CS257006B1

CS257006B1 - Device for mechanically changing the position of the center of gravity of the balancing weight

Info

Publication number: CS257006B1
Application number: CS862734A
Authority: CS
Inventors: Jaroslav Pihrt; Josef Zenisek; Bohumil Zieba
Original assignee: Jaroslav Pihrt; Josef Zenisek; Bohumil Zieba
Priority date: 1986-04-15
Filing date: 1986-04-15
Publication date: 1988-04-15
Also published as: CS273486A1

Abstract

Řešení se týká zařízení pro mechanickou změnu polohy těžiště vyvažovacího závaží při vodorovném výsuvu smykadel, pinol a vřeten obráběcích strojů. Vodorovně vysouvané části, například pinola a s ní související mechanismy, jsou podepřeny nebo zavěšeny ve dvou místech kladkami, uloženými otočně ve svisle pohyblivých závěsných třmenech, jež jsou závěsy spojeny s volně sklopnou traverzouy na níž je pohyblivě, například pomocí kladek umístěno závaží, zavěšené nad svým těžištěm, přičemž sklopná traverza je vedena v dalším závaží například pomocí kladek s možností volného naklápění a druhé závaží je v prvním závaží ve svislé rovině svisle posuvné. Na sklopné traverze je umístěno odměřovací zařízení signalizující okamžitou polohu těžiště druhého závaží.The solution relates to a device for mechanically changing the position of the center of gravity of a balancing weight during horizontal extension of slides, quills and spindles of machine tools. Horizontally extending parts, for example the quill and related mechanisms, are supported or suspended in two places by pulleys, rotatably mounted in vertically movable suspension brackets, which are connected by the hinges to a freely tilting traverse on which a weight is movably, for example by means of pulleys, suspended above its center of gravity, while the tilting traverse is guided in another weight, for example by means of pulleys with the possibility of free tilting, and the second weight is vertically movable in the first weight in a vertical plane. A measuring device is placed on the tilting traverse, signaling the instantaneous position of the center of gravity of the second weight.

Description

Předmětem vynálezu je zařízení pro mechanickou změnu polohy těžiště vyvažovacího závaží při vodorovném vysouvání smykadel, pinol a vřeten obráběcích strojů.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a device for mechanically repositioning the center of gravity of a balancing weight when horizontally extending the slide, spindle and machine tool spindles.

Zařízení umožní úplně vyloučit naklápění smykadel a pinol při jejich vodorovném výsuvu z vřeteníku.The device makes it possible to completely eliminate the tilting of the skid and quill during their horizontal extension from the headstock.

U vodorovných vyvrtávaček, určených pro vyvrtávání a frézování bývá pracovní vřeteno uloženo ve výsuvné pinole nebo smykadle. P^i vodorovném výsuvu pinoly nebo smýkadla se nepříznivě projevuje posuv jejich těžiště tak, že se vlivem deformací vedení mění nežádoucím způsobem poloha vysouvaného nástroje, což má nepříznivý vliv na přesnost práce stroje. Ke snížení vlivu těchto deformací se používá bud vyvažování pinoly či smýkadla nebo jejich vedení v prostoru při výsuvu tak, aby konec vřetena neměnil nežádoucím způsobem svoji polohu. Dosud známé vyvažovači systémy pracují na principech závaží, hydraulického vyvažovacího zařízení nebo korekčního elektrického servomechanismu. Je-li působiště vyvažovači síly působící na pinolu či smýkadlo v jediném místě, nemůže toto vyvažování reagovat na změnu těžiště pinoly či smýkadla při jejich výsuvu nebo na změnu těžiště vlivem upínání těžkých technologických zařízení na konec pinoly, smýkadla nebo pracovního vřetena.For horizontal boring machines intended for boring and milling, the working spindle is usually mounted in a retractable quill or slide. With the horizontal extension of the quill or the ram, the displacement of their center of gravity is adversely affected such that the position of the ejected tool changes undesirably due to deformations of the guide, which adversely affects the accuracy of the machine. To reduce the influence of these deformations, either balancing the quill or ram or guiding them in the space during the withdrawal is used so that the spindle end does not change its position undesirably. The prior art balancing systems operate on the principles of a weight, a hydraulic balancing device or a correcting electric servomechanism. If the position of the balancing force acting on the quill or the ram is in a single location, this balancing cannot react to the change in the center of gravity of the quill or ram as they are extended or the center of gravity due to clamping heavy machinery to the quill, ram or work spindle.

Přes vyvažovači zařízení pak ve vedení výsuvného pohybu zůstávají značné síly, které deformují vedení tak, že poloha nástroje v prostoru se přes vyvažování nežádoucím způsobem mění.Despite the balancing device, considerable forces remain in the slide guide, which deform the guide so that the position of the tool in the space undesirably changes despite the balancing.

Uvedené nedostatky podstatně odstraňuje zařízení pro mechanickou změnu polohy těžiště vyvažovacího závaží pri vodorovném výsuvu smykadel, pinol a vřeten obráběcích strojů, jehož podstata· spočívá v tom, že vodorovně vysouvané hmoty, například pinola a s ní související mechanismy, jsou podepřeny nebo zavěšeny ve dvou místech kladkami uloženými otočně ve svisle pohyblivých závěsných třmenech, jež jsou závěsy spojeny s volně sklopnou traverzou^na níž je pohyblivě, například pomocí kladek umístěno závaží zavěšené nad svým těžištěm, přičemž sklopná traverza je vedena v dalším závaží například pomocí kladek s možností volného nakláp£ní a druhé závaží je v prvém .závaží ve svislé rovině svisle posuvné.The above-mentioned drawbacks are substantially eliminated by a device for mechanically repositioning the center of gravity of the balancing weight in the horizontal extension of the skid, quill and machine tool spindles, in which the horizontally ejected masses such as quill and related mechanisms are supported or suspended at two locations rotatably mounted in vertically movable suspension brackets, the hinges being connected to a freely tilting traverse on which a weight suspended above its center of gravity is movably positioned by means of pulleys, the tilting traverse being guided in another weight by, for example, free-tilting pulleys; the second weight in the first weight is vertically displaceable in a vertical plane.

Na sklopné traverze je umístěno odměřovací zařízení signalizující okamžitou polohu těžiště druhého závaží.On the tilting traverse there is a measuring device indicating the immediate position of the center of gravity of the second weight.

Navržené řešení lze využít nejen u obráběcích strojů s vodorovně vysouvanými smykadly a pinolami, ale i u proměřovacích strojů; průmyslových robotů a podobně.The proposed solution can be used not only for machine tools with horizontally extended slide and quill, but also for measuring machines; industrial robots and the like.

Praktické provedení předmětu vynálezu je znázorněno na připojených výkresech, kde obr. 1 ukazuje schéma uspořádání vyrovnávacího zařízení s vyznačením základních silových účinků, obr. 2 člení pohled na vodorovnou vyvrtávačku a schéma vzájemné polohy závaží, obr. 3 schematicky řez stojanem stroje s uspořádáním závěsů pinoly, vřeteníku a obou závaží, obr. 4 princip řízeného přesouvání a vedení obou závaží a obr. 5 schéma podepření pinoly závěsným třmenem s otočnými kladkami.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 shows a diagram of the arrangement of a balancing device showing the basic force effects, Fig. 2 shows a view of a horizontal boring machine and a diagram of the relative position of the weights; 4 shows the principle of controlled shifting and guiding of both weights and FIG. 5 shows a diagram of the support of the quill by a suspension yoke with swivel pulleys.

Z obr. 1 je zřejmé, že při zcela zasunuté pinole £ a pracovním vřetenu 12, zatím bez upnutého přídavného technologického zařízení £0, je těžištěm Tp pinoly 5, v němž působí tíha pinoly silou Qp, v zadní poloze. Síla Qp se rozloží ve vedeních 17 pinoly £ ve vřeteníku £ ve dvě síly Fa a Fb. Těm odpovídají reakce Ra a Rb stejné velikosti opačného smyslu, které lze vypočítat pro každou obecnou polohu pinoly £ (a různou kombinaci výsuvu pinoly £ a pracovního vřetena 12 z vřeteníku £), při níž společné těžiště Tpx pinoly £, vřeteníku £ a přídavného technologického zařízení IQ je mezi opěrami a kdy přídavné zařízení o tíze/X)^ ^VY“ važováno n přídavnými závažími o tíze A Q. Při tom musí být splněna podmínka, že těžiště Tpx nesmí překročit přední závěs 20 pinoly £, tedy » 1^. ¹ P^i pouhém upnutí přídavného technologického zařízení £0, upnutého na čele pinoly £ se těžiště celku v základní zasunuté poloze posune z bodu Tp do Tp, síly Fa a Fb působící na vedení 17 vyvolávají jeho deformaci.It can be seen from FIG. 1 that with the quill fully inserted and the working spindle 12 not yet clamped, the center of gravity Tp of the quill 5, in which the weight of the quill is applied by the force Qp, is in the rearward position. The force Qp is distributed in the quill guide lines 17 in the headstock 8 into two forces Fa and Fb. These correspond to reactions of Ra and Rb of the same magnitude of the opposite sense, which can be calculated for each general position of the quill £ (and a different combination of the quill £ and the working spindle 12 from the headstock)). IQ is between the supports and when the additional device of gravity (X) ^ ^V Y 'is weighed by additional weights of gravity A Q. The condition that the center of gravity Tpx must not exceed the front hinge 20 of the quill 20, i.e. " ^{1 By} simply clamping the additional processing device 60 clamped on the quill face, the center of gravity of the whole in the basic retracted position is shifted from the point Tp to Tp, the forces Fa and Fb acting on the guide 17 causing its deformation.

vřeteník 4. má vzhledem k vnějšímu zatížení snahu se naklápět, deformuje se vedení 13, 14 stojanu 1 a tím se vyvolává jeho ohybová deformace. Důsledkem nerovnoměrného zatížení vedení 17 pinoly 5 je tedy následná deformace uvedených členů až po stojan 1. a nežádoucí poklesnutí konce pracovního vřetena 12.The headstock 4 tends to tilt due to the external load, the guide 13, 14 of the stand 1 is deformed, thereby causing its bending deformation. Consequently, the uneven loading of the quill guide 5 leads to a subsequent deformation of the members up to the stand 1 and an undesirable drop in the end of the working spindle 12.

Principem činnosti navrženého zařízení je samočinné vyvozování sil stejné velikosti, ale opačné orientace v závěsech 20 a 21 předního a zadního závěsného třmenu 16 pinoly 2 řízené přesouváním polohy těžiště závaží 7_ zavěšeného na volně sklopné traverze 9., Pinola pak nepůsobí silou na své vedení 17, které je odlehčeno od statického zatížení a jeho nosnost může být využita jen pro zachycování řezných sil při obrábění.The principle of operation of the proposed device is to automatically apply forces of the same magnitude, but the opposite orientations in the hinges 20 and 21 of the front and rear hinge bracket 16 of the quill 2 controlled by shifting the center of gravity position 7 suspended on the hinged crossbeam 9. which is relieved of the static load and its carrying capacity can only be used to absorb cutting forces during machining.

Detailní princip činnosti navrženého zařízení je patrný z obr. 2, 3, 4 a 5. Na obr. 2 je čelní pohled na stroj s umístěním závěsů a závaží vyvažujících vřeteník a pinolu. Vřeteník 4., svisle posuvný po vedení 13, 14 stojanu 1_, je zavěšen ve svém těžišti Tv na závěsu 19.2, 3, 4 and 5. Fig. 2 is a front view of a machine with hinges and weights balancing the headstock and the quill. The headstock 4, vertically movable along the guide 13, 14 of the stand 1, is suspended at its center of gravity Tv at the hinge 19.

Přes kladky 22 je spojen se závažím 6, vertikálně posuvným na vedeních 15 na stojanu 1_.It is connected via rollers 22 to a weight 6 vertically displaceable on the guides 15 on the stand 7.

Z obr. 5 je patrné, žé vodorovně vysouvané hmoty jsou podepřeny nebo zavěšeny ve dvou vhodných místech kladkami 18 uloženými otočně ve svisle pohyblivých závěsných třmenech 16. Třmeny 16 jsou spojeny závěsy 20, 21 (obr. 4) s volně sklopnou traverzou 9., po které pojíždí pomocí kladek 23 závaží 7. zavěšené nad svým těžištěm.It can be seen from FIG. 5 that the horizontally extending masses are supported or suspended at two suitable locations by rollers 18 mounted rotatably in vertically movable suspension brackets 16. The brackets 16 are connected by hinges 20, 21 (FIG. 4) to a freely tilt beam 9, on which weights 7 suspended above its center of gravity by means of pulleys 23.

Sklopná traverza je vedena v závaží 9. (obr. 2} například pomocí kladek 24 tak, aby se mohla volně naklápět. Protože změnám sil v závěsech 20 a 21 odpovídá i změna jejich délky, musí být závaží 6 ve svislé rovině volně posuvné. To umožňuje boční kladky 25 s lištami 34 (obr. 4) . Proti nežádoucímu, ale možnému kývání závaží 7_ v rovině závěsů 20, 21 je toto vybaveno neznázorněným stabilizačním zařízením. Hmotnost závaží 7_ je možno automatizovaně po zvolených, n' krocích měnit tak, aby pinola 5 i s přídavným technologickým zařízením 10 byla prakticky vždy úplně vyvážena.The tilting traverse is guided in the weight 9 (FIG. 2) by means of pulleys 24, for example, so that it can be tilted freely. It allows side rollers 25 with rails 34 (Fig. 4) to be fitted against the undesired but possible swinging of the weights 7 in the plane of the hinges 20, 21. The weight of the weights 7 can be automatically changed after selected n 'steps to The quill 5 with the additional technological device 10 was practically always completely balanced.

Na sklopné traverze 9_ je upevněn přesouvací mechanismus, tvořený v tomto případě regulačním motorem 32, převodovou skříní 31 s aretací, kuličkovým šroubem 26 s maticí 27 upevněnou na závaží 7_. Na vhodném místě, např. na traverze 9 je umístěno odměřovací zařízení 28 signalizující řídicímu systému skutečnou okamžitou polohu osy kladky 23, tj. přesnou polohu těžiště závaží 7_ vzhledem k závěsům 20, 21 pinoly 2· Uvedený přesouvací servomechanismus těžiště 2 ^se zpětnou vazbou v závislosti na výsuvu vřetena 12, pinoly 5 a použitého technolog! kého zařízení 10 automaticky provádí přestavení těžiště závaží 1_ do takové polohy na traverze 2, aby byly splněny rovnice rovnováhy na straně závaží které jsou analogické rovnicím rovnováhy na straně zavěšené pinoly 5.·A shifting mechanism 9, in this case a control motor 32, a gearbox 31 with a detent, a ball screw 26 with a nut 27 fixed to the weight 7, is fastened to the tilting traverse 9. At a suitable location, e.g. on the beam 9 is located a metering device 28 to indicate to the control system the actual instantaneous position of the axis of pulley 23, i.e. its center of gravity of the weights 7_ respect to the hinges 20, 21 of the spindle sleeve 2 · The transfer servo centroid two ^feedback according for spindle extension 12, quill 5 and used technologist! The device 10 automatically adjusts the center of gravity of the weight 7 to a position on the beam 2 so as to satisfy the equilibrium equations on the weight side, which are analogous to the equations of equilibrium on the suspended quill side.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

1. A device for mechanically repositioning the center of gravity of a balancing weight in the horizontal ejection of skids, quill and machine tool spindles, characterized in that the horizontally ejectable masses, eg quill (5) and associated mechanisms, are supported or suspended at two points by rollers (18) mounted rotatably in vertically movable suspension yokes (16), which hinges (20, 21) are connected to a freely tilt beam (9) on which a weight (7) is movably mounted, for example by means of rollers (23). suspended above its center of gravity, the freely tilting beam (9) being guided in another weight (6), for example by means of pulleys (24) and the second weight (6) is vertically displaceable in the first weight (7) in a vertical plane.

Device according to claim 1, characterized in that a measuring device (28) is provided on the free-tilting traverse (9) for signaling the immediate position of the center of gravity of the second weight (6).