CZ9602004A3 - Method of balancing tested objects and apparatus for making the same - Google Patents

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu vyvažování zkoušených předmětů, při němž se u zkoušeného předmětu uvedeného do otáčení zjistí fázová poloha a velikost nevyváženosti a úběrem materiálu se alespoň částečné vyrovná, přičemž způsob měření a úběr materiálu se opakuje až do dosažení požadované zbytkové nevyváženosti u zkoušeného předmětu. Vynález se dále týká zařízení k provádění tohoto způsobu.

Dosavadní stav techniky

U známého způsobu vyvažování zkoušených předmětů, viz DE 27 05 217 C3, se úběr materiálu provádí kontinuálně pracujícím laserem, jehož paprsek je veden pomocí odrazného zařízení a spolu s paprskem současně působí oxidační prostředek přiváděný současně do místa, kde má být úběr materiálu proveden. Tento způsob úběrů materiálu vyžaduje relativně vysoké náklady v důsledku instalace a provozu laseru, odrazného zařízení a zařízení pro přívod oxidačního prostředku. Dále není plocha místa úběrů materiálu v důsledku působení laseru a oxidačního prostředku hladká, což se může za určitých okolností projevit jako nevýhodné.

Úkolem vynálezu proto je vytvořit způsob a zařízení, pomocí nichž se vyvažování provádí s malými náklady, přičemž místo úběrů materiálu má formu hladké plochy.

Podstata vynálezu

Tento úkol splňuje způsob vyvažování zkoušených předmětů, při němž se u zkoušeného předmětu uvedeného do otáčení zjistí fázová poloha a velikost nevyváženosti a úbérem materiálu se alespoň částečně vyrovná, přičemž způsob měření a úběr materiálu se opakuje až do dosažení požadované zbytkové u zkoušeného předmětu, podle vynálezu, jehož že pro úběr materiálu se na vodicí dráze vede řezný nástroj a jeho pohyb do záběru se zkoušeným předmětem se provede vždy tehdy, když vektor nevyváženosti, spojující střed otočného pohybu zkoušeného předmětu s těžištěm hmoty, způsobující nevyváženost, protíná vodicí dráhu řezného nástroje.

nevyváženosti podstatou je,

Tato základní myšlenka zahrnuje použití jak nehybného, avšak přistavitelného, řezného nástroje, protože již otáčením zkoušeného předmětu je dosaženo relativního pohybu, tak i rotujícího, a přitom rovněž přistavitelného, řezného nástroje. Způsobem podle vynálezu je jednoduchým způsobem umožněn úběr materiálu, po němž zůstane hladké místo řezu. Náklady oproti známému způsobu, při němž se používá kontinuálně pracující laserový paprsek, jsou podstatně menší, protože celé zařízení, které je zapotřebí pro úběr materiálu podle známého způsobu, je nahrazeno jediným řezným nástrojem. Vedle úspor vyplývajících z konstrukčního provedení dojde i ke značné úspoře energie, neboť relativní posun vřetena nesoucího zkoušený předmět vůči řeznému nástroji spotřebuje méně energie než provoz kontinuálně pracujícího laseru, a to nezávisle na tom, zda se jedná o nehybný nebo rotující řezný nástroj. Při použití nehybného řezného nástroje je lhostejné, zda se potřebný relativní posun mezi zkoušeným předmětem a řezným nástrojem provádí posunem vřetena nesoucího zkoušený předmět nebo posunem řezného nástroje.

Na základě popsaného dosavadního stavu techniky spočívá výhodné provedení způsobu podle vynálezu v tom, že pro úběr materiálu se řezný nástroj uvede do otáčení stejnou frekvencí otáčení nebo celočíselným zlomkem frekvence otáčení zkoušeného předmětu, jakož i se stejným nebo opačným smyslem otáčení, přičemž se určí fázová poloha řezného nástroje a fázový úhel řezného nástroje a nevyváženosti se sesynchronizuji a po dosažení fázového vyrovnání se řezný nástroj uvede do záběru se zkoušeným předmětem.

U tohoto provedení se sice provádí pohon řezného nástroje kolem osy otáčení, avšak požadavky na relativní přistavovací pohyb mezi zkoušeným předmětem a řezným nástrojem z hlediska rychlosti tohoto přistavovacího pohybu nejsou u poháněného řezného nástroje zdaleka tak nástroje. Spotřeba energie rovněž menší než spotřeba pracujícího laseru.

vysoké, jako u nehybného řezného při pohonu řezného nástroje je energie při provozu kontinuálně

Podle dalšího výhodného provedení způsobu podle vynálezu se mohou změřené hodnoty zjišťovat analogově, digitalizovat a předávat pro vyhodnocení do počítače, který vypočítá v polárních souřadnicích místo, popřípadě fázovou polohu, a hmotnost hmoty, způsobující nevyváženost, která musí být odstraněna, jakož i u rotujícího řezného nástroje fázovou polohu řezného nástroje, a poskytne parametry řídicí jednotce stroje pro pohon zkoušeného předmětu a/nebo řezného nástroje, potřebné pro vyvážení.

Protože se výpočet provádí v polárních souřadnicích, je u tvarově symetrických zkoušených předmětů s chybějící hmotou v teoreticky zjištěné fázové poloze nevyváženosti možné zjistit místa pro úběr materiálu, nacházející se ve směru vektoru vůči ní.

Uvedený úkol dále splňuje zařízení k provádění způsobu podle vynálezu, jehož podstatou je, že na hlavním vřetenu obráběcího stroje s upínacím prostředkem zkoušeného předmětu je bezprostředně u ložiska hlavního vřetena pevně uspořádáno čidlo, vytvořené zejména jako piezoelektrický element, pro zjišťování hmotnosti hmoty, způsobující nevyváženost, a na vřetenu je uspořádán snímač úhlů pro zjišťování fázové polohy hmoty, způsobující nevyváženost, že analogově číslicový měnič zjištěných hodnot je spojen s počítačem, který je pro předávání zjištěných parametrů pro obrábění zkoušeného předmětu spojen s NC řídicí jednotkou, že je upraven rotační řezný nástroj, který je poháněn stejnou frekvencí otáčení jako zkoušený předmět nebo frekvencí otáčení rovnající se jejímu celočíselnému zlomku, jakož i se stejným nebo opačným smyslem otáčení jako hlavní vřeteno, jehož fázová poloha je zjišťována snímačem úhlů, přičemž tyto signály jsou vedeny do NC řídicí jednotky, hlavní vřeteno a řezný nástroj jsou vůči sobě relativně přistavitelné a tento přistavovací pohyb je řízen v závislosti na parametrech dodaných NC řídicí jednotce přes počítač.

Při použití nehybného řezného nástroje je zařízení provedeno podobně jako u rotačního řezného nástroje, avšak zařízení ke zjišťování fázové polohy řezného nástroje je nahrazeno zařízením pro oscilační přistavovací pohyb.

Při otáčení v opačném smyslu musí mít pro dosažení relativního pohybu řezného nástroje vůči zkoušenému předmětu řezný nástroj podstatné větší odstup od své osy otáčení než hmota materiálu, určená k odebrání, od své osy otáčení.

Když je podle dalšího výhodného provedení vynálezu vytvořeno hlavní vřeteno jako vřeteno motoru, uspořádané ve svislém směru a pracující podle způsobu pick-up, dosáhne se nejen výhody jednoduchého upínání a uvolňování zkoušeného předmětu, nýbrž je současné zaručeno i to, že odebraný materiál spadne dolů a nezůstává ulpělý na zkoušeném předmětu, což by mohlo negativně ovlivnit měření.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude dále blíže objasněn na příkladech provedení podle přiložených výkresů, na nichž obr. 1 znázorňuje podstatné součásti zařízení k provádění způsobu podle vynálezu, obr. 2 provedení odpovídající v podstatě provedení podle obr. 1, avšak s nehybným přistavitelným řezným nástrojem, obr. 3a, 3b, 3c schematicky zkoušený předmět a řezný nástroj v různých fázových polohách a obr. 4 graficky průběh referenčního bodu hlavního vřetena a s ním sesynchronizovaného pohybu řezného nástroje a hmoty způsobující nevyváženost.

Příklady provedeni vynálezu

Na obr. 1 je znázorněno schematické uspořádání hlavního vřetena 1 jako vřetena motoru svislého soustruhu, které se pohybuje ve vedeních 2 ve svislém směru, to znamená ve směru osy Z, přičemž vřeteno 3 se uvádí do otočného pohybu kolem osy <5 otáčení společně se zkoušeného předmětu 5, vřetena 3. Zrcadlovitě jako vřeteno motoru, je sklíčidlem 4., určeným pro upnutí které je uspořádáno na dolním konci vůči hlavnímu vřetenu 1, vytvořenému bočně přesazené uspořádáno nástrojové vřeteno 7, které na svém vřetenu 8 nese řezný nástroj 9. Vřetena 1 a 7 jsou uspořádána tak, že jsou vůči sobě pohyblivá ve vodorovném směru, přičemž je nepodstatné, zda se v horizontálním směru může pohybovat jenom jedno nebo obě vřetena 1, 7, aby se řezný nástroj 9 dostal do záběru se zkoušeným předmětem 5.

S vřetenem 3. hlavního vřetena 1 je spojen snímač 10 úhlů, který vydává signál se sinusovým průběhem, který je veden vedením 11 do analogově číslicového měniče 12 a dalším vedením 13 do NC řídicí jednotky 14 s funkcí GANTRY. Tento sinusový signál reprodukuje oběh referenčního bodu vřetena 3.. Pro zjištění velikosti a fázové polohy nevyváženosti zkoušeného předmětu 5 je na tělese 15 uspořádáno čidlo 16, vytvořené zejména jako piezoelektrický element, které je vedením 17 spojeno s analogově číslicovým měničem 12, do něhož přivádí sinusový signál, který představuje fázovou polohu a velikost hmoty způsobující nevyváženost. Prostřednictvím dalších vedení 18 a 19 je analogově číslicový měnič 12 spojen s počítačem 20, přičemž vedením 18 je do počítače 20 veden signál snímače 10. ůhlů a vedením 19 signál čidla .16. Na základě těchto dvou signálů se v počítači 20 určí úhlová poloha a velikost hmoty, způsobující nevyváženost, které se vedením 21 dále vedou do NC řídicí jednotky 14.. NC řídicí jednotka 14 obdrží prostřednictvím vedení 13 signál o oběhu referenčního bodu vřetena 3, takže z něho vyplývá fázové posunutí hmoty, způsobující nevyváženost, vůči referenčnímu bodu vřetena 3. Vřeteno 8 nástrojového vřetena ]_ je spojeno se snímačem 22 úhlů, který je vedením 23 spojen s NC řídicí jednotkou 14. která tudíž pomocí tohoto vedení 23 přijímá sinusový signál rotujícího řezného nástroje 9. Před vlastním vyvažováním se nejprve prostřednictvím funkce GANTRY NC řídicí jednotky 14 uvedou do synchronního pohybu hlavní vřeteno 1 a nástrojové vřeteno 7, což znamená, že průběh referenčního bodu vřetena 3 a signál vzniklý otáčením řezného nástroje 9 probíhají v zákrytu a jsou na obr. 4 znázorněny křivkou 24. Když nyní vznikne signál v důsledku nevyváženosti, který je vydán čidlem 16. a který je znázorněn na obr. 4 křivkou 25, je možno zjistit, že mezi oběma křivkami 24., 25 existuje fázové posunutí 26. Toto fázové posunutí 26 vznikne vždy tehdy, když se hmota, způsobující nevyváženost, náhodou neshoduje s referenčním bodem vřetena 3. Pomocí funkce GANTRY NC řídicí jednotky 14 je možné obé vřetena 3, 8 tak navzájem sesynchronizovat, že se fázové posunutí 26 odstraní, což znamená, že při každé otáčce zkoušeného předmětu 5 a řezného nástroje 9 se těžiště hmoty, způsobující nevyváženost, a břit řezného nástroje 9 nacházejí proti sobě, takže při přistavení řezného nástroje 9 ve směru šipky 27, které se provede v tomto okamžiku, může dojít podle předem vypočítané velikosti hmoty, způsobující nevyváženost, k úbéru materiálu. Potom se opět směru šipky 28 opět zpátky, provádí nastavení osy C hlavního vedení 30 nastavení osy řezný nástroj 9 vrátí ve Prostřednictvím vedení 29 se vřetena 1, prostřednictvím

Z a prostřednictvím vedení 31 nastavení osy X hlavního vřetena 1 a prostřednictvím vedení 32 nastavení úhlové polohy nástrojového vřetena 8.

Obr. 3a až 3c slouží k objasnění postupu vyvažování, přičemž jsou na nich znázorněny pouze zkoušený předmět 5 a řezný nástroj 9. Na zkoušeném předmětu 5 je znázorněna hmota 34, způsobující nevyváženost. Jak vyplývá z obr. 3a, má řezný nástroj 9 vůči referenčnímu bodu hlavního vřetena 1 fázový úhel g a hmota 34 , způsobující nevyváženost, fázový úhel J3. Pomocí funkce GANTRY NC řídicí jednotky 14 se potom hlavní vřeteno 1 a/nebo nástrojové vřeteno 7 ovlivní tak, že řezný nástroj 9 a hmota 34. způsobující nevyváženost, obíhají se stejným fázovým úhlem, což znamená, že fázový úhel g odpovídá fázovému úhlu J3. Jakmile dojde k vyrovnání fázových poloh, provede se přistavovací pohyb ve směru šipky 35, takže řezný může úběrem materiálu na zkoušeném předmětu 5 způsobující nevyváženost, jak je příkladu, znázorněného na obr. 3a až

3c, jsou jak řezný nástroj 9, tak zkoušený předmět 5 poháněny stejnou frekvencí otáčení a ve stejném smyslu otáčení, jak je naznačeno šipkami 36 a 37.

Na obr. 4 je znázorněn sinusový průběh rotujícího řezného nástroje 9 křivkou 24, vyznačenou čárkovaně, a rotující hmoty

34, způsobující nevyváženost, křivkou 25, vyznačenou plnou nástroj 2 odstranit hmotu 34. znázorněno na obr. 3c. U čarou. Křivka 24 současné udává průběh referenčního bodu hlavního vřetena 1, protože otočný pohyb obou vřeten 1 a 7 byl před provedením vyvážení synchronní. Stav, znázorněný na obr. 4, odpovídá stavu podle obr. 3a, přičemž fázové posunutí 26. znázorněné na obr. 4, představuje fázové posunutí, znázorněné na obr. 3a.

Na obr. 2 je znázorněno zařízení k provádění způsobu, při němž řezný nástroj 9 nerotuje, avšak vykonává pulsační přistavovací pohyby ve směru ke zkoušenému předmětu 5. Na obr. 2 jsou všechny součásti shodné se součástmi na obr. 1 označeny stejnými vztahovými značkami. Jak vyplývá z obr. 2, uvede se zkoušený předmět 5 do otáčení stejným způsobem jako u zařízení podle obr. 1, přičemž i v tomto případě jsou snímačem 10 úhlů a čidlem 16 vydávány příslušné signály stejným způsobem do analogově číslicového měniče 12., kde se tyto analogové signály digitalizují. S řezným nástrojem 9 je spojen lineární snímač 38., který snímá pulsační pohyby prováděné ve směru dvojité šipky 39.· Takto vzniklý signál je rovněž sinusový a odpovídá průběhu křivky 24 na obr. 4. Pro jednoduchost není pohon pro vytváření těchto pulsačních přistavovacích pohybů na obr. 2 znázorněn. Signál z lineárního snímače 38 se vedením 23 vede do NC řídicí jednotky 14. Řízení hlavního vřetena i se provádí stejně jako u provedení podle obr. 1 prostřednictvím vedení 29, 30 a 31, zatímco řízení přistavovacích pohybů řezného nástroje 9 je ovládáno prostřednictvím vedení 32.

Rovněž u tohoto provedení způsobu podle vynálezu se stejným způsobem zjišťuje fázová polohy hmoty 34, způsobující nevyváženost, jak bylo popsáno podle obr. 1. Přistavovací pohyb řezného nástroje 9 musí být potom prováděn tak, že k záběru řezného nástroje 9 na zkoušeném předmětu 5 dojde vždy tehdy, když hmota 34, způsobující nevyváženost, protne dráhu pohybu řezného nástroje 9, pulsujícího ve směru dvojité šipky 39.

Claims (8)

