalej ešte vysvetlené.

Na obr. 4 je znázornený zväčšený, schematický detail rezu prehĺbením 30 a strediacimi čapmi 22. Prehĺbenie 30 je vytvorené ako dvojstupňová drážka a má dve osadenia 31a, 31b. Ako už bolo vysvetlené, sú stre

SK 287157 Β6 diace čapy 22 vytvorené mierne kónický, pretože vždy obidve obvodovo protiľahlé bočné plochy 22 a strediacich čapov 22 sú proti osi Z o niečo sklonené, v praxi o niekoľko stupňov, výhodne asi o 3° až 9°. Hrany 32a, 32b osadenia 31a, 31b vyčnievajúce proti vnútrajšku drážky 30 sú rozhodujúce na ustavovanie do správnej polohy, pretože ich vzájomný rozstup je o niečo menší ako šírka strediaceho čapu 22, merané medzi tými miestami, ktorých sa pri nosiči 25 obrobku upnutom vo skľučovadle 2 dotýkajú hrany 32a, 32b.

Vzájomné dimenzie skľučovadla 1 a nosiča 25 obrobku sú volené tak, že z nich vyplýva nasledujúci dôsledok: keď je nosič 25 obrobku nasadený voľne na skľučovadlo 1, zasahujú strediace čapy 22 do prehĺbenia 30, pričom sa bočné plochy 22a strediacich čapov 22 dostávajú do čiarového styku s hranami 32a, 32b osadenia 31a, 31b. Rovinné brúsené čelné plochy osadenia 29 nosiča 25 obrobku v tomto stave ešte nedosadajú na ploché úseky 23 skľučovadla, ktoré slúžia ako referencie a ktoré sú proti ploche 24 povrchu dielu 4 hlavy o niečo zvýšené. Skôr je v tomto stave medzi čelnou plochou osadenia 29 a povrchom úseku 23 medzera niekoľko stotín mm. Na druhej strane je ale ustanovenie nosiča 25 obrobku do správnej polohy proti skľučovadlu 1 obrobku do správnej polohy proti skľučovadlu 1 v smeroch X a Y, ako aj vo vzťahu k uhlovej polohe určené a uzatvorené.

Keď je teraz nosič 25 obrobku nasadený na skľučovadlo 1 a je ustanovený do správnej polohy v smere X/Y, ako aj vo vzťahu k uhlovej polohe, je ovládaný upínacím zariadením, ktoré bude v nasledujúcom ešte bližšie opísané tak, že nosič obrobku je tiahnutý proti upínaciemu puzdru, v praxi silou cca 2000 - 3000 N. Pôsobením tejto sily sú osadenia 31a, 31b v oblasti hrán 32a, 32b elasticky pretvorené a síce v takej miere, až povrch osadenia 29 nosiča 25 obrobku dosadne na c niečo zvýšený plochý úsek 23 skľučovadla 1. Tým je nosič 25 obrobku ustavený do správnej polohy proti skľučovadlu 1 tiež v smere Z.

Upínacia sila potrebná na vzájomné axiálne upnutie nosiča 25 obrobku a skľučovadla 1 je pri predloženom príklade uskutočnenia vytváraná nasledujúcim spôsobom.

Uvedenou diferenciou priemerov stredného dielu 3 a dielu 4 hlavy skľučovadla 1 je medzi týmito oboma elementmi vytvorený prstencový priestor 11, ktorý je utesnený prostredníctvom bližšie neznázomeného, na výkresoch (obr. 7 až 9) naznačeného tesnenia. Vnútri prstencového priestoru 11 je uložený prestencový piest 12 takým spôsobom, že je posuvný v smere osi Z skľučovadla 1. Prstencový piest 12 je vybavený väčšími počtom slepých dier 13, ktoré sú usporiadané rovnomerne rozdelene pozdĺž jeho obvodu a sú určené na uloženie upínacích pružín. Upínacie pružiny 14 sa opierajú o spodnú plochu dielu 4 hlavy a majú snahu tlačiť prstencový piest 12 smerom dole. Ďalej je prstencový piest 12 vybavený vonkajšou obvodovou drážkou, ktorej spodná bočná stena je zošikmená so spádom smerom von. Táto drážka 15 slúži na čiastočné uloženie väčšieho počtu upínacích guľôčok 18.

