BRPI0715225A2

BRPI0715225A2 - mÁquinas para processar e para testar e esmerilhar engrenagens

Info

Publication number: BRPI0715225A2
Application number: BRPI0715225-6A
Authority: BR
Inventors: Willian D Mcglasson; Daniel D Wood; David E Lawson
Original assignee: Gleason Works
Priority date: 2006-09-06
Filing date: 2007-09-06
Publication date: 2013-06-18
Also published as: EP2061618A2; US7553115B2; JP5156020B2; WO2008030530A2; CN101511520A; US20080056837A1; ATE506134T1; DE602007014068D1; WO2008030530A3; EP2061618B1; CN101511520B; KR101396178B1; JP2010502464A; KR20090048493A; MX2009001776A

Abstract

MÁQUINAS PARA PROCESSAR E PARA TESTAR E ESMERILHÁR ENGRENAGENS. Uma máquina para processar engrenagens, tal como por teste e esmerilhamento, que pode acomodar uma ampla gama de ângulos de eixos de pares de engrenagens (inferior, igual ou superior a noventa graus) enquanto proporciona rigidez de máquina aperfeiçoada e uma disposição otimizada de elementos de máquina.

Description

"MÁQUINAS PARA PROCESSAR E PARA TESTAR E ESMERILHAR ENGRENAGENS"

O presente pedido reivindica o benefício do pedido de patente provisório US SN 60/842.500, depositado em 6 de setembro de 2006, cujo teor inteiro é aqui incorporado a titulo de referência. Campo da Invenção

A presente invenção trata de um aparelho para processar engrenagens, mais especificamente testar ou esmerilhar engrenagens tais como engrenagens cênicas ou cilíndricas. Fundamentos da Invenção

Esmerilhar constitui um processo bem estabelecido para o acabamento das superfícies de dentes de engrenagens cônicas. É um processo que oferece uma alternativa econômica a outros processos de acabamento duro para muitas aplicações de engrenagens cônicas. No teste, um par de engrenagens é conjuntamente laminado e suas características de laminação, tais como de laminação radial e/ou axial, ruído de entrosamento e posição padrão de contato, são determinadas e analisadas.

No processo de esmerilhamento, um pinhão e uma engrenagem anular são montadas, através de equipamento porta-obra apropriado, em respectivas árvores, em uma máquina de esmerilhar. Na maioria dos casos de laminação de conjuntos ou trens de engrenagens, o pinhão é o membro motriz e a engrenagem anular é freada. As engrenagens são laminadas em entrosamento e o composto ou pasta semifluida de esmerilhar, que pode ser uma mistura de óleo (ou água) e silício ou abrasivo similar, é vertida no interior da zona de entrosamento. As máquinas de teste de modo geral têm a mesma configuração das máquinas de esmerilhar embora nenhum material abrasivo seja utilizado com uma maquina de teste.

A maioria das máquinas de esmerilhar e testar apresenta três graus de liberdade disponíveis para realizar a ação ou movimento recíproco entre uma engrenagem anular e pinhão. A primeira liberdade sendo movimento recíproco na direção do eixo da engrenagem anular que será designado de direção G, a segunda liberdade sendo movimento recíproco na direção do eixo do pinhão que será designado de direção H, e o terceiro grau de liberdade sendo a distância entre os eixos geométricos de engrenagem anular e de pinhão que será designado de direção V. A direção V é também conhecida como "decalagem hipoidal". Embora muitas máquinas de esmerilhar ou testar tenham eixos geométricos de engrenagem anular e pinhão dispostos a um ângulo de eixo fixo de 90° recíproco entre si, máquinas também são conhecidas nas quais o ângulo de eixo entre a engrenagem anular e o pinhão é ajustável.

Nos processos de teste ou esmerilhar, o deslocamento recíproco nas direções VeH realiza alterações posicionais no padrão de contato dos membros do trem de engrenagens, na realidade modificando o padrão de contato. O esmerilhar envolve girar os membros de engrenagem em entrosamento com contato em uma posição desejada sobre a superfície do dente. Assim, os membros são localizados em posições específicas VeH juntamente com uma posição na direção G específica para efetuar o jogo morto desejado.

Tipicamente, os movimentos V, H e G cada um tem um efeito sobre ambas as posições no sentido longitudinal e no sentido de profundidade do padrão de contato de dente localizado. Quando um conjunto de engrenagens é esmerilhado, contato é deslocado no sentido de uma das partes (de talão) ou externas ou da partes (de ponta) ou internas da superfície do dente pela variação dos ajustes VeH quando necessário para efetuar um deslocamento deste tipo da posição de contato. Quando VeH são alterados para efetuar o deslocamento a posição da direção G também tem de ser alterada para manter a folga (de engrenagem) desejada. Quando a posição de talão ou de ponta é atingida, as posições VeH são mais uma vez alteradas para deslocar o contato para a outra das partes de talão ou de ponta com a alteração das posições VeH sendo acompanhada por uma mudança de direção G apropriada para preservar a folga. A posição de contato é então retornada à posição inicial.

