початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2252140
РОТОРНІ ВСТАНОВЛЕННЯ ДЛЯ СВЕРДЛІННЯ бурштиновий виріб

Ім'я заявника: Калінінградський державний технічний університет (RU)
Ім'я винахідника: Тіліпалов В.Н. (RU); Тіліпалов В.В. (RU)
Ім'я патентовласника: Калінінградський державний технічний університет (RU)
Адреса для листування: 236000, Калінінград, Радянський пр-кт, 1, Калінінградський державний технічний університет, патентний відділ
Дата початку дії патенту: 2004.02.17

Винахід відноситься до галузі машинобудування, а більш конкретно до виробництва верстатів для механічної обробки каміння, зокрема для свердління виробів з бурштину. Суть винаходу полягає в тому, що кожна робоча позиція установки забезпечена другий шпиндельной коробкою, розташованої опозитно першої. Свердла в шпиндельних коробках встановлені співвісно. Роторна установка забезпечена пристосуванням для контролю цілісності і затупления свердел, що включає два датчика волоконної оптики, пов'язаних через електронний блок з пристосуванням для відмови від харчування заготовками робочих позицій. Кожен датчик закріплений на важелі, змонтованому на стійці з можливістю повороту, і встановлений так, що виробляє контроль свердел після закінчення свердління при переміщенні робочої позиції. Пристосування для закріплення оброблюваних виробів встановлено з можливістю вертикального переміщення. Технічний результат винаходу полягає в підвищенні продуктивності установки і виключення шлюбу.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до галузі машинобудування, а більш конкретно до виробництва верстатів для механічної обробки каміння, зокрема для свердління виробів з бурштину.

Відомий верстат-автомат для свердління отворів в бурштинових кулях з поворотом виробів на 180 ° (Тіліпалов В.Н., Перетятко С.Б., Борисов Б.П. "Верстат-автомат для свердління отворів в бурштинових кулях з поворотом виробів на 180 ° ". Збірник доповідей міжнародної науково-технічної конференції" БАЛТТЕХМАШ - 2000 ", Калінінград, КДТУ, ч.1, с.54-55).

Верстат-автомат містить маніпулятор для закріплення бурштинової заготовки і її повороту на 180 °, шпиндель зі свердлом, які отримують обертання від електродвигуна, вузол подачі, повідомляє осьовий рух свердла.

Відомо, що свердлити бурштин напроход (наскрізь) неможливо, оскільки на виході свердла з бурштинової заготовки відбудеться скол, виривання матеріалу через велику крихкості бурштину і його малої міцності. Тому бурштинові вироби, наприклад кулі, свердлять спочатку з одного боку на 60% довжини отвору, потім повертають виріб на 180 ° і свердлять цей же отвір з іншого боку напроход. Поява відколу на янтарний виробі призводить до остаточного браку.

Вищеописаний верстат має ряд недоліків, головними з яких є низька продуктивність і відсутність контролю за станом і затупленням ріжучого інструменту, що призводить до появи бракованих виробів.

Низька продуктивність пов'язана з тим, що в цикл виготовлення одного виробу входять витрати часу на переміщення заготовки з завантажувального бункера в робочу зону автомата, закріплення заготовки в маніпуляторі, підведення свердла до заготівлі, поворот вироби маніпулятором на 180 °, висновок свердла, свердління другої половини отвору , відведення свердла від заготовки і видалення її з робочої зони автомата. В результаті продуктивність такого автомата становить 10 ... 12 шт. / Хв. Однак часто потрібно обробляти вироби з продуктивністю на порядок більшою. Наприклад, в одному кілограмі міститься 65000 шт. бурштинових куль діаметром 3 мм і на їх обробку потрібно 12 робочих днів безперервної роботи автомата. Якщо ж необхідно обробити п'ять кілограмів сировини, то автомат і оператор, який його обслуговує, повинні безперервно працювати 60 робочих днів або два з половиною календарних місяці.

Відсутність контролю затупления свердел вимагає невідступно уваги з боку оператора, оскільки свердління тупим свердлом неминуче викликає різкий нагрів всередині вироби, тоді як зовнішня поверхня залишається холодної. Це призводить до розколювання бурштинової заготовки. Крім того, при поломці свердла (особливо часто ламається затупила) необроблені заготовки змішуються з обробленими.

Найбільш близьким до заявляється технічному рішенню є технологічний ротор свердління (Тіліпалов В.Н. Роторні технології і техніка. Калінінград: КДТУ, 2001., - 426 с., С.203, рис.6.1). Роторна установка для свердління складається з вала ротора, змонтованого в підшипникових вузлах, встановлених у верхній і нижній плитах станини, при цьому на валу змонтовані з одного боку шпиндельная головка зі шпинделями і свердлами, а з іншого боку - блокодержатель з пристосуваннями для закріплення предметів обробки, причому кожна позиція ротора містить шпиндель зі свердлом і пристосування для закріплення предметів обробки, а на валу передбачені приводи для обертання свердел і подачі пристосувань з закріпленими предметами обробки на свердла. Така роторна установка для свердління деталей іноді має індуктивні датчики, які контролюють цілісність свердла, коли воно при обертанні ротора проходить повз індуктивного датчика. При поломці свердла або відсутності його в шпинделі індуктивний датчик виробляє електричний сигнал, що подається в запам'ятовується пристрій, який в свою чергу подає електричний сигнал на електромагніт пристосування для автоматичного відмови від харчування новими заготовками вийшла з ладу робочої позиції. В результаті в робочу позицію, в якій зламалося свердло, нові заготовки не надходять, і роторна установка робить шлюб.

