Generátor skladaných rotačných pohybov

Číslo patentu: 288045

Dátum: 30.01.2013

Autor: Šooš Ĺubomír

Je ešte 3 strany.

Pozerať všetko strany alebo stiahnuť PDF súbor.

Zhrnutie / Anotácia

Generátor skladaných rotačných pohybov pozostáva z vretena (1), na ktorom je pevne uložený rotor (2) vnútorného elektromotora a ktoré je v prvých ložiskách (3, 4) otočne uložené v otvoroch vnútorného telesa (6). Pritom vnútorné teleso (6) je uložené otočne v druhých ložiskách (7, 8) v základnom telese (11). Vnútorné teleso (6) je spojené s rotorom vonkajšieho elektromotora (12) priamo alebo cez spojku (16). Medzi vretenom (1), vnútorným telesom (6) a základným telesom (9), ktoré pozostáva zo stredného prstencového segmentu (19) pevne spojeného s vnútorným telesom (6), z vonkajšieho prstencového segmentu (18) pevne spojeného so základným telesom (18) a z vnútorného prstencového segmentu (13) pevne spojeného s vretenom (1). Pritom stredný prstencový segment (19) na svojom vonkajšom obvode obsahuje aspoň dve prvé vybrania (21) a v nich uložené prvé aretačné členy (20) a vnútorný prstencový segment (13) na svojom vonkajšom obvode obsahuje aspoň dve druhé vybrania (17) a v nich uložené druhé aretačné členy (15).

