CZ2024158A3 - Sestava hřídele a alespoň dvou akčních členů - Google Patents

Abstract

Sestava hřídele a alespoň dvou akčních členů, které jsou opatřeny každý jednou kuželovou polygonovou stykovou plochou, jimiž jsou akční členy uloženy na odpovídajících kuželových polygonových stykových plochách na hřídeli pro přenos krouticího momentu. Dvě z kuželových polygonových stykových ploch na hřídeli jsou od sebe navzájem odkloněné se sklonem směrem k přilehlým koncům hřídele, přičemž alespoň dva akční členy jsou navzájem propojeny alespoň jedním přitahovacím prostředkem pro vzájemné přitažení akčních členů a přitlačení akčních členů jejich kuželovými polygonovými stykovými plochami na kuželové polygonové stykové plochy na hřídeli pro přenos krouticího momentu kuželovými polygonovými stykovými plochami (11, 22).

Description

Sestava hřídele a alespoň dvou akčních členů

Oblast techniky

Vynález se týká sestavy hřídele a alespoň dvou akčních členů, které jsou opatřeny každý jednou kuželovou polygonovou stykovou plochou, jimiž jsou akční členy uloženy na odpovídajících kuželových polygonových stykových plochách na hřídeli pro přenos kroutícího momentu, přičemž dvě z kuželových polygonových stykových ploch na hřídeli jsou od sebe navzájem odkloněné se sklonem směrem k přilehlým koncům hřídele.

Dosavadní stav techniky

Pohyb pracovních členů výrobních a manipulačních strojů je určen požadovanou technologickou funkcí. Tento pracovní pohyb je zajištěn mechanismy, které ve většině případů transformují vstupní, hnací, rotační pohyb s konstantní úhlovou rychlostí na nerovnoměrný rotační nebo posuvný, plynulý nebo přerušovaný, jednosměrný nebo vratný, pohyb pracovního členu na výstupu. Tuto transformaci obecně zabezpečují vačkové, kloubové či vačkokloubové mechanismy, jejichž součástí jsou hřídele s akčními převodovými členy, např. vačkami, dvojvačkami, vahadly, karusely opatřenými stykovými kladkami, rameny kloubových převodů, apod. Při vysoce dynamicky a silově zatěžovaných aplikacích a přenosu velkých kroutících momentů vyvstává problematika životnosti akčních členů převodových mechanismů spolu s klíčovým požadavkem vysoké polohové přesnosti uspořádání akčních členů na hřídelích převodových mechanismů.

Z dokumentu CZ 2015875 A3 je znám vačkový hřídel s odnímatelnou dvojvačkou, který je opatřen polygonovým nábojem s alespoň jednou vnější polygonovou stykovou plochou pro uložení vačky, která je opatřena vnitřní kuželovou polygonovou stykovou plochou. Vačka je vyměnitelně uložena na vnější kuželové polygonové stykové ploše, čímž je zajištěno axiální a radiální ustavení vačky. Vačka je zajištěna proti samovolnému uvolnění a sesmeknutí z polygonového náboje jistícím prstencem, který je navlečen svým středovým otvorem na hřídeli a je upevněn k polygonovému náboji pomocí axiálních jistících šroubů zašroubovaných do závitových děr v těle polygonového náboje, případně pomocí KM matic a pod. Nevýhodou řešení podle CZ 2015875 A3 je zejména to, že je limitováno pouze pro zajištění vačky na náboji, mezi jehož zadní stranou a volným koncem hřídele není další součástka, např. další náboj, který by bránil navlečení jistícího prstence jeho středovým otvorem na hřídel. Tato nevýhoda je patrná zejména při použití válcové hřídele ekonomicky zhotovené spolu s alespoň třemi náboji z jednoho kusu materiálu, typicky válcové hřídele s trojicí nábojů pro uložení trojice disků, mezi nimiž jsou uspořádány kladky karuselu krokového převodového mechanismu.