1. PATENTOVÉ N Á'r O KY, σ>

   (O*

   Xi

   1. Způsob vyvažování zkoušených předmětů, při němž se u zkoušeného předmětu uvedeného do otáčení zjistí fázová poloha a velikost hmoty, způsobující nevyváženost, a úběrem materiálu se alespoň částečně vyrovná, přičemž způsob měření a úběr materiálu se opakuje až do dosažení požadované zbytkové nevyváženosti u zkoušeného předmětu, vyznačuj ící se tím, že pro úběr materiálu se na vodicí dráze vede řezný nástroj a jeho pohyb do záběru se zkoušeným předmětem se provede vždy tehdy, když vektor nevyváženosti, spojující střed otočného pohybu zkoušeného předmětu s těžištěm hmoty, způsobující nevyváženost, protíná vodicí dráhu řezného nástroje.
2. 2. Způsob vyvažování zkoušených předmětů, při němž se u zkoušeného předmětu uvedeného do otáčení zjistí fázová poloha a velikost hmoty, způsobující nevyváženost, a úběrem materiálu se alespoň částečně vyrovná, přičemž způsob měření a úběr materiálu se opakuje až do dosažení požadované zbytkové nevyváženosti u zkoušeného předmětu, vyznačuj ící se t í m, že pro úběr materiálu se řezný nástroj uvede do otáčení stejnou frekvencí otáčení nebo celočíselným zlomkem frekvence otáčení zkoušeného předmětu, jakož i se stejným nebo opačným smyslem otáčení, přičemž se určí fázová poloha řezného nástroje a fázový úhel řezného nástroje a nevyváženosti se sesynchronizují a po dosažení fázového vyrovnání se řezný nástroj uvede do záběru se zkoušeným předmětem.
3. 3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačuj ící se t í m, že se změřené hodnoty zjišťují analogově, digitalizují a předávají pro vyhodnocení do počítače, který vypočítá v polárních souřadnicích místo, popřípadě fázovou polohu, a hmotnost hmoty, způsobující nevyváženost, která musí být odstraněna, jakož i u rotujícího řezného nástroje fázovou polohu řezného nástroje, a poskytne parametry řídicí jednotce stroje pro pohon zkoušeného předmětu a/nebo řezného nástroje, potřebné pro vyvážení.
4. 4. Způsob podle nároku 3, vyznačující se tím, že u tvarově symetrických zkoušených předmětů s chybějící hmotou v teoreticky zjištěné fázové poloze nevyváženosti se zjistí místa pro úběr materiálu, nacházející se ve směru vektoru vůči ní.
5. 5. Zařízení k provádění způsobu podle jednoho z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že na hlavním vřetenu (1) obráběcího stroje s upínacím prostředkem (4) zkoušeného předmětu (5) je bezprostředně u ložiska hlavního vřetena (1) pevně uspořádáno čidlo (16), vytvořené zejména jako piezoelektrický element, pro zjišťování hmotnosti hmoty, způsobující nevyváženost, a na vřetenu (3) je uspořádán snímač (10) úhlů pro zjišťování fázové polohy hmoty, způsobující nevyváženost, že analogově číslicový měnič (12) zjištěných hodnot je spojen s počítačem (20), který je pro předávání zjištěných parametrů pro obrábění zkoušeného předmětu (5) spojen s NC řídicí jednotkou (14), že je upraven rotační řezný nástroj (9), který je poháněn stejnou frekvencí otáčení jako zkoušený předmět (5) nebo frekvencí otáčení rovnající se jejímu celočíselnému zlomku, jakož i se stejným nebo opačným smyslem otáčení jako hlavní vřeteno (1), jehož fázová poloha je zjišťována snímačem (10) úhlů, přičemž tyto signály jsou vedeny do NC řídicí jednotky (14), hlavní vřeteno (1) a řezný nástroj (9) jsou vůči sobě relativně přistavitelné a tento přistavovací pohyb je řízen v závislosti na parametrech dodaných NC řídicí jednotce (14) přes počítač (20).
6. 6. Zařízení k provádění způsobu podle jednoho z nároků 2 až 4, vyznačující se tím, že na hlavním vřetenu (1) obráběcího stroje s upínacím prostředkem (4) zkoušeného předmětu (5) je bezprostředně u ložiska hlavního vřetena (1) pevně uspořádáno čidlo (16), vytvořené zejména jako piezoelektrický element, pro zjišťování hmotnosti hmoty, způsobující nevyváženost, a na vřetenu (3) je uspořádán snímač (10) úhlů pro zjišťování fázové polohy hmoty, způsobující nevyváženost, že analogové číslicový měnič (12) zjištěných hodnot je spojen s počítačem (20), který je pro předávání zjištěných parametrů pro obrábění zkoušeného předmětu (5) spojen s NC řídicí jednotkou (14), že je upraven nehybný řezný nástroj (9), přičemž hlavní vřeteno (1) a řezný nástroj (9) jsou vůči sobě relativně přistavitelné a tento přistavovací pohyb je řízen v závislosti na parametrech dodaných NC řídicí jednotce (14) přes počítač (20).
7. 7. Zařízení podle nároku 5,vyznačující se tím, že při otáčení zkoušeného předmětu (5) a řezného nástroje (9) v opačném smyslu má řezný nástroj (9) podstatně větší odstup od své osy otáčení než hmota (34) materiálu, určená k odebrání, od své osy otáčení.
8. 8. Zařízení podle jednoho z nároků 5 až 7, vyznačující se tím, že hlavní vřeteno (1) je vytvořeno jako vřeteno motoru, uspořádané ve svislém směru a pracující podle způsobu pick-up.