Text

Pozerať všetko

Vynález sa týka konštrukčného riešenia generátora skladaných rotačných pohybov použiteľného ako pohonná jednotka pre stroje a najmä pre obrábacie stroje v technologických operáciách s požadovanými vysokými reznými rýchlosťami, so širokým rozsahom plynule meniteľnej frekvencie otáčania a požadovaného krútiaceho momentu. Vynález patrí do oblasti strojárstva.Zo stavu techniky pre technologické operácie sústruženia, frézovania, vŕtania, brúsenia alebo iného spôsobu obrábania materiálu vysokými reznými rýchlosťami sa používajú vretenníky s pohonom zabudovaným do telesa vretenníka s integrovaným pohonom. Pri obrábani spravidla požadujeme pri nízkych frekvenciách otáčania vysoký krútiaci moment a naopak. Pohonom je asynchrónny elektromotor, ktorého krútiaci moment klesá, ak sa otáčky motora znížia pod menovité otáčky. Použitie jednosmerných motorov je obmedzené pre ich vysokú cenu. Pritom na konštrukčné riešenie vretenníkov pre vysoké rýchlosti obrábania sa kladú vysoké nároky vyplývajúce z potreby širokého regulačného rozsahu frekvencií otáčania vretena so širokým regulačným rozsahom a vysokými hodnotami krútiaceho momentu. Dosahované parametre existujúcich riešení sú limitované voľbou vhodných ložísk a pohonu, ako aj nákladným mazacím, chladiacim, kontrolným a regulačným systémom.Naskytla sa tak možnosť riešiť tento problém technickými prostriedkami.Výsledkom tohto úsilia je ďalej opisovaný generátor skladaných rotačných pohybov podľa vynálezu použiteľný pre pohonné jednotky obrábacích strojov.Uvedené nedostatky sú odstránené konštrukciou generátora skladaných rotačných pohybov podľa tohto vynálezu. Podstata vynálezu spočíva v tom, že generátor skladaných rotačných pohybov pozostáva z vretena,na ktoromje pevne uložený rotor vnútomého elektromotora. Vreteno je otočné uložené na prvých ložískách v otvoroch vnútomého telesa. Vo vnútomom telese je nehybne uložený stator vnútomého elektromotora. Vnútomé teleso je pritom otočne uložené v druhých ložískách v základnom telese generátora skladaných rotačných pohybov. Otočné uložené vnútomé teleso je priamo alebo cez spojku pripojené k rotoru vonkajšieho elektromotora. Medzi vretenom, vnútomým telesom a základným telesom je zaradená zložená viacnásobná automatická voľnobežná spojovacía sústava.Podstatným znakom riešenia generátora skladaných rotačných pohybov podľa tohto vynálezu je aj technická realizácia zloženej automatickej voľnobežnej spojovacej sústavy. Pozostáva zo stredného prstencového segmentu pevne spojeného s vnútorným telesom, vonkajšieho prstencového segmentu pevne spojeného so základným telesom a z vnútomého prstencového segmentu pevne spojeného s vretenom. Stredný prstencový segment môže byť v polohe rozpojenej alebo môže byť pevne zopnutý s vonkajším segmentom, alebo môže byť pevne zopnutý s vnútomým segmentom. Preto má stredný prstencový segment na svojom vonkajšom obvode aspoň dve, výhodne tri prve vybrania a v nich uložené prvé aretačné členy, ktoré unášané rotácíou stredného prstencového segmentu zovretím v zužujúcej sa časti vybraní spájajú stredný a vonkajší prstencový segment. Prvé vybrania v strednom prstencovom segmente sú riešené tak, že umožňujú pevné zopnutie stredného prstencového segmentu a vonkajšieho prstencového segmentu v obidvoch zmysloch otáčania. Vnútomý prstencový segment na svojom vonkajšom obvode obsahuje aspoň dve výhodne tri druhé vybrania a v nich uložené druhé aretačné členy, ktoré unášané rotácíou vnútomého prstencového segmentu zovretím v zužujúcej sa časti vybraní spájajú Vnútomý a stredný prstencový segment. Druhé vybrania vo vnútornom prstencovom segmente sú riešené tak, že umožňujú pevné zopnutie stredného prstencového segmentu a vnútomého prstencového segmentu v obidvoch zmysloch otáčania. Je optimálne, ak prvými a druhýmí aretačnými členmi sú guľôčky alebo valčeky. Na zabezpečenie spoľahlivosti funkcie generátora skladaných rotačných pohybov je výhodné, ak prvé a druhé aretačné členy sú dotláčané pružínami. Pre jeden režim funkcie napríklad zvyšovania frekvencií otáčania generátora skladaných rotačných pohybov sú v zloženej automatickej voľnobežnej spojovacej sústave vybrania situované na vonkajšom obvode vnútomého prstencového segmentu orientované súhlasne ako vybrania situované na vonkajšom obvode stredného prstencového segmentu. Pre samostatný režim funkcie znižovania frekvencie otáčania vretena generátora skladaných rotačných pohybov sú v zloženej automatickej voľnobežnej spojovacej sústave druhé vybrania situované na vonkajšom obvode vnútomého prstencového segmentu orientované nesúhlasne ako prvé vybrania situované na vonkajšom obvode stredného prstencového segmentu.Výhody generátora skladaných rotačných pohybov podľa vytvoreného vynálezu sú zjavné z účinkov, kto 10rými sa prejavuje navonok. Podstatnou výhodou je fakt, že výsledné frekvencie otáčania a krútiaci moment nie je závislý od frekvencie otáčania vnútomého, prípadne vonkajšieho elektromotora. Výhodou sú taktiež nižšie požiadavky na medzné frekvencie otáčania ložísk, ich mazanie, chladenie, monitorovanie a regulácie predpätia, pričom výsledné medzné frekvencie otáčania vnútomého a vonkajšieho elektromotora môžu byť porovnateľné alebo vyššie ako v súčasnosti známe a vysoko nákladné konštrukčné riešenia pohonov.