Cílem vynálezu je odstranit nebo alespoň zmírnit nedostatky dosavadního stavu techniky a vytvořit sestavu hřídele a alespoň dvou akčních členů, které budou jednoduše opakovatelně vyměnitelné, přičemž sestava bude i při působení velkých a/nebo dynamických kroutících momentů vykazovat vysokou a dlouhodobou odolnost proti vymačkání kuželových polygonových stykových ploch uložení akčních členů na hřídeli.

Podstata vynálezu

Cíle vynálezu je dosaženo sestavou hřídele a alespoň dvou akčních členů, které jsou navzájem propojeny alespoň jedním přitahovacím prostředkem pro vzájemné přitažení akčních členů a přitlačení akčních členů jejich kuželovými polygonovými stykovými plochami na kuželové polygonové stykové plochy na hřídeli. Výhodou takové sestavy je přesné axiální a radiální usazení akčních členů na hřídel, které je dlouhodobě pevné, je opakovaně rozebíratelné a je

- 1 CZ 2024 - 158 A3 vysoce odolné proti vymačkání kuželových polygonových stykových ploch působením kroutícího momentu. Další výhodou takové sestavy je, že lze eliminovat díry nebo otvory pro přitahovací prostředek v těle hřídele, např. v těle na hřídeli uspořádaného náboje, čímž se zvýší pevnost hřídele. Díky zvýšení pevnosti je možné do sestavy začlenit hřídel, např. kuželovou hřídel, válcovou hřídel s kuželovým nábojem, apod., o menším průměru, což přináší nejenom úsporu materiálu, ale také zmenšení a tím zkrácení obráběcích časů kuželových polygonových stykových ploch hřídele a akčních členů. Ještě další výhodou je, že přitahovací prostředek takové sestavy nemusí obsahovat jistící prstenec, který je nutné přetahovat přes volný konec hřídele a dále přes hřídel až k příslušnému akčnímu členu. To je zejména výhodné pro ekonomicky zhotovitelnou válcovou hřídel se třemi nebo více náboji pro uložení alespoň tří od sebe navzájem v odstupu uspořádaných akčních prvků a/nebo jiných součástek, například tří disků karuselu vačkového převodového mechanismu.

Přitahovací prostředek s výhodou obsahuje alespoň jeden šroub pro usnadnění přitažení akčních členů a usnadnění opakovaného rozebrání a opětovného smontování a přitažení prvků sestavy, např. pro výměnu opotřebovaných akčních prvků, apod.

Pro sestavy s dvojicí akčních členů uspořádaných bezprostředně vedle sebe, např. sestavy s dvojicí bezprostředně vedle sebe uspořádaných ramen, vahadel, vaček, apod., je výhodné, když je dvojice akčních členů ve smontovaném stavu na hřídeli situována svými navzájem přilehlými čelními stranami paralelně vedle sebe s odstupem menším než je 1 mm, ideálně menším než je 200 pm. Odstup čelních stran akčních členů ve smontovaném stavu sestavy, kdy příslušné kuželové polygonové stykové plochy akčních členů a hřídele na sebe navzájem plošně doléhají, umožňuje následné vzájemném přitažení akčních členů přitahovacím prostředkem. Přitom dojde k předem definovanému axiálnímu posuvu obou akčních členů po hřídeli, ve směru rozšíření kuželových polygonových stykových ploch hřídele, a tím k vytvoření předem definovaného nárůstu kontaktního tlaku příslušných kuželových polygonových stykových ploch, který je omezen/kontrolován vzájemným dorazem čelních stran, pro zamezení poškození prvků sestavy příliš velkým kontaktním tlakem.

Ve výhodném uskutečnění tvoří dvojice akčních členů sestavy, které jsou ve smontovaném stavu na hřídeli sestavy situovány svými navzájem přilehlými čelními stranami paralelně vedle sebe s odstupem menším, než je 1 mm, případně menším než je 200 pm, společně jeden akční prvek. Díky tomu lze dosáhnout všech výše uvedených výhod vynálezu také pro uspořádání sestavy s jedním akčním prvkem, bez nutnosti začlenit do sestavy jiné než výše uvedené akční členy a upevňovací prostředky.