У цій установці для свердління забезпечується більша продуктивність за рахунок використання роторного принципу, коли час обробки і всі інші допоміжні часи поєднуються і вироби обробляються під час їх транспортування через технологічну машину, при цьому в технологічному роторі передбачено кілька ідентичних, взаємозамінних позицій, кожна з яких містить шпиндельний вузол зі свердлом і пристосування для закріплення предмета обробки.

Недоліками такої роторної установки для свердління деталей є відсутність контролю цілісності і затупления свердел в кожній позиції ротора, що призводить до появи шлюбу, а й неможливість використання його для свердління бурштинових заготовок через одностороннього свердління.

Пропоноване технічне рішення спрямоване на підвищення продуктивності установки для свердління і виключення шлюбу за рахунок введення контролю цілісності і затупления свердел в кожній робочій позиції і автоматичного відключення необхідних позицій від харчування заготовками.

Поставлена задача досягається тим, що установка для свердління бурштину, що містить вертикально орієнтований вал, встановлений в підшипниках, змонтованих відповідно у верхній і нижній плитах станини, робочі позиції, кожна з яких містить пристосування для закріплення заготовки і шпиндель зі свердлом, додатково забезпечена другий шпиндельной коробкою , розташованої опозитно першої, а свердла в шпиндельних коробках встановлені співвісно. Пристосування для закріплення заготовки в кожній позиції встановлено між двома шпиндельними позиціями і має можливість переміщатися по вертикалі. Для контролю цілісності і затупления свердел пропонована роторна установка забезпечена двома датчиками волоконної оптики для контролю верхніх і нижніх свердел, які спрацьовують в разі пошкодження або затуплення свердел після закінчення свердління при переміщенні робочої позиції. Датчики волоконної оптики через електронний блок пов'язані з пристосуванням для відмови від харчування заготовками робочих позицій. Кожен датчик волоконної оптики встановлений на важелі, змонтованому на стійці з можливістю повороту.

Застосування датчиків волоконної оптики дозволяє ефективно контролювати затуплення свердел, що дуже важливо під час свердління бурштинових заготовок, тому що свердління затупила свердлом неминуче приводить до розколювання заготовок.

Суть винаходу пояснюється графічними матеріалами, де на:

	Фиг.2 - приведена схема однієї позиції запропонованої роторної установки
	Фіг.3 - приведена схема роботи пристрою при аварійній поломки свердла

Фиг.1 - приведена схема однієї позиції найближчого аналога - роторної установки свердління.

На схемах прийняті наступні позначення:

1. шток;
2. кулачки;
3. цанга вироби;
4. свердло;
5. цанга свердла;
6. зубчаста шестерня;
7. вал;
8. шпиндельная коробка верхня;
9. шпиндель;
10. випромінює світловод;
11. приймає світловод;
12. пристосування для закріплення предметів обробки;
13. важіль;
14. стійка;
15. станина;
16. кабель;
17. шпиндельная коробка нижня;
18. шківи;
19. пружина;
20. упор;

СД - світлодіод;

ФД - фотодіод.

На валу 7 (фіг.2) закріплена верхня шпиндельная коробка, в якій змонтовано кілька шпинделів 9, в кожному з яких в патронах 5 закріплені свердла 4. Оптичні волокна 10, що йдуть від світлодіода СД, випромінюють вузькою смужкою, товщиною менше діаметра свердла, інфрачервоний промінь, який, якщо в цій позиції зламалося свердло, потрапляє в оптичні волокна 11, які транслюють інфрачервоне випромінювання на фотодіод ФД, фотодіод ФД перетворює світловий сигнал в електричний, який передається в електронний блок (на схемі не показаний). Світлодіод СД отримує стабілізоване електричне живлення з електронного блоку.

Пристосування 12 для закріплення заготовок, в даному випадку бурштинових куль, може переміщатися по вертикалі, як показано на схемі стрілкою, отримуючи цей рух від штока (на схемі не показано), який переміщується, як це відбувається у всіх роторних машинах, при обертанні ротора від нерухомого кулачка барабанного типу. При вертикальному переміщенні пристосування здійснюється свердління однієї половини отвори в заготівлі (наприклад, зверху), а потім другої половини (наприклад, знизу).