Sumário da Invenção

A presente invenção apresenta uma máquina, por exemplo, de testar ou esmerilhar, para processar engrenagens que podem acomodar uma ampla gama de ângulos de eixo de par de engrenagens enquanto proporcionando uma rigidez de máquina aperfeiçoada e uma disposição otimizada de elementos de máquina. Descrição Sucinta dos Desenhos

A figura 1 ilustra a máquina inventiva com as árvores orientadas a menos de 90°.

A figura 2 ilustra a máquina inventiva com as árvores orientadas a 180°.

A figura 3 é uma vista frontal de uma ranhura e conduto na parte de leito inclinada da base da máquina.

A figura 4 é uma vista superior da base de máquina ilustrando o pivotamento do conduto. A figura 5 é uma vista inclinada da parte de leito inclinada da

base da máquina mostrando o conduto em comunicação com a ranhura. Descrição Detalhada da Modalidade Preferencial

Os detalhes da presente invenção passam a ser expostos a seguir com referência aos desenhos apensos que representam a invenção meramente a título de exemplo. A presente invenção será exposta e ilustrada com respeito a uma máquina de testar engrenagens como uma modalidade preferencial. Todavia, os detalhes apresentados são igualmente aplicáveis a outras maquinas de processar engrenagens tais como de esmerilhar, usinar e retificar engrenagens. Em todos os desenhos e para fins de exposição, a máquina ilustrada é posicionada sobre uma superfície horizontal. A figura 1 ilustra uma máquina de testar engrenagens 2 tendo uma parte base 4 que é solidária com uma coluna estacionária 6. A coluna 6 pode ser fixada à base 4 por intermédio de cavilhas roscadas ou por soldagem, ou a coluna 6 e a base 4 podem ser formadas como uma unidade integrada tal como por fundição. A base 4 e/ou a coluna 6 pode ser construída de metal tal como de ferro fundido ou de chapas de aço, ou podem ser produzidas de uma substância não metálica tal como um agregado mineral fundido. A base 4 também inclui uma parte de leito inclinada 8 que de preferência é fundida como parte da base 4, porém, pode ser afixada à base 4 de uma maneira similar àquela da coluna 6. De preferência, a coluna 6 é também afixada à parte de leito inclinada 8 para aperfeiçoar a rigidez da máquina.

Uma primeira corrediça 10 é prevista para curso ascendente e descendente (eixo Y) sobre a coluna 6 através de pelo menos uma guia (e.g., trilhos) 12. Uma primeira árvore 14 é disposta sobre a corrediça 10 através de um carro de suporte de árvore 17. A árvore 14 é suscetível de curso horizontal (eixo X) sobre a corrediça 10 através de pelo menos uma guia (e.g. trilhos) 18. A árvore 14 é suscetível de giro em torno do eixo de árvore A e pode ser pivotável em torno de um eixo vertical embora, de preferência, a árvore 14 não seja pivotável.

Uma segunda corrediça 16 é disposta para curso horizontal (eixo Z) sobre a parte de leito inclinada 8 através de pelo menos uma guia (e.g. trilhos) 19. Uma segunda árvore 20 é posicionada em um carrinho de suporte de árvore 22 localizado na corrediça 16. A árvore 20 e o carrinho 22 de preferência são pivotáveis em torno de um eixo pivô Β. A árvore 20 é suscetível de giro em torno do eixo de árvore C. De preferência, os eixos geométricos Χ, V e Z são perpendiculares reciprocamente, porém, isto não é obrigatório. Um ou mais dos eixos geométricos podem ser inclinados em relação à disposição perpendicular. De preferência, o eixo pivô B é vertical. As árvores 14 e 20 podem ser ambas diretamente acionadas, árvores acionadas por correia de transmissão ou uma combinação das mesmas.