Pro sestavy se dvěma akčními členy uspořádanými v odstupu od sebe, od jednotek mm až po řádově i desítky případně nižší stovky mm, je výhodné, pokud přitahovací prostředek obsahuje alespoň jeden pomocný díl, který je uspořádán mezi těmito dvěma akčními členy, přičemž alespoň jeden akční člen dosedá jednou svojí čelní stranou na přilehlou čelní stranu pomocného dílu a oba akční členy jsou s pomocným dílem rozebíratelně spojeny. Tím se dosáhne sestavy hřídele s alespoň dvěma akčními členy podle předloženého vynálezu bez toho, že by dva akční členy musely být uspořádány bezprostředně vedle sebe.

Pomocný díl je tvořen alespoň jedním, ideálně alespoň dvěma, cylindrickými mezikusy s výhodou snadné montáže mezikusu bez nutnosti přetahování přes hřídel, v případě alespoň dvou cylindrických mezikusů také s výhodou jejich obvodově rovnoměrného uspořádání kolem hřídele pro obvodově rovnoměrné rozložení působení přitahovacího prostředku na akční členy.

Pomocný díl je tvořen alespoň jedním hranolem, s výhodou snadné vyrobitelnosti.

Pomocný díl tvořený alespoň jedním hranolem současně, spolu s tím, že je prvkem přitahovacího prostředku, tvoří vyvažovači člen sestavy hřídele a akčních členů, s výhodami minimalizace počtu prvků a zkrácení délky sestavy.

-2 CZ 2024 - 158 A3

Objasnění výkresů

Vynález je schematicky znázorněn na výkresech, kde ukazuje obr. 1 podélný průřez sestavou před přitažením akčních členů přitahovacím prostředkem, obr. 2 podélný průřez sestavou z obr. 1 po přitažení přitahovacím prostředkem, obr. 3 perspektivní pohled na sestavu s jedním diskem tvořeným dvojicí akčních členů, obr. 4 perspektivní pohled na sestavu s dvojicí ramen tvořenou dvojicí akčních členů, obr. 5 perspektivní pohled na hřídel sestavy z obr. 4, obr. 6 podélný průřez sestavou hřídele s dvojicí akčních členů a pomocným dílem před přitažením akčních členů přitahovacím prostředkem, obr. 7 podélný průřez sestavou z obr. 6 po přitažení přitahovacím prostředkem, obr. 8 perspektivní pohled na sestavu s pomocným prostředkem tvořeným cylindrickými mezikusy, obr. 9 perspektivní pohled na sestavu s vyvažovacím členem.

Příklady uskutečnění vynálezu

Vynález bude popsán na několika příkladech uskutečnění obsahujících hřídel 1 a alespoň dva akční členy 2 uložené pro přenos kroutícího momentu na tomto hřídeli 1.

Sestava hřídele 1 a alespoň dvou akčních členů 2 (obr. 1, 2, 3, 4, 6, 7, 8 a 9) obsahuje alespoň dva akční členy 2, např. dvě ramena, dvě radiální vačky apod., dva akční členy tvořící společně dvojvačku, vahadlo, disk, apod., z nichž každý je opatřen jednou kuželovou polygonovou stykovou plochou 22 pro uložení na kuželové polygonové stykové ploše 11 na hřídeli 1, například na kuželové hřídeli 1, na kuželovém náboji 13 válcové hřídele 1, apod., například podle CZ 2015875 A3, pro přenos kroutícího momentu. Dvě z kuželových polygonových stykových ploch 11 na hřídeli 1 jsou od sebe navzájem odkloněné se sklonem směrem k přilehlým koncům hřídele 1 (obr. 5), přičemž alespoň dva akční členy 2 jsou navzájem propojeny alespoň jedním přitahovacím prostředkem 3 pro vzájemné přitažení akčních členů 2 a přitlačení akčních členů 2 jejich kuželovými polygonovými stykovými plochami 22 na kuželové polygonové stykové plochy 11 na hřídeli L

V uskutečnění sestavy příkladně znázorněném na obrázku 1 je alespoň jedna dvojice akčních členů 2, ve smontovaném stavu na hřídeli 1, situována svými navzájem přilehlými čelními stranami 21 paralelně vedle sebe s odstupem menším, než je 1 mm, výhodněji menším než je 0,1 mm, ještě výhodněji menším než je 200 pm, nejvýhodněji menším než je 100 pm a větším než je 10 pm, pro následné přitažení akčních členů 2 přitahovacím prostředkem 3 navzájem k sobě (obr. 2).

Dvojice akčních členů 2 ve smontovaném stavu a po těsném přitažení navzájem k sobě příkladně tvoří společně jeden akční prvek 6, například jeden disk vačkového karuselu (obr. 3), jedno neznázoměné vahadlo, neznázoměnou radiální dvojvačku, apod.

V jiném uskutečnění tvoří dvojice akčních členů 2, ve smontovaném stavu a po těsném přitažení navzájem k sobě, dvojici akčních prvků 6, například dvojici ramen (obr. 4) pro spojení sestavy s kloubovým mechanismem, neznázoměnou dvojici vaček, vahadel, disků apod.

Přitahovací prostředek 3 (obr. 1, 2, 6 a 7), je uzpůsoben pro vzájemné přitažení alespoň dvou akčních členů 2, a tím pro lineární posuv akčních členů 2 kuželovými polygonovými stykovými plochami 22 po kuželových polygonových stykových plochách 11 na hřídeli 1, a tím pro přitlačení polygonových kuželových stykových ploch 22 akčních členů 2 na polygonové kuželové stykové plochy 11 na hřídeli 1.

Přitahovací prostředek 3 v uskutečnění znázorněném na obrázcích obr. 1, 2, 3, 4, 6, 7, 8 a 9 příkladně obsahuje alespoň jeden šroub 31 pro prostrčení skrze a/nebo zašroubování do díry/u

-3 CZ 2024 - 158 A3 nebo otvor/u v těle akčního členu 2. V jiném ne znázorněném uskutečnění přitahovací prostředek 3 obsahuje matici, v dalším uskutečnění svorku, apod.

Přitahovací prostředek 3 v uskutečnění znázorněném na obrázcích 6, 7, 8 a 9 příkladně obsahuje alespoň jeden pomocný díl 4, například cylindrický mezikus 40 (obr. 8), hranol 400 (obr. 9), apod., který je uspořádán mezi akčními členy 2. Alespoň jeden akční člen 2 dosedá, po přitažení přitahovacím prostředkem 3 (obr. 7), jednou svojí čelní stranou 21 na přilehlou čelní stranu 41 pomocného dílu 4 a oba akční členy 2 jsou s pomocným dílem 4 rozebíratelně spojeny.

Pomocný díl 4 přitahovacího prostředku 3 příkladně současně tvoří vyvažovači člen 5 pro vyvážení sestavy hřídele 1 a akčních členů 2, například vyvažovači člen 5 v neznázoměném tvaru válečku, ve tvaru hranolu (obr. 9), apod.

