CZ2022192A3 - Pneumatický svěrák pro CNC obráběcí centra - Google Patents

Abstract

Pneumatický svěrák pro CNC obráběcí centra obsahuje tělo (1) připojitelné ke stolu obráběcího centra a opatřené dvojicí posuvných čelistí (6) umístěných na pohybovém šroubu (4). V těle (1) svěráku je umístěn pneumatický rotační motor (2) spojený přes převodovku (3) s pohybovým šroubem (4). Posuvné čelisti (6) jsou opatřeny tlakovým olejem roztahovatelnými vložkami (7) pro vytvoření třecího spoje s výměnnými čelistmi (5). Roztahovatelné vložky (7) jsou propojeny s pístem (8) a talířovými pružinami integrovanými v posuvných čelistech (6). Pohybový šroub (4) je s výhodou opatřen levým a pravým závitem pro posouvání s levou a pravou posuvnou čelistí (6) proti sobě. Tělo (1) svěráku je ve výhodném provedení osazeno teleskopickými kryty (12) proti vniknutí hrubých nečistot. Pneumatický svěrák je opatřen upínkami a/nebo upínacími čepy (13) pro upnutí na stole obráběcího centra.

Description

Pneumatický svěrák pro CNC obráběcí centra

Oblast techniky

Vynález se týká pneumatického svěráku pro CNC obráběcí centra obsahujícího tělo připojitelné ke stolu obráběcího centra, opatřené dvojicí posuvných čelistí umístěných na pohybovém šroubu s levým a pravým závitem. Řešení se týká automatizace upínání pro CNC obráběcí stroje.

Dosavadní stav techniky

V současné době je celkem široká nabídka různých verzí a velikostí manuálních svěráků pro obráběcí stroje. Pro hrubovací operace je zapotřebí robustního svěráku, který zajistí tuhé a bezpečné upnutí polotovaru nebo obrobku. Pro přesné upínání při výrobě precizních dílců je zase zapotřebí velice přesného zpracování a návrhu těchto svěráků. V důsledku omezeného počtu technicky zdatných pracovníků se v současné době začínají prosazovat automatizační zařízení pro sériovou i kusovou výrobu. Kusová výroba má své specifika především v pohledu na pružnost seřízení na jiný typ výroby.

Na trhu jsou v nabídce hydraulicky pneumatické bloky, které lze použít do těchto úloh. Omezení mají však v přestavbě na jiný druh výrobku, a především rozsah upínací síly na velmi omezeném zdvihu.

Většinou se jedná o poměrně jednoduché konstrukce vhodné pro automatizaci, ale jen pro konkrétní vyráběný díl. Čelisti se musí měnit manuálně obsluhou stroje. Zdvih čelistí je většinou malý. U pneumatické verze je obvykle nedostatečná upínací síla pro těžší obrábění.

Rovněž existují klasické manuální svěráky, ale tyto nejsou vhodné pro dané účely.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky jsou do značné míry odstraněny pneumatickým svěrákem pro CNC obráběcí centra obsahujícím tělo připojitelné ke stolu obráběcího centra, opatřené dvojicí posuvných čelistí umístěných na pohybovém šroubu, podle tohoto vynálezu. Jeho podstatou je to, že v těle je umístěn pneumatický rotační motor spojený přes převodovku s pohybovým šroubem a posuvné čelisti jsou opatřeny tlakem oleje roztahovatelnými vložkami pro vytvoření třecího spoje s výměnnými čelistmi, přičemž roztahovatelné vložky jsou propojeny s pístem a dále jsou opatřeny talířovými pružinami integrovanými v posuvných čelistech.

Pohybový šroub může být s levým a pravým závitem pro pohyb posuvných čelistí proti sobě, nebo pouze s jedním závitem pro pohyb pouze jedné čelisti, přičemž druhé je nepohyblivá.

Tělo svěráku je s výhodou protkané kanálky pro čištění dosedacích ploch mezi posuvnými čelistmi a výměnnými čelistmi a může být osazeno teleskopickými kryty proti vniknutí hrubých nečistot.

Pneumatický svěrák je ve výhodném provedení osazen čidly koncové polohy pro informaci o poloze upínacích posuvných čelistí a nepřímým odměřováním pro získání polohy rozevření posuvných čelistí, která jsou propojena s nadřazeným výpočetním zařízením obráběcího centra.

Pneumatický svěrák je opatřen upínkami a/nebo upínacími čepy pro upnutí na stole obráběcího centra.

- 1 CZ 2022 - 192 A3

Svěrák se na první pohled příliš neliší od klasického manuálního. U přihlašovaného řešení se podařilo kompaktně zabudovat pneumatický rotační motor v těle svěráku, který skrze převodovku otáčí pohybovým šroubem a obvykle skrze levý a pravý závit posouvá s levou a pravou posuvnou čelistí. Jedná se tedy o samostředicí svěrák. Na těchto posuvných čelistech jsou umístěné kalené vložky, které jsou roztahovány tlakem oleje a vzniká tak třecí spoj mezi povrchem vložky a nasazenou výměnnou čelistí. Potřebný tlak je generován pístem působícím na olej a dále je dán talířovými pružinami integrovanými v posuvných čelistech. Tímto se dají upnout a odepnout výměnné čelisti, které můžou být upraveny na konkrétní polotovar či tvar obrobku. Odtlakování vložek pro výměnu výměnných čelistí probíhá ve spodní úvrati posuvných čelistí, kdy upínací síla je převedena na deformaci talířových pružin a při poklesu tlaku oleje lze výměnné čelisti jednoduše vyměnit. Pro plnou automatizaci lze využít průmyslového robota, který výměnné čelisti může vyměnit za jiné a nepotřebné uložit do zásobníku pro další použití.

Tělo svěráku je protkané několika kanálky pro čištění dosedacích ploch při automatizované výměně. Toto je nutná podmínka pro spolehlivost a přesnost celé výrobní buňky. Proto je i tělo osazeno teleskopickými kryty proti vniknutí hrubých nečistot. Pro informaci o poloze upínacích posuvných čelistí je svěrák osazen čidly koncové polohy a nepřímým odměřováním pro získání polohy, tj. rozevření posuvných čelistí, které komunikují s nadřazeným výpočetními zařízeními výrobní buňky nebo CNC stroje. Pohybový šroub je uložen ve středovém pouzdru s valivými elementy, kde je dostatečně krytován kvůli vniknutí nečistot. V případě výpadku stlačeného vzduchu je možné povolovat a utahovat svěrák ručně pomocí šestihranného klíče.

Svěrák dle tohoto vynálezu neztrácí nic z jednoduchosti obsluhy a dá se použít i do automatizace výrobních procesů.

Svěrák je koncipovaný jako bezobslužný pro člověka. Z tohoto důvodu i vznikl, protože je tlak na plně automatizované výrobní buňky. Je dimenzovaný na min. 200 tisíc výrobních cyklů. V případě potřeby lze použít i pro manuální obsluhu člověkem, který ho ovládá klasickým pneumatickým ventilem. Výhodou je také využití stlačeného vzduchu, který je k dispozici v jakékoliv výrobní firmě a je ekologický v porovnání s například hydraulickým olejem.

Objasnění výkresů

Pneumatický svěrák pro CNC obráběcí centra podle tohoto technického řešení bude podrobněji popsán na konkrétních příkladech provedení s pomocí přiloženého výkresu, kde na obr. 1 je znázorněn v axonometrickém pohledu příkladný svěrák v rozloženém stavu.

Příklad uskutečnění vynálezu

Příkladný pneumatický svěrák pro CNC obráběcí centra obsahuje tělo 1 připojitelné ke stolu obráběcího centra, opatřené dvojicí posuvných čelistí 6 umístěných na pohybovém šroubu 4 s levým a pravým závitem umístěným ve středovém pouzdru 10 těla 1. V těle 1 je dále umístěn pneumatický rotační motor 2 spojený přes převodovku 3 s pohybovým šroubem 4. Posuvné čelisti 6 jsou opatřeny tlakem oleje roztahovatelnými vložkami 7 pro vytvoření třecího spoje s výměnnými čelistmi 5. Roztahovatelné vložky 7 jsou propojeny s pístem 8 a jsou opatřeny talířovými pružinami integrovanými v posuvných čelistech 6. Tělo 1 svěráku je protkané kanálky pro čištění dosedacích ploch mezi posuvnými čelistmi 6 a výměnnými čelistmi 5. Tělo 1 je dále osazeno teleskopickými kryty 12 proti vniknutí hrubých nečistot. Pneumatický svěrák je osazen čidly 11 koncové polohy pro informaci o poloze upínacích posuvných čelistí 6 a nepřímým odměřováním 14 pro získání polohy rozevření posuvných čelistí 6, která jsou propojena s nadřazeným výpočetním zařízením obráběcího centra. Pneumatický svěrák je opatřen upínkami a/nebo upínacími čepy 13 pro upnutí na stole obráběcího centra.

- 2 CZ 2022 - 192 A3

Při použití je pneumatický svěrák upínkami nebo upínacími čepy 13 upnut na stole CNC frézky. Zdroj tlakového vzduchu je přiveden buď skrze vývodky ve stolu stroje, nebo externím připojením pomocí pružných spirálových hadic, který je ovládán nadřazeným výpočetním zařízením nebo řídicím systémem robota. Obslužný robot má zásobník polotovarů, tj. obrobků, které vkládá do svěráku a spouští výrobní cyklus CNC stroje. V případě seřízení na jiný typ výroby využije zásobník výměnných čelistí 5, které jsou již upraveny na konkrétní polotovar obrobek. Výrobní buňku je možné rozšířit o zásobník úchopných hlavic kvůli rozměrovým a tvarovým odlišnostem polotovarů - obrobků. Nastavení upínací síly lze řídit pomocí škrticího ventilu 9 a polohu posuvných čelistí 6 odměřovat skrze nepřímé odměřování 14 pro nastavení konkrétního rozměru upnutí. Jak již bylo zmíněno, hlavní výhodou je možnost využití plného rozsahu upínací síly v celém pracovním zdvihu svěráku. Tímto lze získat plně automatickou výrobní buňku s CNC strojem pro kusovou a sériovou výrobu s automatickým seřízením na jiný typ výroby. Samozřejmě v rámci rozměrových, hmotnostních limitů všech zúčastněných strojů a jejich periferií.

Řešení je vhodné pro svěráky šíře cca 125 mm a umí vyvinout upínací sílu v rozmezí od 10 d 35 KN v celé délce zdvihu. V kombinaci s automatizovanou výměnou výměnných čelistí 5 pomocí průmyslového robotu lze získat řešení pro pružně automatizovatelné upínání různorodých obrobků a polotovarů. Vše silově ovládané pneumaticky s běžným dílenským rozvodem stlačeného vzduchu.

Příkladné rozměry pneumatického svěráku jsou: šířka 12 mm, délka 330 mm, výška 130 mm a hmotnost cca 30 kg. Pneumatický svěrák má upínací sílu v celé délce zdvihu, tj. od 0 do přibližně 150 mm.

Pneumatický svěrák je možné využít u výrobní buňky, která obsahuje nadřazený řídicí systém pro řízení toku zakázek a fronty práce, manipulátor nebo průmyslový robot, CNC obráběcí stroj s velkým zásobníkem nástrojů, zásobník polotovarů nebo výměnných palet, zásobník výměnných čelistí pro svěrák a zásobník technologických a úchopných hlavic pro manipulátor nebo průmyslový robot.

Výrobní buňka řízená nadřazeným řídicím systémem nebo PLC je automatizované pracoviště pro možnost pružného přeseřízení na jiný typ výrobku. Jako hlavní prvek slouží CNC obráběcí stroj, který provádí hlavní výrobní úkon. Zbývající periferie slouží pro možnost plně automatické změny výroby na úrovni obrobek - zásobník polotovarů nebo výměnných palet, nástroj velkokapacitní zásobník nástrojů CNC stroje, upínač - automatický svěrák s automatizovanou výměnnou upínacích čelistí pomocí manipulátoru, NC program - vnitřní paměť výrobních programů v nadřazeném řídicím systému a jejich volání dle fronty práce. Vše musí být logicky sladěno a kontrolováno. Musí být zajištěn efektivní odvod třísek a nečistot z prostoru obráběcího stroje. Tvarový limit se bude odvíjet především od způsobu upnutí a tvaru výměnných čelistí svěráku, uložených v zásobníku. Nutnou podmínkou spolehlivého provozu je detailní příprava a simulace celého výrobního cyklu na úrovní elektronického dvojčete.

V podstatě jedinou podmínkou pro spolehlivý chod je nutnost přimazávat stlačený vzduch a v určitých intervalech provádět čištění funkčních ploch. Jedná se o velmi univerzální řešení, které je možné využít pro pružnou automatizovanou výrobní buňku.

Průmyslová využitelnost

Pneumatický svěrák pro CNC obráběcí stroje najde uplatnění jako součást automatizovaných výrobních buněk s CNC obráběcími stroji s možností automatizovaného přeseřízení na jiný typ výroby bez zásahu obsluhy.

Claims (6)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Pneumatický svěrák pro CNC obráběcí centra obsahující tělo (1) připojitelné ke stolu obráběcího centra, opatřené dvojicí posuvných čelistí (6) umístěných na pohybovém šroubu (4), vyznačující se tím, že v těle (1) svěráku je umístěn pneumatický rotační motor (2) spojený přes převodovku (3) s pohybovým šroubem (4) a posuvné čelisti (6) jsou opatřeny roztahovatelnými vložkami (7) pro nasazení výměnných čelistí (5) a jejich uchycení pomocí třecího spoje, přičemž pro roztahování roztahovatelných vložek (7) tlakem oleje jsou tyto propojeny s pístem (8).
2. 2. Pneumatický svěrák podle nároku 1, vyznačující se tím, že pohybový šroub (4) je opatřen levým a pravým závitem pro posouvání s levou a pravou posuvnou čelistí (6) proti sobě.
3. 3. Pneumatický svěrák podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že tělo (1) svěráku je protkané kanálky pro čištění dosedacích ploch mezi posuvnými čelistmi (6) a výměnnými čelistmi (5).
4. 4. Pneumatický svěrák podle kteréhokoli z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že tělo (1) svěráku je osazeno teleskopickými kryty (12) proti vniknutí hrubých nečistot.
5. 5. Pneumatický svěrák podle kteréhokoli z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že je osazen čidly (11) koncové polohy pro informaci o poloze posuvných čelistí (6) a nepřímým odměřováním (14) pro získání polohy rozevření posuvných čelistí (6), která jsou propojena s nadřazeným výpočetním zařízením obráběcího centra.
6. 6. Pneumatický svěrák podle kteréhokoli z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že je opatřen upínkami a/nebo upínacími čepy (13) pro upnutí na stole obráběcího centra.