CZ2021487A3 - Teleskopický kryt pohybové osy stroje - Google Patents

Abstract

Teleskopický kryt pohybové osy stroje obsahuje volný segment (2) teleskopického krytu a alespoň jednu část (3) krytu s vázaným pohybem. Je opatřen mechanismem (6) pro připojení volného segmentu (2) teleskopického krytu k části (3) krytu s vázaným pohybem. Mechanismus (6) může být tvořen prostými dorazy v krajních polohách části (3), případně je vybaven středicím mechanismem s pružnými prvky vybranými ze skupiny vinuté pružiny, pryžové elementy a prostředky pružného uložení pro zajištění středicí funkce. Mechanismus (6) může rovněž obsahovat tekutinový mechanismus s proměnnou viskozitou média a/nebo se škrcením proudění pro změnu tlumicího účinku mechanismu (6). Teleskopický kryt je s výhodou opatřen aktivními aktuátory s mechanismem pro sledování pohybové osy a mechanismem se zpožděním vyrovnávajícím v rámci zdvihu volného segmentu (2) vzniklou odchylku.

Description

Teleskopický kryt pohybové osy stroje

Oblast techniky

Vynález se týká oblasti výrobních strojů vybavených teleskopickými kryty pohybových součástí ať už bez mechanismu vázaného pohybu segmentů krytu, nebo s mechanismem vázaného pohybu krytu.

Dosavadní stav techniky

Teleskopické ochranné kryty jsou vyráběny v několika variantách. Lze se setkat s kryty bez vázaného pohybu - segmenty krytu se vůči sobě pohybují volně a záleží pouze na vnitřních silových poměrech, který segment se při pohybu bude pohybovat do dosažení dorazu s následujícím krytem a kryty s vázaným pohybem. Mechanismus vázaného pohybu může být realizován více způsoby. Běžné jsou mechanické nůžky, řetězové moduly, nůžky s teleskopickými ramínky a jiné mechanismy.

Během pohybu komponenty obráběcího stroje nedochází pouze k přesuvu daného dílce, ale i k přesunu segmentů krytu. Pro zajištění plynulejšího pohybu u strojů, je možné segmenty krytu kinematicky svázat pomocí výše zmíněných mechanismů. Nedochází tak k rázům v momentě dosažení krajní polohy jednoho segmentu krytu a započetí unášení dalšího segmentu - všechny segmenty se pohybují rovnoměrnou rychlostí danou jejich počtem. To výrazně napomáhá snížení rázů během přejezdu pohybové osy a snižuje se tak ovlivnění dráhového řízení silovými impulzy.

Pro přesné operace a cyklicky odbavované úkony je ale neustálé urychlování kompletní setrvačné hmoty teleskopického krytu nežádoucí. Urychlováním celé hmoty krytu se zbytečně spotřebovává energie, dochází k chvění při pohybu daného tuhostí použitého kinematického mechanismu vázaného pohybu a k trhavému pohybu při nízkých rychlostech daného stykovým třením. Vyřešit zmíněné nedostatky by mohl teleskopický kryt bez vázaného pohybu, nicméně jeho nedostatky popsaný v předchozím odstavci jeho užití mohou vyloučit z úvah úplně.

Ve spisu EP 1048399 je popsáno technické řešení, které zajišťuje tlumení v koncových polohách segmentu krytu. U krytů bez vázaného pohybu dochází při unášení k rázům v momentě, kdy je segment plně roztažen, nebo plně zasunut. Rázy vznikají při pohybu dosednutím jedněch ploch při roztahování a dalších ploch při zasouvání. Rázy do pohonu pohybové osy stroje jsou nežádoucí proto je zde do zadní stěny umístěn elastický prvek, který sílu rázu rozprostírá v čase. Vhodným tvarováním elastického prvku dojde k pozvolnému rozjetí segmentu krytu a nikoli k rázu do pohonu. Toto technické řešení neumožňuje poptávkově odpojit značnou hmotu krytu za účelem ponížení pasivní rušivé síly do pohonu dané pohybem krytu s vázaným pohybem. Řešení EP 1048399 popisuje princip snížení silového rázu při pohybu teleskopického krytu bez vázaného pohybu ve fázi urychlení segmentu krytu. Prvky dle EP 1048399 jsou v krytech standardně používány, ale neumožňují odstranění pasivního odporu krytu s vázaným pohybem za pohybu.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky jsou do značné míry odstraněny teleskopickým krytem pohybové osy stroje obsahujícím volný segment teleskopického krytu a alespoň jednu část krytu s vázaným pohybem, podle tohoto vynálezu. Jeho podstatou je to, že je opatřen mechanismem pro odpojení volného segmentu teleskopického krytu od části krytu s vázaným pohybem.