Pod prstencovým piestom 12 zostáva voľný priestor 16, ktorý je spojený s pripojovacím vŕtaním 17, ktoré je vytvorené v základnej doske. Týmto pripojovacím vŕtaním 17 môže byť prstencový priestor 16 plnený tlakovými vzduchom, ktorý pôsobí na prstencový piest 12 a pohybuje ním smerom hore proti pôsobeniu pružín 14.

Diel 4 hlavy je vybavený väčším počtom radiálnych vŕtaní 19, ktoré priemerom zodpovedajú v podstate priemeru upínacích guľôčok 18 a sú určené na ich uloženie. Výšková poloha vŕtania 19 a výšková poloha obvodovej drážky 15 sú pritom vzájomne zladené takým spôsobom, že sa upínacie guľôčky 18 nasadené vo vŕtaniach 19 môžu, pokiaľ je tlakovým vzduchom zaťažovaný prstencový piest 14 presunutý do svojej hornej mŕtvej polohy, zasunutý do obvodovej drážky 15 a síce tak ďaleko, že už nevyčnievajú cez vonkajší obvod hlavy 4 dielu.

Axiálna poloha prstencovej drážky 28, to znamená výšková poloha proti osi Z, je stanovená takým spôsobom, že, ako je schematicky naznačené na obr. 3, guľôčky 18 môžu byť zasunuté do drážky 28, pokiaľ je nosič obrobku 25 voľne nasadený na skľučovadle 1, a síce tak, že guľôčky 18 sú proti axiálne prebiehajúcej rovine symetrie S-S prstencovej drážky 28 o niečo presadené smerom dole. Inak povedané: pri nosiči 25 obrobku nasadenom voľne na skľučovadle 1 sa nachádza rovina symetrie S-S (obr. 3) o niečo nad stredom guľôček 18 nasadených vo vŕtaniach 19 stredného dielu 3.

Axiálna poloha prstencovej drážky 28 v nosiči 25 obrobku je určená takým spôsobom, že sa upínacie guľôčky 18 skľučovadla 1, môžu, pokiaľ je nosič 25 obrobku voľne nasadený na skľučovadlo 1, zasunúť do drážky 28, pričom sa rovina symetria S-S prstencovej drážky 28 nachádza o niečo nad stredom upínacích guľôčok 18 nasadených do vŕtania 19 stredného dielu 3. Aby sa na druhej strane vôbec umožnilo voľné nasadenie nosiča 25 obrobku na skľučovadlo 1, musia sa upínacie guľôčky 18 skľučovadla 1 nachádzať v svojej zasunutej polohe. Toto sa deje tým (porovnaj obr. 7 až 9), že prstencový priestor 16 pod prstencovým piestom 12 je zaťažovaný tlakovým vzduchom, takže sa prstencový piest 12 pohybuje proti sile pružín 14 smerom hore. Tým sa dostane prstencová drážka 15 v prstencovom pieste 12 do polohy vyrovnanej na guľôčky 18, takže tieto sa môžu zasunúť do drážky 15 a nevyčnievajú nad povrch stredného dielu 3 skľučovadla 1.