Ďalšou výhodou je, že požadovaný krútiaci moment možno dosiahnuť voľbou vhodných pohonov, s nižšími požiadavkami na ich krútiaci moment či medzné frekvencie otáčania. Generátor skladaných rotačných pohybov, ktorý je V podstate vretenníkom, môže pracovať v rôznych režímoch s voliteľným pomerom tuhosti, frekvencií otáčania, tlmenia a krútiaceho momentu.Generátorom rotačných skladaných pohybov podľa vynálezu je možné pri súhlasnom zmysle otáčania motorov dosiahnuť efekt skladania pohybov. Výsledné frekvencie otáčania vretena sú súčtom frekvencií otáčania jednotlivých elektromotorov.Pri opačnom zmysle otáčania elektromotorov sú výsledné frekvencie otáčania vretena dané rozdielom otáčok jednotlivých elektromotorov. To umožňuje dosiahnuť veľmi malé výsledné frekvencie otáčania vretena aj pri relatívne vysokých otáčkach jednotlivých elektromotorov. Tým sa výhodne dosahuje vysoký krútiaci moment aj pri minimálnych frekvenciách otáčania vretena.Prehľad obrázkov na výkresochNa priložených výkresoch sú zobrazené uskutočnenia generátora skladaných rotačných pohybov podľa vynálezu. Na obr. l je schematicky znázomená konštrukcia generátora skladaných rotačných pohybov s vypnutým vonkajším aj vnútomým elektromotorom. Na obr. 2 je znázomená v čelnom pohľade konštrukcia zloženej automatickej voľnobežnej spojovacej sústavy so súhlasným usporiadaním orientácie vybraní pre aretačné členy. Na obr. 3 je znázomená schéma generátora skladaných rotačných pohybov so zapnutým vnútorným elektromotorom. Na obr. 4 je znázomená schéma generátora skladaných rotačných pohybov so zapnutým vonkajším elektromotorom. Na obr. 5 je znázomená schéma generátora skladaných rotačných pohybov so zapnutým vnútomým aj vonkajším elektromotorom na zvyšovanie alebo znižovanie frekvencie otáčania vretena. Na obr. 6 je schematicky znázomený generátor skladaných rotačných pohybov s detailným pripojením zloženej automatickej voľnobežnej spojovacej sústavy. Na obr. 7 je schematicky znázomená aplikácia generátora skladaných rotačných pohybov na pohon posuvových mechanizmov. Na obr. 8 je schematicky znázomená aplikácia generátora skladaných rotačných pohybov pre stroj na nesúhlasné pletenie jednotlivých vrstiev prameňa lana. Na obr. 9 je znázomená časť zloženej automatickej voľnobežnej spojovacej sústavy so súhlasným usporiadaním orientácie vybraní pre aretačné členy so zapnutým vnútomým aj vonkajším elektromotorom so súhlasnými frekvenciami otáčania vnútomého aj vonkajšieho elektromotora na zvyšovanie výsledných frekvencií vretena. Na obr. lO je znázomená časť zloženej automatickej voľnobežnej spojovacej sústavy s nesúhlasným usporiadaním orientácie vybraní pre aretačné členy so zapnutým vnútomým aj vonkajším elektromotorom so súhlasnými aj nesúhlasnými frekvenciami otáčania vnútomého aj vonkajšieho elektromotora na zvyšovanie aj znižovanie výsledných frekvencií vretena.Rozumie sa, že jednotlivé uskutočnenia vynálezu sú predstavované pre ilustráciu a nie ako obmedzenia technických riešení. Odbomíci znali stavom techniky nájdu alebo budú schopní zistiť s použitím nie viac ako rutinného experimentovania mnoho ekvivalentov k špecifickým uskutočneniam vynálezu. Aj takéto ekvivalenty budú patriť do rozsahu nasledujúcich patentových nárokov. Pre odbomíkov znalých stavom techniky nemôže robiť problém optimálneho navrhnutia konštrukcie, preto tieto znaky neboli detailne riešené.V tomto príklade konkrétneho uskutočnenia predmetu vynálezu je opísaná prvá základná konštrukcia generátora skladaných rotačných pohybov znázomená na obr. l. Generátor skladaných rotačných pohybov pozostáva z vretena l, na ktorom je pevne uložený rotor g vnútorného elektromotora. Vreteno lje prvými ložiskami à a A otočne uložené na vnútornom telese Q. Vnútomé teleso Q je pritom druhými ložiskami 1 a § uložené otočne v základnom telese ll generátora skladaných rotačných pohybov. Vnútomé teleso Q je cez spojku Q pripojené k rotoru vonkajšieho elektromotora Q. Na čele generátora skladaných rotačných pohybov je umiestnená zložená automatická voľnobežná spojovacia sústava 2, a to medzi vretenom l, vnútomým telesom Q a základným telesom samotného generátora skladaných rotačných pohybov. Zložená automatická voľnobežná spojovacia sústava 2 pozostáva zo stredného prstencového segmentu 12 pevne spojeného s vnútorným telesom Q, ďalej z vonkajšieho prstencového segmentu Q pevne spojeného so základným telesomll a z vnútomého prstencového segmentu Q pevne spojeného s vretenom l. Pritom stredný prstencový segment Q na svojom vonkajšom obvode obsahuje aspoň dve prvé vybrania Q, výhodne tri prve vybrania Q a v nich uložené