Ці свердління здійснюються при обертанні вала 7 спільно з усіма позиціями на вугіллі повороту, де ще немає контрольного пристосування з датчиками волоконної оптики, змонтованими на важелі 13, який може повертатися на деякий кут навколо осі стійки 14, нерухомо закріпленої на станині 15. Електричний зв'язок світлодіода і фотодіода з електронним блоком здійснюється по кабелю 16.

У нижній шпиндельной коробці 17 розміщені шпинделі, аналогічні шпинделям 9 верхньої шпиндельной коробки. Всі шпинделі отримують обертання через ремінні передачі (на схемі не показані) через шківи 18.

Після закінчення свердління пристосування 12 для закріплення заготовок встановлюється в положення, зображення на фіг.2, і в цей момент позиція рухається повз пристосування з датчиками волоконної оптики, які в цей момент виробляють електричний сигнал, якщо верхні або нижні свердла зламалися і хоча б одного в позиції немає. Однак такий електричний сигнал буде вироблятися і в тому випадку, якщо свердло затупилося, оскільки під час свердління тупим свердлом воно сильно нагрівається і випромінює інфрачервоний потік, що вловлюється фотодиодом і перетворюється в електричний сигнал. У будь-якому випадку за допомогою цього сигналу запам'ятовується номер позиції, в якій вийшов з ладу інструмент, і при підході такої позиції до магазину, з якого завантажуються в позиції чергові, повинні стати предметом обробки предмети, спрацьовує електромагніт, який дозволить повзуна завантажувального пристрою зробити хід і просунути чергову заготовку в робочу зону позиції. Це дозволяє уникнути появи браку при свердлінні бурштинових виробів.

На випадок аварійної ситуації, коли зламане свердло залишилося в янтарний кулі, причому це свердло може займати довільне положення, для захисту датчиків волоконної оптики від поломки, передбачена можливість відхилення всього пристосування для контролю, що показано на Фіг.3.

При обертанні вала 7 пристрої зі шпиндельної коробкою 8 пристосування 12 для закріплення бурштинових заготовок проходить вільно повз важеля 13, на якому змонтована волоконна оптика, світлодіод СД і фотодіод ФД, але зламане свердло обов'язково зачепить важіль 13, при цьому він повернеться навколо стійки 14, розтягуючи пружину 19. Після проходу позиції зі зламаним свердлом важіль 13 під дією пружини 19 повернеться в початкове положення до упору 20, і вся система контролю буде готова для подальшого контролю. Щоб зламане свердло не зашкодило волоконну оптику, світлодіод або фотодіод, вся ця частина пристосування закрита тонкого сталевого платівкою (на схемі не показана).

Таким чином, ця система дозволяє не тільки контролювати цілісність свердел або їх затуплення в кожній позиції пристрою, але і автоматично відключати вийшла з ладу позицію від харчування новими заготовками, що є адаптивною системою управління, оскільки дозволяє всьому пристрою для свердління бурштинових виробів пристосовуватися до умов, що змінюються процесу обробки.

Збільшення продуктивності пропонованої роторної установки забезпечується тим, що кожна позиція пристрою за один оборот валу обробляє один виріб, а оскільки таких позицій в пристрої може бути кілька, наприклад вісім, то за один оборот валу буде виготовлено 8 виробів, а якщо вал робить, наприклад, 20 оборотів в хвилину, то за одну хвилину буде виготовлено 20 × 8 = 160 виробів. У запропонованій роторної установки додаткове збільшення продуктивності (в порівнянні з найближчим аналогом) забезпечується тим, що в кожній робочій позиції пристрою передбачений ще верхній шпиндель, що дозволяє свердлити бурштинові заготовки з двох сторін, не витрачаючи часу на поворот заготовок на 180 °. Тому в пропонованому пристрої передбачені дві шпиндельні коробки (верхня і нижня) і в кожній робочій позиції установки відповідно є верхнє і нижнє обертаються свердла (фіг.2).

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

Роторна установка для свердління бурштинових виробів, що містить вертикально орієнтований вал, встановлений в підшипниках, змонтованих відповідно у верхній і нижній плитах станини, робочі позиції, що включають пристосування для закріплення оброблюваних виробів і шпиндельну коробку зі свердлами, пристосування для відмови від харчування заготовками робочих позицій, що відрізняється тим, що кожна робоча позиція забезпечена другий шпиндельной коробкою, розташованої опозитно першої, причому свердла в шпиндельних коробках встановлені співвісно, ​​крім того, роторна установка забезпечена пристосуванням для контролю цілісності і затупления свердел, що включає два датчика волоконної оптики, пов'язаних через електронний блок з пристосуванням для відмови від харчування заготовками робочих позицій, причому кожен датчик волоконної оптики закріплений на важелі, змонтованому на стійці з можливістю повороту, і встановлений так, що виробляє контроль свердел після закінчення свердління при переміщенні робочої позиції, а пристосування для закріплення оброблюваних виробів встановлено з можливістю вертикального переміщення .

Версія для друку
Дата публікації 09.12.2006гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів