(13) B1 PL B1. (73) U praw niony z patentu: Centrum Badawczo-Konstrukcyjne Obrabiarek, Pruszków, PL

Transkrypt

1 R Z E C Z P O S P O L IT A ( 12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) P O L S K A (13) B1 (21) N um er zgłoszenia: (51) IntC l5: B23Q 23/00 U rz ą d P a te n to w y (22) D ata zgłoszenia: R z e c z y p o s p o lite j P o lsk ie j (54)Induktosynowy przyrząd pomiarowy do sprawdzania dokładności pozycjonowania obrabiarki (43)Z głoszenie ogłoszono: B U P 07/90 (73) U praw niony z patentu: Centrum Badawczo-Konstrukcyjne Obrabiarek, Pruszków, PL (72)T w órca w ynalazku: Zdzisław Chlewiński, Warszawa, PL (45)O u dzieleniu patentu ogłoszono: W U P 07/92 PL B1 (57) 1. Induktosynowy przyrząd pom iarowy do sprawdzania dokładności pozycjonowania obrabiarki, zawierający liniał pom iarowy i głowicę odczytow ą, znamienny tym, że wyposażony jest w belkę pom iarow ą (1), do której zam ocowane są liniały induktosyna (3) przykryte osłoną (5) oraz kostka zaczepowa (8) współpracująca z zaczepem sprężystym (9) głowicy (2), a na końcu belki (1) zamocowany jest zespół prowadnicowy(6) współpracujący z elementami prowadnicowymi (7) głowicy (2), przy czym do głowicy (2) przytwierdzony jest suwak induktosyna (4) oraz mechanizm do sprzęgania jej z zespołem obrabiarki złożony z przegubu kulowego (10) oraz zespołu ram ion wahliwych (11, 12) połączonych listwą (13) śruby zaciskowej (14). Fig 1

2 Induktosynowy przyrząd pomiarowy do sprawdzania dokładności pozycjonowania obrabiarki Zastrzeżenia patentowe 1. Induktosynowy przyrząd pom iarowy do sprawdzania dokładności pozycjonowania obrabiarki, zawierający liniał pom iarowy i głowicę odczytową, znamienny tym, że wyposażony jest w belkę pom iarową (1), do której zamocowane są liniały induktosyna (3) przykryte osłoną (5) oraz kostka zaczepowa (8) współpracująca z zaczepem sprężystym (9) głowicy (2), a na końcu belki (1) zamocowany jest zespół prowadnicowy (6) współpracujący z elementami prowadnicowymi (7) głowicy (2), przy czym do głowicy (2) przytwierdzony jest suwak induktosyna (4) oraz mechanizm do sprzęgania jej z zespołem obrabiarki złożony z przegubu kulowego (10) oraz zespołu ram ion wahliwych (11,12) połączonych listwą (13) śruby zaciskowej (14). 2. Induktosynow y przyrząd według zastrz. 1, znamienny tym, że do korpusu głowicy (2) zamocowany jest sztywno pierścień (15) z gniazdem stożkowym, w którym umieszczona jest kula (16), a na kuli osadzony jest wahliwie pierścień oporow y (17) utrzymywany w pozycji sw obodnej przez wkręty (18) wkręcone w korpus głowicy (2) oraz osadzone są w tej głowicy wsporniki (19) wahliwych ram ion (11,12). 3. Induktosynow y przyrząd według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że osie obrotu ram ion wahliwych (11,12) są wzajemnie prostopadłe i przecinają się w środku kuli (16). * * * Przedmiotem wynalazku jest induktosynowy przyrząd pom iarowy do spraw dzania dokładności pozycjonow ania obrabiarki. Znane są przetw orniki fotoelektryczne stosowane do wymienionego celu. Firm a Heidenhain (RFN ) produkuje całą gamę takich przyrządów o zakresach pomiarowych od 170 mm do 2 mm i dokładności od ± 1μm do ± 3 μm. W ykonane są w formie układu otwartego lub zabudowanego. W pierwszym przypadku liniał pom iarowy i głowica odczytowa mocowane są niezależnie do odpowiednich zespołów maszyny, w drugim natom iast - liniał całkowicie osłonięty jest obudow ą, a głowica prow adzona jest w korpusie urządzenia. Znane jest również urządzenie o wymienionym przeznaczeniu opracowanie w Polsce przez Koprotech. Zawiera ono liniał grzebieniowy i głowicę z czujnikiem indukcyjnym. Rozmieszczone na liniale kostki podziałowe umożliwiają pom iar wyłącznie w określonych, ustalonych punktach zakresu pom iarow ego, co jest zasadniczą wadą tego urządzenia. Dotychczas znane przyrządy do badania dokładności pozycjonowania obrabiarek wymagają precyzyjnego m ontażu na obrabiarce. O dpow iednie tolerancje ustaw ienia liniału i głowicy odczytowej wynoszą: w mierze liniowej - od 0,05 do 0,2 mm, a w kątowej - do 0,5. Zm usza to użytkow nika do wykonyw ania dokładnych w sporników łączących przyrząd pom iarow y z o b rabiarką oraz wydłuża i czyni uciążliwym proces ustaw iania i m ocow ania urządzenia na obrabiarce. Celem wynalazku jest opracowanie przyrządu pom iarowego przeznaczonego do badania dokładności pozycjonowania obrabiarek umożliwiającego łatwy i szybki m ontaż na obrabiarce przy zachow aniu wysokiej dokładności pom iaru. Przyrząd według wynalazku składa się z belki pom iarowej i głowicy odczytowej. Na belce zam ocow ane są liniały induktosyna, w ilości odpow iadającej zakładanem u zakresowi pom iarowemu, a suwak induktosyna przytwierdzony jest do korpusu głowicy. Liniały przykryte są osłoną. Na końcu belki znajduje się zespół prowadnicowy do wstępnego pozycjonowania głowicy, z którym współpracują elementy prowadnicowe zamocowane do korpusu głowicy. Na belce znajduje się kostka zaczepowa, z którą współpracuje, w czasie pozycjonow ania głowicy w prowadnicach belki i wysuwania jej z prowadnic, zaczep sprężysty zamocowany do głowicy odczytowej. Na głowicy zam ontow any jest m echanizm do sprzęgania jej z elem entem łącznikow ym o brabiarki,

3 który składa się z przegubu kulowego oraz zespołu ram ion wahliwych połączonych listwą śruby zaciskowej. D o korpusu głowicy zamocowany jest sztywno pierścień z gniazdem stożkowym, w którym umieszczona jest kula stalowa. Na kuli osadzony jest wahliwie pierścień oporowy utrzymywany w pozycji swobodnej przez wkręty wkręcone w korpus głowicy na taką głębokość, aby pomiędzy łbam i wkrętów i ściankam i nawierceń w pierścieniu oporowym pozostał odpowiedni luz. W korpusie głowicy osadzone są również wsporniki wahliwych ram ion. Osie obrotu ram ion wahliwych są wzajemnie prostopadłe i przecinają się w środku kuli. Przyrząd pom iarow y według wynalazku umożliwia bezstykową współpracę belki pom iarowej z głowicą odczytow ą zapew niając wysoką dokładność i pow tarzalność pom iaru. Zastosowanie induktosynów umożliwia współpracę przyrządu z elektronicznym wskaźnikiem cyfrowym posiadającym wyjście cyfrowe. Pozwala to rejestrow ać autom atycznie wyniki pom iarów i prowadzić badania statystyczne obrabiarki. Dzięki wyposażeniu elektronicznego wskaźnika w układ korekcyjny m ożna wyeliminować całkowicie błędy liniałów induktosynowych znajdujących się na belce pomiarowej. Zastosow anie urządzenia do wstępnego pozycjonow ania głowicy względem belki oraz m echanizmu m ocującego z przegubem kulowym zapew nia dokładne usytuow anie elem entów po m iarowych gw arantując najw yższą dokładność pom iarów w każdym przypadku zastosow ania przyrządu, bez wymagania szczególnej staranności wykonania czynności m ontażowych przez operatora. Szerokie tolerancje montażowe (co najmniej kilkakrotnie większe niż w przypadku innych tego typu przyrządów) umożliwiają łatwy i szybki m ontaż urządzenia na obrabiarce. Zmniejsza się przy tym znacznie praw dopodobieństw o uszkodzenia przyrządu w trakcie m ontażu, a przy m ocowaniu łącznika maszynowego do odpowiedniego zespołu obrabiarki zbędne jest dokładne jego ustaw ienie względem przyrządu pom iarow ego, a więc stosow anie czujnika zegarowego, płytek wzorcowych lub podkładek dystansowych. D okonanie pom iaru możliwe jest w dowolnym punkcie zakresu pomiarowego. Dokładność pom iaru wynosi ± 3 μm; zakres pom iarowy - do 2 m. Tolerancja ustawienia łącznika maszynowego względem głowicy pom iarowej przy łączeniu ze sobą tych elementów jest nie mniejsza niż ± 2 mm (odchyłki liniowe) i ± 3 (odchyłki kątowe) we wszystkich kierunkach, a więc przeszło pięciokrotnie większa niż w innych znanych tego typu urządzeniach, co znacznie ułatw ia i przyspiesza m ontaż przyrządu na obrabiarce. Przedm iot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstaw ia ogólny widok przyrządu pom iarowego, fig. 2 - ogólny widok mechanizmu mocującego głowicę z zespołem obrabiarki, fig. 3 - ustawioną i zam ocowaną belkę pom iarow ą do odpowiedniego zespołu obrabiarki oraz głowicę zapozycjonowaną względem belki pom iarowej, fig. 4 - głowicę odczytową połączoną z odpowiednim zespołem obrabiarki, a fig. 5 - wyprowadzenie głowicy z prow adnic belki. Przyrząd składa się z dwu oddzielnych zespołów: belki 1 z liniałami pom iarowym i 3 i głowicy odczytowej 2. Elementem pom iarowym jest induktosyn liniowy segmentowy. Liniały induktosyna 3 zamocowane są na belce pomiarowej 1, a suwak induktosyna 4 do głowicy odczytowej 2. Liniały 3 przykryte są osłoną blaszaną 5. Przyrząd zaw iera urządzenie do szybkiego, w stępnego pozycjonowania głowicy 2 względem belki 1 z liniałami 3 zrealizowane w postaci zespołu prowadnicowego 6 zamocowanego na końcu belki 1 i współpracującego z elementami prowadnicow ym i 7 głowicy 2, przy czym kierunek prow adzenia głowicy 2 względem belki 1 jest zgodny z kierunkiem przem ieszczeń głowicy 2 w czasie pom iaru. Głowica 2 utrzym ywana jest w prowadnicach 6 belki 1 za pom ocą zaczepu sprężystego 9. Łączenie i rozłączanie zaczepu 9 następuje na skutek wywarcia siły na głowicę 2 w kierunku pom iarowym, co powoduje odchylenie sprężystego ram ienia zaczepu 9 prostopadle do kierunku ruchu głowicy 2. W głowicy odczytowej 2 znajduje się ponadto mechanizm do szybkiego łączenia jej z odpowiednim zespołem obrabiarki. M echanizm ten składa się z przegubu kulowego 10 z tarczą oporow ą oraz zespołu wahliwych ram ion 11 i 12 połączonych z listwą 13 śruby zaciskowej 14. Połączenie głowicy 2 z zespołem obrabiarki odbywa się poprzez dociśnięcie łącznika maszyny do pierścienia oporow ego 17 przegubu 10 za pom ocą śruby zaciskowej 14 w czasie kiedy głowica 2 znajduje się w prowadnicach 6 belki 1.

4 Podstawowym elementem przegubu 10 jest kula 16 umieszczona w stożkowym gnieździe pierścienia 15 korpusu głowicy 2. Na kuli 16 opiera się wahliwie pierścień oporowy 17 poprzez wykonane w nim również gniazdo stożkowe. Pierścień oporowy 17 utrzymywany jest w pozycji swobodnej przez wkręty 18 wkręcone w korpus głowicy 2 na taką głębokość, aby pomiędzy łbami wkrętów i ściankam i nawierceń w pierścieniu oporow ym 17 pozostaw ał odpow iedni luz. Listwa 13 ze śrubą zaciskową 14, dzięki układowi wahliwych ram ion 11 i 12, posiada dwie osie obrotu wzajemnie prostopadłe i przechodzące przez środek kuli 16. Zespół wahliwych ram ion 11 i 12 składa się z ramki 11 obracającej się wokół osi x-x oraz wałków 12 połączonych z listwą 13 śruby dociskowej 14, obracających się wokół osi y-y. Gwintowany otw ór w listwie 13 dla śruby zaciskowej 14 umiejscowiony jest centralnie względem wahliwych ram ion 11 i 12 - tak, że oś śruby 14 przechodzi w każdym jej położeniu przez punkt przecięcia się osi obrotu, a tym samym przez środek kuli 16. Taki układ mechaniczny zapewnia, że po dokręceniu śruby zaciskowej 14 wszystkie wypadkowe siły i reakcje występujące w układzie: korpus głowicy odczytowej 2, kula 16, pierścień oporow y 17, łącznik maszyny 20, śruba zaciskowa 14 i zespół ram ion wahliwych 11 i 12 równoważą się na prostej przechodzącej przez środek kuli 16. Nie występują więc momenty skrętne i naprężenia w układzie prowadnicowym belka 1 - głowica 2. Zapobiega to występowaniu odkształceń sprężystych głowicy 2 i związanych z nimi zmian położenia suwaka 14 względem liniałów induktosyna 3 po wysunięciu głowicy 2 z prowadnic 6 belki 1. M ontaż przyrządu na obrabiarce przebiega następująco. Belka pom iarowa 1 ustaw iana jest równolegle do kontrolowanej osi obrabiarki i zam ocowana do odpowiedniego zespołu obrabiarki, a następnie głowica 2 zostaje zapozycjonowana względem belki pom iarowej 2 (fig. 3). Odbywa się to przez ręczne założenie głowicy 2 na belkę 1 tak aby elementy prowadnicowe 7 głowicy 2 trafiły w odpowiednie miejsce zespołu prowadnicowego belki 1, a zaczep sprężysty 9 głowicy 2 znalazł się między zębami zaczepowymi 8 belki 1. W drugim etapie (fig. 4) następuje połączenie głowicy odczytowej z odpowiednim zespołem obrabiarki. W tym celu łącznik maszynowy 20, zamocowany wcześniej do zespołu obrabiarki, zostaje wprowadzony ruchami posuwowymi w przestrzeń między pierścień oporowy 17 i śrubę zaciskową 14. Ramiona 12 z listwą 13 śruby zaciskowej należy wówczas unieść i dokręcić śrubę zaciskową 14 do oporu. W trakcie dokręcania śruba 14 ustawia się samoczynnie prostopadle do powierzchni łącznika, a głowica zostaje dociśnięta do łącznika poprzez pierścień oporowy 17 przesuwając się w prowadnicach 6 belki. Posuwem obrabiarki w kontrolowanej osi głowica zostaje wyprowadzona z prowadnic belki (fig. 5) dzięki czemu suwak induktosyna 4 przemieszcza się nad początkowy liniał 3 belki pomiarowej. D okonuje się wówczas włączenia układu elektronicznego induktosyna i przyrząd pom iarowy jest przygotowany do pracy. Zadając w układzie sterowania obrabiarki dowolne odcinki drogi, rejestrować m ożna za pom ocą przyrządu pom iarowego rzeczywistą wartość wykonanych przemieszczeń.

5

6 Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 5000 zł.