Alespoň dva akční členy 2 se na hřídel 1 sestavy uloží a upnou tak, že se nejprve navlečou svými středovými otvory axiálně navzájem proti sobě na hřídel 1, přičemž se každý z akčních členů 2 přetáhne přes jeden ze dvou protilehlých volných konců hřídele 1 a plošně bezvůlově se uloží svojí kuželovou polygonovou stykovou plochou 22 na příslušnou kuželovou polygonovou stykovou plochu 11 hřídele 1, např. kuželové hřídele 1, kuželového náboje 13 válcové hřídele 1, apod., a tím se přednastaví předem zvolená radiální orientace akčních členů 3 na hřídeli 1 (obr. 1 a 6). Přitom se jedna čelní strana 21 akčního členu 2 přiřadí čelní straně 21 druhého akčního členu 2 nebo se přiřadí čelní straně 41 pomocného dílu 4 s odstupem menším než 1 mm. Poté se akční členy 3 přitáhnou přitahovacím prostředkem 3 směrem k sobě, předem zvolenou přitahovací silou, přičemž se každý z akčních členů 3 lineárně posune po hřídeli 1 o vzdálenost 5 pm až 500 pm, až než čelní strana 21 akčního členu 2 dosedne na čelní stranu 21 druhého, protilehlého, akčního členu 2 (obr. 2) nebo na čelní stranu 41 pomocného dílu 4 uspořádaného mezi akčními členy 2 (obr. 7). Přitom se každý z dvojice akčních členů 2 svojí kuželovou polygonovou stykovou plochou 22 přímočaře ve směru osy 12 hřídele 1, posune po příslušné kuželové polygonové stykové ploše 11 hřídele 1, ve směru rozšíření jejího tvořícího kužele. Tím se akční člen 2 kuželovou polygonovou stykovou plochou 22 přitlačí na kuželovou polygonovou stykovou plochu 11 hřídele 1, přičemž se kontrolované zvětší kontaktní tlak, kterým akční člen 2 svojí vnitřní kuželovou polygonovou stykovou plochou 22 působí na vnější kuželovou polygonovou stykovou plochu 11 hřídele 1, respektive se dlouhodobě zvětší stykové napětí těchto stykových ploch 22. 11, a tím se akční člen 2 dlouhodobě pevně upne na hřídeli 1, pro zvýšení odolnosti sestavy hřídele 1 a akčních členů 2 proti vymačkání kuželových polygonových stykových ploch 22. 11. Přitahovací prostředek 4 se ponechá utažený, pro zajištění akčních členů 2 proti nežádoucímu uvolnění a stím spojenému nežádoucímu snížení kontaktního tlaku / stykového napětí kuželových polygonových stykových ploch 22. 11.

Claims (8)

1. Sestava hřídele (1) a alespoň dvou akčních členů (2), které jsou opatřeny každý jednou kuželovou polygonovou stykovou plochou (22), jimiž jsou akční členy (2) uloženy na odpovídajících kuželových polygonových stykových plochách (11) na hřídeli (1) pro přenos kroutícího momentu, přičemž dvě z kuželových polygonových stykových ploch (11) na hřídeli (1) jsou od sebe navzájem odkloněné se sklonem směrem k přilehlým koncům hřídele (1), vyznačující se tím, že alespoň dva akční členy (2) jsou navzájem propojeny alespoň jedním přitahovacím prostředkem (3) pro vzájemné přitažení akčních členů (2) a přitlačení akčních členů (2) jejich kuželovými polygonovými stykovými plochami (22) na kuželové polygonové stykové plochy (11) na hřídeli (1) pro přenos kroutícího momentu kuželovými polygonovými stykovými plochami (11, 22).

2. Sestava hřídele (1) podle nároku 1, vyznačující se tím, že přitahovací prostředek (3) obsahuje alespoň jeden šroub (31).

3. Sestava hřídele (1) podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že alespoň jedna dvojice akčních členů (2) je ve smontovaném stavu na hřídeli (1) situována svými navzájem přilehlými čelními stranami (21) paralelně vedle sebe se vzájemným odstupem menším než 1 mm, výhodněji se vzájemným odstupem menším než 200 pm.

4. Sestava hřídele (1) podle nároku 3, vyznačující se tím, že dvojice akčních členů (2) tvoří společně jeden akční prvek (6).

5. Sestava hřídele (1) podle nároku 3, vyznačující se tím, že přitahovací prostředek (3) obsahuje alespoň jeden pomocný díl (4), který je uspořádán mezi akčními členy (2), přičemž alespoň jeden akční člen (2) dosedá jednou svojí čelní stranou (21) na přilehlou čelní stranu (41) pomocného dílu (4) a oba akční členy (2) jsou s pomocným dílem (4) rozebíratelně spojeny.

6. Sestava hřídele (1) podle nároku 5, vyznačující se tím, že pomocný díl (4) je tvořen alespoň jedním cylindrickým mezikusem (40).

7. Sestava hřídele (1) podle nároku 5, vyznačující se tím, že pomocný díl (4) je tvořen alespoň jedním hranolem (400).

8. Sestava hřídele (1) podle nároků 5 až 7, vyznačující se tím, že pomocný díl (4) současně tvoří vyvažovači člen (5) sestavy hřídele (1) a akčních členů (2).