- 1 CZ 2021 - 487 A3

Mechanismus je s výhodou tvořen prostými dorazy v krajních polohách části, přičemž může být vybaven středícím mechanismem s pružnými prvky, vybranými ze skupiny vinuté pružiny, pryžové element a prostředky pružného uložení pro zajištění středicí funkce.

V dalším výhodném provedení mechanismus obsahuje tekutinový mechanismus s proměnnou viskozitou média a/nebo se škrcením proudění pro změnu tlumicího účinku mechanismu.

Teleskopický kryt je s výhodou opatřen aktivními aktuátory s mechanismy pro sledování pohybové osy a pro se zpožděním vyrovnávajícím v rámci zdvihu volného segmentu vzniklou odchylku.

Kombinovaný teleskopický kryt je opatřen částí vybavenou mechanismem vázaného pohybu a segmentem krytu od tohoto mechanismu odpojeného. Tím jsou propojeny kladné vlastnosti obou přístupů a došlo tak ke snížení silového ovlivnění pohybové osy v rámci zdvihu volného segmentu krytu a k zachování přínosů teleskopického krytu s vázaným pohybem.

V případě potřeby je možné volný segment krytu od zbytku pohyblivé části odpojit a pohybovat se v rámci zdvihu tohoto segmentu se sníženými pasivními odpory. Nedochází tak k neustálému pohybu celé hmoty teleskopického krytu, nýbrž pouze k jeho zlomku. Tím je docíleno výrazného snížení pasivních účinků a tím ke snížení silového ovlivnění polohování pohybové osy stroje. Vzhledem k tomu, že pohybová osa je zpravidla vybavena dvěma teleskopickými kryty z obou stran stolu, je zřejmé, že se jedná o značnou úsporu energetických prostředků k pohybu.

Pohyb volného segmentu krytu může být blokován různými způsoby. Buď pomocí mechanických brzd nebo západek, nebo pomocí tekutinových mechanismů, které zároveň do systému přinášejí tlumení, nebo pomocí kapalinových tlumičů s magneticky aktivní viskozitou. Volba vhodného mechanismu blokování pohybu souvisí s velikostí teleskopického krytu a s dohodou se zákazníkem. Volbou blokovacího mechanismu lze zajistit úplné odpojení zbylé části teleskopického krytu, nebo neustálé pozvolné unášení do krajních poloh, nebo progresivní charakter unášecí síly v blízkosti krajních poloh. Systém je možné škálovat a vybavovat senzorikou a aktivními prvky pro řízení unášecí síly v závislosti na požadavcích výrobce stroje.

Nejjednodušší formou varianty teleskopického krytu s odpojitelným segmentem je kryt, který je v rámci volného segmentu vybaven pouze koncovými dorazy. Tyto dorazy mohou být dimenzovány takovým způsobem, aby byl na minimum ponížen ráz při započetí pohybu zbytku teleskopického krytu s vázaným pohybem. Elementy sloužící jako pružné dorazy mohou být vinuté pružiny, pružné pryžové kroužky, nebo elementy z jiných pružných materiálů, nebo jiných mechanických principů.

Mechanismus pro připojení krytu může mít mnoho podob: od zmíněných prostých dorazů po sofistikované aktivní prvky spínání mechanických, tekutinových nebo jiných odpojovacích prvků až po nesamosvorné aktuátory zajišťující středicí funkci volného segmentu.

Vybavením předchozí varianty teleskopického krytu s dorazy brzdami je možné reagovat na situace, u kterých je odepnutí krytu žádoucí. V předchozím případě s touto funkcionalitou musí počítat obsluha stroje, s využitím brzd s touto funkcí může počítat CNC programátor. Ve vhodnou dobu před kritickým úsekem lze rozepnutím brzdy zajisti odepnutí teleskopického krytu a vykonat obrat nebo technologickou operaci se sníženými pasivními účinky od teleskopického krytu.

Kombinovaný teleskopický kryt přináší možnost odpojení setrvačné hmoty a zároveň snížení nejen dynamických ale i pasivních silových účinků na pohybovou strojní osu. Toho je s výhodou možné využít pro cyklicky se opakující operace s krátkým zdvihem, nebo pro precizní najíždění na polohu. Dále je možné před úsekem změny směru odepnout setrvačnou hmotu krytu a v rámci zdvihu volného segmentu rozprostřít špičku urychlující síly, a tak zajistit lepší rovnoměrnost pohybu při reverzaci pohybové osy. Snižují se tak nároky na pohonnou soustavu pohybové osy a zvyšuje její životnost. Zároveň má kombinovaný kryt pozitivní vliv na spotřebu elektrické energie.

- 2 CZ 2021 - 487 A3

Objasnění výkresů

Teleskopický kryt pohybové osy stroje podle tohoto vynálezu bude podrobněji popsán na konkrétním příkladu provedení s pomocí přiložených výkresů, kde na obr. 1 je schéma pohybové osy se znázorněním dvou zadních stěn teleskopického krytu a umístění mechanismu pro připojení segmentu krytu. Na obr. 2 je znázorněn teleskopický kryt s odpojitelným segmentem vybaveným tekutinovým mechanismem odpojování a řízeným tlumením v koncových polohách.

Příklady uskutečnění vynálezu

Příklad 1

Pohybová osa výrobního stroje dle obr. 1 je umístěna na jeho loži 4, je vybavena lineárním vedením 9 pohybového stolu 8 a je doplněna o teleskopický kryt. Jeho hlavní dvě součásti jsou část 3 krytu s vázaným pohybem vybavená například nůžkovým mechanismem a část volného segmentu 2 krytu. Krajní část 3 je přes připojovací část 10 spojena s ložem 4 stroje. Zadní stěna 1 části 3 krytu s vázaným pohybem a zadní část 7 volného segmentu 2 teleskopického krytu tvoří rozhraní pro montáž mechanismu 6 pro připojení volného segmentu 2 teleskopického krytu. Pro úplnost je v obr. 1 uveden i pohon 5 pohybové osy tvořený šroubem.

Příklad 2

Pro teleskopický kryt větších rozměrů je použit tekutinový mechanismus dle obr. 2, který zajišťuje jak funkci připojení volného segmentu 2 teleskopického krytu, tak tlumení díky řiditelným škrticím clonám v mechanismu 6 pro připojení volného segmentu 2 teleskopického krytu. Snímače 16 polohy pístní tyče přímočarého hydromotoru 15 umožňují sepnutí blokovacího ventilu 11 pro zamezení pohybu volného segmentu 2 teleskopického krytu, nebo pro krajní polohy snímačů 16 přepnutí úrovně škrcení pomocí rozváděcího ventilu 14 v obvodu s ohledem na pozvolné, tj. bezrázové unášení zbylé části teleskopického krytu. Různé úrovně škrcení je možné nastavit na blokovacím ventilu 11 a rozváděcím ventilu 14, mezi kterými je první škrticí ventil 12 krajních poloh a druhý škrticí ventil 13 střední polohy zdvihu. Takový mechanismus je určen pro hmotné kryty, jejichž pasivní síly pohybu volného segmentu 2 teleskopického krytu značně převyšují hodnoty pasivních sil tekutinového mechanismu. Tekutinové schéma je orientační.

Průmyslová využitelnost

Teleskopický kryt podle tohoto vynálezu nalezne uplatnění zejména u výrobních strojů vybavených teleskopickými kryty pohybových součástí, ať už bez mechanismu vázaného pohybu segmentů krytu, nebo s mechanismem vázaného pohybu krytu.

- 3 CZ 2021 - 487 A3

Claims (4)

1. Teleskopický kryt pohybové osy stroje obsahující volný segment (2) teleskopického krytu a alespoň jednu část (3) krytu s vázaným pohybem, vyznačující se tím, že mezi volným segmentem 5 (2) teleskopického krytu a částí (3) krytu s vázaným pohybem je umístěn mechanismus (6) pro připojení volného segmentu (2) teleskopického krytu k části (3) krytu s vázaným pohybem.

2. Teleskopický kryt podle nároku 1, vyznačující se tím, že mechanismus (6) je tvořen dorazy v krajních polohách volného segmentu (2) vůči části (3) krytu s vázaným pohybem.

3. Teleskopický kryt podle nároku 2, vyznačující se tím, že dorazy jsou vybaveny pružícím 10 mechanismem s pružnými prvky vybranými ze skupiny vinuté pružiny, pryžové elementy a tekutinový mechanismus.

4. Teleskopický kryt podle kteréhokoli z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že volný segment (2) je opatřen brzdicími prvky.