Potom, čo sa nasadí nosič 25 obrobku na skľučovadlo 1 a je ustavený do správnej polohy v smere X/Y, ako aj vo vzťahu k uholovej polohe, je pretlak v prstencovom priestore 16 odbúraný, takže sa prstencový piest 12 pôsobením pružín 14 pohybuje smerom dole. Tým sú upínacie guľôčky 18 zatlačené do prstencovej drážky 28 nosiča 25 obrobku. Skôr vysvetlenou, o niečo asymetrickou kľudovou polohou medzi guľôčkami a prstencovou drážkou 28 a vytvorením tejto drážky s prierezom v tvare písmena V, je nosič 25 obrobku tiahnutý proti skľučovadlu 1, takže, ako bolo skôr vysvetlené, dosadá povrch osadenia 29 nosiča 25 obrobku na o niečo zdvihnuté ploché úseky 23 skľučovadla 1. Tým je nosič 25 obrobku ustavený do správnej polohy proti skľučovadlu 1 tiež v osi Z a postup upínania je ukončený.

Z predchádzajúcich vysvetlení vyplýva, že upínacia sila pôsobiaca rovnobežne s osou Z je prenášaná upínacími guľôčkami 18 na nosič obrobku 25 s upínacím účinkom, a síce, v predloženom príklade, „na dvanásť miest rozmiestených na obvode stredného dielu 3 skľučovadla 1. Inými slovami, celková upínacia sila vykonaná na nosič 25 obrobku sa sčíta z dvanástich jednotlivých čiastočných komponentov upínacej sily, z ktorých je každá prenášaná jednou z guľôčok 18. Pritom sa čiara pôsobenia týchto čiastočných komponentov upínacej sily nachádza na valcovej plastovej ploche MF (obr. 7 až 9), ktorá podľa zvoleného dimenzovania skľučovadla 1 a nosiča 25 obrobku ako aj v závislosti od exaktnej polohy strediacich čapov 22, prehĺbení 30 a povrchu osadenia 29, prebieha týmito elementmi 22,30, 29, teda tieto pretína, alebo prebieha bezprostredne vedľa týchto elementov, výhodne o niečo na vonkajšku.

Inými slovami, upínacie zariadenie zahŕňa upínacie orgány, ktorých línie pôsobenia upínacej sily ležia v podstate na oblasti alebo v oblasti myslenej valcovej plášťovej plochy MF paralelnej s osou Z a pretínajúcej prvé polohovacie prostriedky a druhé polohovacie prostriedky.

Tým je zaistené, že upínacia sila pôsobí tam, kde je vlastne potrebná, čo navyše prispieva na to, že inak vznikajúce ohybové namáhania nosiča obrobku môžu byť drasticky redukované, prípadne vylúčené. Ďalej sú klopné momenty vznikajúce počas obrábania obrobku zachycované podstatne lepšie, ako v prípade obvyklého centrálneho upínania.

Rozumie sa, že prstencový piest 12 môže byť miesto tlakovým vzduchom ovládaný tiež hydraulicky.

Konečné tvarovanie prehĺbení 30 v nosiči 25 obrobku sa deje výhodne plastickým pretvorením, napríklad lisovaním. Tým môže byť tiež pri sériovej výrobe dosiahnutá veľmi vysoká presnosť. Masívne strediace čapy 22 s nepatrne sklonenými bokmi zaisťujú v spojení s prehĺbeniami 30, do ktorých zasahujú, prenášanie veľmi vysokých krútivých momentov.

Na stabilitu a tuhosť systému upínacie puzdro-nosič obrobku v upnutom stave prispieva tiež okolnosť, že nosič obrobku vrátane svojich strediacich elementov pôsobiacich v smeroch X, Y, Z a uhlovom smere, je vytvorený z jedného dielu. Hlavné diely skľučovadla 1 sú uzatvorené v podstate hmcovitým, prípadne klobúkovitým tvarom nosiča obrobku 25, čím sú najmä strediace elementy 22, 23, 30 dobre chránené pred znečistením. Táto ochrana je ešte zlepšená tesnením 21 (porovnaj obr. 7 až 9) na hornej strane osadenia 20, na ktorú dosadá spodná čelná hrana vonkajšej časti 26 nosiča 25 obrobku.

V úvode vysvetlené stredové otvory 5, 6 a 8 v základnom elemente 2, strednému dielu 3 a dielu 4 hlavy skľučovadla 1 umožňujú v spojení s generelne prstencovým vytvorením nosiča 25 obrobku upínanie a obrábanie podlhovastých obrobkov. Do uvedených otvorov môžu byť umiestnené napríklad listy alebo lopatky turbíny, aby sa mohol obrábať takzvaný „stromček“ turbínových lopatiek.

Pokiaľ sa môže od stredových otvorov upínacieho zariadenia upustiť, ponúka sa možnosť upraviť centrálne usporiadané upínacie zariadenie tak, aby sa upínacia sila vykonávaná na nosič 25 obrobku mohla ešte zvýšiť, alebo tiež centrálne priradiť druhy, nezávislý upínací systém známeho druhu, ktorý by potom bol vhodný na upínanie menších obrobkov.

Claims (17)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Zariadenie na polohovo definované upnutie obrobku v pracovnej oblasti obrábacieho stroja, so skľučovadlom (1) na upevnenie v pracovnej oblasti obrábacieho stroja, s nosičom (25) obrobku nasadeným na skľučovadlo (1) a pevne na ňom upnuteľným, s prvými polohovacími prostriedkami na skľučovadle (1) a s druhými polohovacími prostriedkami na nosiči (25) obrobku na spoločné pôsobenie v pároch ako smerovacie elementy na ustavenie nosiča (25) obrobku v troch vzájomne kolmo prebiehajúcich súradnicových osách (X, Y, Z), ako tiež s uhlovo presným sklonom proti skľučovadlu (1), a s upínacím zariadením, ktorého upínacia sila drží nosič obrobku na skľučovadle v polohe stanovenej polohovacími prostriedkami, vyznačujúce sa tým, že prvé polohovacie prostriedky zahŕňajú kónické strediace čapy (22) a druhé polohovacie prostriedky zahŕňajú prehĺbenia v tvare dvojstupňovej drážky (30), ktorá má dve osadenia (31a, 31b), ktorých hrany (32a, 32b) vystupujúce do vnútra drážky (30) majú vzájomnú vzdialenosť, ktorá je menšia ako šírka strediaceho čapu (22), merané medzi miestami, ktoré sa dotýkajú hrán (32a, 32b) pri nosiči (25) upnutom v skľučovadle (1), a že upínacie zariadenie zahŕňa upínacie orgány, ktorých línie pôsobenia upínacej sily ležia v podstate na oblasti alebo v oblasti myslenej valcovej plášťovej plochy (MF) paralelnej s osou Z a pretínajúcej prvé polohovacie prostriedky a druhé polohovacie prostriedky.
2. 2. Zariadenie podľa nároku 1,vyznačujúce sa tým, že strediace čapy (22) sú usporiadané na okraji hornej plochy skľučovadla (1), pričom vždy aspoň dve obvodovo protiľahlé bočné plochy (22a) strediacich čapov (22) sú sklonené proti osi Z.
3. 3. Zariadenie podľa nároku 2, vyznačujúce sa tým, že sklon bočných plôch (22a) je v rozsahu od 3° do 9°.
4. 4. Zariadenie podľa nároku 1,vyznačujúce sa tým, že prvé polohovacie prostriedky ďalej zahŕňajú zvýšené ploché úseky (23) rozkladajúce sa až k okraju povrchu skľučovadla (1).
5. 5. Zariadenie podľa jedného, z nárokov 1 až 4, vyznačujúce sa tým, že prehĺbenia v tvare dvojstupňovej drážky (30) sú vytvorené v osadení (29) hornej časti (27) nosiča (25) obrobku, ktoré vyčnieva do vnútri nosiča (25) obrobka prevedeného v podstate v tvare, dutého valca, pričom ich poloha korešponduje s polohou strediacich čapov (22) na skľučovadle (1).
6. 6. Zariadenie podľa nároku 5, vyznačujúce sa tým, že druhé polohovacie prostriedky ďalej zahŕňajú oblasti povrchu tohto osadenia (29), obrobené do roviny, ktoré sú určené na dosadnutie na zvýšené ploché úseky (23) na hornej strane skľučovadla (1).
7. 7. Zariadenie podľa nároku 1,vyznačujúce sa tým, že línie pôsobenia upínacích síl upínacich orgánov ležia vonku myslenej valcovej plášťovej plochy (MF), paralelnej s osou Z, pretínajúcej prvú polohovacie prostriedky a druhé polohovacie prostriedky.
8. 8. Zariadenie podľa nároku 1 alebo 7, vyznačujúce sa tým, že obsahuje v podstate valcové skľučovadlo (1) a nosič (25) obrobku v podstate v tvare dutého valca, pričom upínacie orgány zahŕňajú upínacie guľôčky (18) usporiadané rozdelene na obvode skľučovadla (1), ktoré sú určené na spoločné pôsobenie s obvodovou prstencovou drážkou (28) usporiadanou vo vnútornej ploche nosiča (25) obrobku.
9. 9. Zariadenie podľa nárokov la 8, vyznačujúce sa tým, že upínacie zariadenie obsahuje pružinou zaťažený prstencový piest (12), ktorý je usporiadaný axiálne pohyblivo v prstencovom priestore (11) skľučovadla (1), a na ktorý dosadajú upínacie guľôčky (18) na radiálne zatlačovanie upínacích guľôčok (18) do obvodovej prstencovej drážky (28) nosiča (25) obrobku.
10. 10. Zariadenie podľa nároku 9, vyznačujúce sa tým, že prstencový piest (12) je usporiadaný presuvne pneumaticky alebo hydraulicky medzi účinnou polohou, v ktorej sa nachádza pod pôsobením pružín (14) na zatlačovanie upínacích guľôčok (18) do obvodovej prstencovej drážky (28) nosiča (25) obrobku a pokojovou polohou, v ktorej sú upínacie guľôčky (18) odľahčené.
11. 11. Zariadenie podľa nároku 10, vyznačujúce sa tým, že prstencový piest (12) má obvodovú prstencovú drážku (15) na zasunutie guľôčok (18) pri prstencovom pieste (12) v pokojovej polohe.
12. 12. Zariadenie podľa jedného z nárokov 8 až 11,vyznačujúce sa tým, že upínacie guľôčky (18) sú zasunuté do radiálnych otvorov (19) rovnomerne usporiadaných na obvode skľučovadla (1).
13. 13. Zariadenie podľa jedného z nárokov 8 až 12, vyznačujúce sa tým, že má dvanásť upínacích guľôčok (18).
14. 14. Zariadenie podľa jedného z nárokov 8 až 13,vyznačujúce sa tým, že obvodová prstencová drážka (28) nosiča (25) obrobku má v podstate prierez tvaru písmena V.
15. 15. Zariadenie podľa jedného z nárokov 8 až 14, vyznačujúce sa tým, že rovina (S-S) symetrie obvodovej prstencovej drážky (28) v nosiči (25) obrobku sa nachádza v axiálnom smere nad stredmi upínacích guľôčok (18) vložených do vŕtaní (19) skľučovadla (1) na zasunutie upínacích guľôčok (18) skľučovadla (1) do prstencovej drážky (28), keď je nosič (25) obrobku nasadený voľne na skľučovadlo (1).
16. 16. Zariadenie podľa jedného z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúce sa tým, že skľučovadlo (1) má v podstate valcový tvar a nosič (25) obrobku má v podstate tvar dutého valca uzatvoreného jednostranne kruhovým prstencom, pričom skľučovadlo (1) je v upnutom stave zariadenia obklopené nosičom (25) obrobku.
17. 17. Zariadenie podľa jedného z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúce sa tým, že tak skľučovadlo (1), ako aj nosič (25) obrobku, majú stredové otvory (5, 6, 8) na umiestnenie pozdĺžnych obrobkov.