A construção isenta de torre da árvore 20 e carrinho 22 habilita o eixo pivô B a situar-se próximo do ponto de entrosamento do par de engrenagens durante o teste ou esmerilhamento. De preferência, o eixo pivô B está localizados sobre o lado de árvore 14 do eixo C (quando visualizado com o s eixos geométricos AeC posicionados a 90° entre si). Uma disposição dessa natureza minimiza o alcance de curso dos eixos geométricos lineares e aumenta a precisão posicionai. Adicionalmente, o carrinho 22 pode incluir um suporte fora de borda, de preferência montado na mesa 23, para os casos onde suporte adicional é necessário tal como com engrenagens anulares montadas em conjuntos de caixa diferencial. O suporte fora de borda pode ser girável para baixo e para fora da árvore 20 quando não está em uso ou para carga e descarga de um membro de par de engrenagens, usualmente a engrenagem anular.

O deslocamento da primeira árvore 14 na direção do eixo X, da segunda árvore 20 na direção do eixo Z, da corrediça 10 na direção do eixo Z, da corrediça 10 na direção do eixo Υ, o pivotamento da árvore 20 em torno do eixo B, assim como a rotação da primeira árvore em torno do eixo Aea rotação da segunda árvore em torno do eixo C, é imprimido por motores de acionamento separados (não mostrados). Os componentes acima mencionados são suscetíveis de movimento independente entre si ou podem se deslocar simultaneamente entre si. Cada um dos respectivos motores é associado com um dispositivo de reação (feedback) tal como um codificador linear ou rotativo (não mostrado) como parte de um sistema CNC que governa a operação dos motores acionadores de acordo com instruções alimentadas por um controlador de computador tal como o modulo FANUC 180i.

Embora muitas máquinas de teste ou esmerilhamento para engrenagens cônicas sejam construídas de tal modo que o ângulo entre os braços de árvore é de 90° (o ângulo do eixo da maioria dos pares de engrenagens cônicas), a presente invenção assegura o pivotamento da árvore de tal modo que uma ampla gama de ângulos de eixo pode ser acomodada. Por exemplo, a figura 1 ilustra um ângulo entre o eixo Aeo eixo C de menos de 90° (por exemplo, de 65°) enquanto a figura 2 mostra a mesma máquina com o eixo Aeo eixo C posicionados a 180° entre si. A última disposição (isto é, de 180°) sendo apropriada para teste ou esmerilhamento de engrenagens cilíndricas (e.g. pares de engrenagens de dentes retos ou helicoidais) os eixos geométricos dos quais usualmente são dispostos a 180° entre si. A presente máquina também contempla ângulos entre os eixos geométricos A e C em excesso de 180°, por exemplo, 185° ou ainda maiores.

Na figura 3 pode se visto que a parte de leito inclinada 8 inclui uma superfície inclinada 26 na qual uma ranhura ou canal 28 está localizada. A ranhura 28 pode ser usada na superfície 26 ou pode ser formada quando a parte de leito inclinada 8 é inicialmente manufaturada, tal como por fundição. A ranhura 28 inclui uma abertura 30 através da qual um conduto pi votante 32, tal como um tubo ou calha, se estende. O conduto 32 está localizado na base da máquina 4 se estende de um sitio próximo a uma superfície externa da base de máquina 4 (e.g. oposta à abertura 30) para a abertura 30 na ranhura 28. Artigos 36 (fios, tubos, etc.) necessários para se comunicar com a árvore 20 para sua operação (inclusive pivotamento) podem ser dirigidos através do conduto, via uma abertura na árvore pivô 24, por exemplo, para a árvore 20 (figura 5). O conduto 32 é pivotável como mostrado, por exemplo em 34, e está ligado com a corrediça 16 de tal maneira que quando a corrediça 16 é movida na direção do eixo Ζ, o conduto 32 se deslocará no interior da abertura 30 da ranhura 28 para acompanhar o deslocamento da corrediça 16 assim mantendo comunicação dos artigos 36 com a árvore 20. Com fios, tubos, etc. sendo dirigidos para a árvore 20 através do conduto 32, visibilidade na área de trabalho da máquina é otimizada. A máquina inventiva também de preferência inclui a colocação de um parafuso de bola (não mostrado) para mover a árvore 14 e carrinho 17 na direção X em uma posição ente a árvore 14 e a coluna 6 porém abaixo do centro da árvore 14. por exemplo, quando visualizado da parte traseira da árvore 14 e carrinho 17, o parafuso de bola será localizado na posição de 5 horas em vez de na posição convencional de 3 horas.

Adicionalmente, trilhos na direção-X superior e inferior 18 de preferência são dispostos de uma maneira inclinada com o trilho superior sendo posicionado mais próximo da coluna 6 do que do trilho inferior. Com os sistemas descritos de parafuso de bola e trilho, um decréscimo na saliência da árvore com respeito aos trilhos na direção-Y é realizado e espaço apropriado é criado de tal maneira que, se desejado, um motor acionado por correia para acionar a árvore 14 pode ser posicionado em relação mais estreita com a coluna 6 do que seria possível se os trilhos 18 fossem eqüidistantes da coluna 6. As superfícies superiores de trilhos 18 e/ou 19 podem ser orientadas genericamente paralelas (ver 19 na figura 5, por exemplo) com respeito à inclinação angular da parte de leito 8 e/ou corrediça 10, ou, as superfícies superiores de trilhos 18 e/ou 19 podem ser orientadas de uma maneira horizontal tal como exemplificado em 19 na figura 3.

Na realização do teste ou esmerilhamento, uma engrenagem anular de preferência é posicionada na árvore 20 e um pinhão é posicionado na árvore 14 através de equipamento portador convencional. Como acima mencionado, a primeira liberdade de movimento na realização de esmerilhamento ou teste; é o deslocamento recíproco na direção do eixo de engrenagem anular C (conhecida como direção G), que será na direção ao eixo Z com os membros do par de engrenagens tendo um ângulo de eixo de 90° porém que exigirá movimentos coordenados nas direções dos eixos geométricos XeZ quando existem outros ângulos de eixo além dos 90°. A segunda liberdade é o deslocamento recíproco do eixo do pinhão A (conhecido como direção H) que será na direção do eixo X. O terceiro grau de liberdade é a distância entre a engrenagem anular e os eixos geométricos de pinhão. (Conhecida como direção V) que é na direção do eixo Y.

Deve ser entendido que ao esmerilhar engrenagens sobre a máquina descrita, blindagem ou cobertura apropriada de trilhos, árvores, mesa e quaisquer outros componentes adversamente afetados pelo composto de esmerilhamento abrasivo tem de ser prevista. Uma câmara de esmerilhamento selada para os membros do par de engrenagens pode ser utilizada. Se desejado, a primeira árvore 14 e a segunda árvore 20 podem ser orientadas reciprocamente de uma maneira fixa (isto é, nenhuma delas é pivotável) de tal modo que o eixo Xeo eixo Z se estendem perpendiculares (isto é, orientados a 90°) entre si dessa forma habilitando o processamento de membros do par de engrenagens a uma orientação fixa a 90°.

Embora a invenção tenha sido descrita com referência a modalidades preferenciais deve ser entendido que a invenção não está limitada aos particulares descritos. A presente invenção é proposta para incluir modificações que seriam evidentes aqueles versados na técnica a qual a matéria objeto se reporta sem se desviar do espírito e âmbito das reivindicações apensas.

Claims

1. Máquina para processar engrenagens caracterizada pelo fato de que compreende: uma parte base integrada com uma coluna estacionária; uma primeira árvore montada de maneira móvel na dita coluna, a dita primeira árvore tendo um eixo de rotação; uma parte de leito inclinada localizada sobre a dita parte de base; uma segunda árvore montada de maneira móvel na dita parte de leito inclinada, a dita segunda árvore tendo um eixo de rotação; a dita primeira árvore e a dita segunda árvore sendo transladáveis uma em relação a outra em até três direções diferentes.

2. Máquina para processar engrenagens de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende ainda: pelo menos uma dentre a dita primeira árvore e a dita segunda árvore sendo angularmente deslocável uma em relação a outra em torno de pelo menos um eixo pivô pelo que o dito eixo da primeira árvore e o dito eixo da segunda árvore são posicionáveis um em relação ao outro para efetuar o processamento de membros de par de engrenagens a ângulos predeterminados um em relação ao outro, os ditos ângulos sendo pelo menos um de inferior, igual, ou superior a noventa graus.

3. Máquina para processar engrenagens de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende ainda uma primeira corrediça móvel posicionada entre a dita coluna e a dita primeira árvore.

4. Máquina para processar engrenagens de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que a dita primeira corrediça é deslocável em uma primeira das ditas três direções diferentes.

5. Máquina para processar engrenagens de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que a dita primeira árvore é deslocável em uma segunda das ditas três direções diferentes.

6. Máquina para processar engrenagens de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende ainda uma segunda corrediça móvel posicionada entre a dita parte de base inclinada e a dita segunda árvore.

7. Máquina para processar engrenagens de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que a dita segunda árvore está localizada em um carrinho de suporte com dito carrinho de suporte sendo posicionado sobre e angularmente deslocável com respeito à dita segunda corrediça.

8. Máquina para processar engrenagens de acordo com a reivindicação 7. caracterizada pelo fato de que o dito carrinho inclui um suporte exterior.

9. Máquina para processar engrenagens de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que a dita segunda corrediça é deslocável em uma terceira das ditas três direções diferentes.

10. Máquina para processar engrenagens de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que somente a dita segunda árvore é angularmente deslocável em torno de um eixo pivô.

11. Máquina para processar engrenagens de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato do dito pelo menos um eixo pivô ser orientado verticalmente.

12. Máquina para processar engrenagens de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que as ditas três direções diferentes são perpendicularmente orientadas uma em relação a outra.

13. Máquina para processar engrenagens de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que a dita segunda árvore é angularmente deslocável em torno de um eixo pivô com o dito eixo pivô sendo posicionado entre a dita primeira árvore e o eixo da dita segunda árvore conforme referenciado quando os eixos da primeira árvore e segunda árvore são orientados a 90 graus entre si.

14. Máquina para processar engrenagens de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que: a dita parte de leito inclinada tem uma superfície inclinada com uma abertura no seu interior: e compreendendo ainda um conduto pivotável tendo uma primeira extremidade que se estende a partir de um local próximo a uma superfície externa da dita máquina e uma segunda extremidade que se estende através da dita abertura, a dita segunda extremidade do conduto sendo deslocável na dita abertura, pelo que o dito conduto acompanhará o deslocamento da dita segunda corrediça.

15. Máquina para processar engrenagens de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a dita primeira árvore é deslocável em uma direção horizontal, X, em relação à dita coluna mediante um parafuso de esfera posicionado entre a dita primeira árvore e a dita coluna e abaixo do centro da dita primeira árvore.

16. Maquina para processar engrenagens de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que a dita primeira árvore é posicionada de maneira móvel sobre a dita primeira corrediça mediante um trilho superior e um trilho inferior, o dito trilho superior sendo posicionado mais próximo da dita coluna que o dito trilho inferior.

17. Máquina para testar ou esmerilhar engrenagens caracterizada pelo fato de que compreende: uma parte base integrada com uma coluna estacionária; uma primeira corrediça posicionada sobre a dita coluna, a dita primeira corrediça sendo deslocável em uma primeira direção vertical,Y; uma primeira árvore posicionada de maneira móvel sobre a dita primeira corrediça, a dita primeira árvore sendo deslocável em uma primeira direção horizontal, X, e tendo um eixo de rotação, A; uma parte de leito inclinada localizada sobre a dita parte de base; uma segunda corrediça posicionada sobre a dita parte de leito inclinada; a dita segunda corrediça sendo deslocável em uma segunda direção horizontal, Z; uma segunda árvore montada de maneira móvel sobre a dita segunda corrediça, a dita segunda árvore tendo um eixo de rotação, B; a dita segunda árvore sendo angularmente deslocável em torno de um eixo pivô pelo que o eixo da dita primeira árvore A, e o eixo de dita segunda árvore B, são posicionáveis um em relação ao outro para efetuar o teste ou esmerilhamento de membros de par de engrenagens a ângulos predeterminados entre si, os ângulos sendo pelo menos um de inferior, igual, e superior a noventa graus entre si.

18. Máquina de testar ou esmerilhar engrenagens de acordo com a reivindicação 17, caracterizada pelo fato de que as direções X, Y e Z são perpendiculares entre si.

19. Máquina de testar ou esmerilhar engrenagens de acordo com a reivindicação 17, caracterizada pelo fato de que o dito eixo pivô é posicionado entre a dita primeira árvore e o eixo da dita segunda árvore como referenciado quando os eixos das primeira e segunda árvores são orientados a 90° entre si.

20. Máquina de testar ou esmerilhar engrenagens de acordo com a reivindicação 17, caracterizada pelo fato de que: a dita parte de leito inclinada tem uma superfície inclinada com uma abertura no seu interior; e compreendendo ainda um conduto pivotável tendo uma primeira extremidade que se estende a partir de um local próximo a uma superfície externa da dita máquina e uma segunda extremidade que se estendendo através da dita abertura, a dita segunda extremidade do dito conduto sendo deslocável na dita abertura pelo que o dito conduto acompanhará o deslocamento da dita segunda corrediça.

21. Máquina de testar ou esmerilhar engrenagens de acordo com a reivindicação 17, caracterizada pelo fato de que a dita primeira árvore é deslocável na direção horizontal, X, em relação à dita coluna mediante um parafuso de esfera posicionado entre a dita primeira árvore e a dita coluna e abaixo do centro da dita primeira árvore.

22. Máquina de testar ou esmerilhar engrenagens de acordo com a reivindicação 17, caracterizada pelo fato de que a dita primeira árvore é posicionada de maneira móvel sobre a dita primeira corrediça mediante um trilho superior e um trilho inferior, o dito trilho superior sendo posicionado mais próximo da dita coluna que o dito trilho inferior.