prvé aretačné členy Q ktoré unášané rotáciou stredného prstencového segmentu Q zovretím v zužujúcej sa časti prvých vybraní Q spájajú stredný a vonkajší prstencový segment Q, Q. Vnútorný prstencový segment Q na svojom vonkajšom obvode obsahuje aspoň dve výhodne tri druhé vybrania Q a v nich uložené druhé aretačné členy Q, ktore unášane rotáciou vnútomého prstencového segmentu Q zovretím v zužujúcej sa časti dmhých vybraní Q spájajú vnútomý a stredný prstencový segment Q, Q. Je optimálne,ak prvými a druhými aretačnými členmi Q, Q sú valčeky, prípadne guľôčky, ako je to znázomené na obr. 2. Na zabezpečenie spoľahlivosti funkcie generátora skladaných rotačných pohybov je výhodné, ak prvé a druhé aretačné členy Q, Q sú dotláčané pružinami. V zloženej automatickej voľnobežnej spojovacej sústave 2 sú prvé vybrania Q situované na vonkajšom obvode vnútorného prstencového segmentu Q súhlasne orientované ako druhé vybrania Q situované na vonkajšom obvode stredného prstencového segmentu Q, ako je to znázomené na obr. 9.V konečnom dôsledku tak na vretene l sú výsledné frekvencie otáčania rovné buď len frekvencii otáčania EL vnútomého elektromotora alebo len frekvencii otáčania g vonkajšieho elektromotora Q, alebo sú rovnajúce sa súčtu frekvencií otáčania (QA ą) vnútomého aj vonkajšieho elektromotora Q s výstupným krútiacim momentom blízkym krútiacemu momentu vnútomého elektromotora.Stator 5 vnútomého elektromotoraje napájaný cez kefy Q a medený zberaci krúžok Q.V tomto príklade konkrétneho uskutočnenia predmetu vynálezu je opísaná druhá základná konštrukcia generátora skladaných rotačných pohybov v podstatnej miere opísaná v príklade l. Odlišnosť konštrukcie generátora skladaných rotačných pohybov spočíva v odlišnom osadení vnútorného prstencového segmentu Q, ako je to zobrazené na obr. 10, t. j. V zloženej automatickej voľnobežnej spojovacej sústave 2 druhé vybrania Q situované na vonkajšom obvode vnútomého prstencového segmentu Q sú nesúhlasne orientované ako prvé vybrania Q situované na vonkajšom obvode stredného prstencového segmentu l 9. Túto zmenu orientácie je možné zabezpečiť ľahko zámenou ľavého čela vnútomého prstencového segmentu Q za jeho pravé čelo a to otočením na vretene l, alebo axiálnym posúvaním dvoch vnútomých prstencových segmentov Q s rozdielnou orientáciou vybraní Q.Generátor skladaných rotačných pohybov môže pracovať vo viacerých funkčných režimochV prvom funkčnom režime, ktorého konštrukcia je opísaná v príklade l a ako je to znázomené na obr. 3,je vonkajší elektromotor Q vypnutý a zapnutý je len vnútomý elektromotor. Vzniknuté rotujúce elektromagnetické pole vyvolá rotáciu rotora g vnútorného elektromotora v jednom smere. Rotor g vnútomého elektromotoraje pevne spojený s vretenom l, čím dôjde aj k rotácii vretena l. Druhé aretačné členy Q sú vplyvom rotácie rotora z vnútomého elektromotora a teda aj rotáciou vnútomého prstencového segmentu Q pevne spojeného s vretenom L vtláčané do širšej časti druhých vybraní Q, čím umožnia voľnej rotácií rotora g vnútorného elektromotora. Vzhľadom na to, že vnútomé teleso Q je uložené voľne v druhých ložiskách 1 a Q,vznikne pohybová protíreakcia a vnútomé duté teleso Q sa pootočí opačným smerom, ako sa otáča rotor g vnútomého elektromotora. Vzhľadom na to, že vnútomé teleso Q je pevne spojené so stredným prstencovým segmentom Q, tak prvé aretačné členy Q sú zakliesňované do zužujúcej sa časti prvých vybraní Q, čím spájajú stredný a vonkajší prstencový segment Q, Q automatickej voľnobežnej spojovacej sústavy 2. Týmto pôsobenímje vnútomé teleso Q pevne ñxované. Tak možno z vretena l odoberať krútiaci moment závislý od frekvencie otáčania El vnútomého elektromotora.V druhom funkčnom režime, ktorého konštrukcia je opísaná v príklade l a ako je to znázomené na obr. 4,je vnútomý elektromotor vypnutý a zapnutý je vonkajší elektromotor Q, Keďže v tomto prípade je rotor vonkajšieho elektromotora Q prepojený spojkou Q s vnútomým telesom Q, tak roztočením rotora vonkajšieho elektromotora Q sa roztáča aj stredný prstencový segment Q. Prvé aretačné členy Q sú rotáciou vnútomého telesa Q a teda aj rotáciou stredného prstencového segmentu Q sú vtláčané do širšej časti prvých vybraní Q, čím umožnia voľnej rotácii vnútomého telesa Q. Rotáciou stredného prstencového segmentu Q sú naopak druhé aretačné členy Q zakliesňované do zužujúcej sa časti druhých vybraní Q, čím spájajú stredný a vnútomý prstencový segment 19, 13. Keďže vnútomý prstencový segment Q je pevne spojený s vretenom l, tak uvedeným pôsobením rotácie rotora vonkajšieho elektromotora Q a rotácie vnútomého telesa Q dôjde napokon aj k rotácii vretena l. Tak možno z vretena i odoberať krútiaci moment závislý od frekvencie otáčania n vonkajšieho elektromotora QV treťom funkčnom režime, ktorého konštrukciaje opísaná v príklade l a akoje to znázomené na obr. 5,je zapnutý aj vnútomý aj vonkajší elektromotor l 2. Zmysel rotácie rotora g vnútorného elektromotora a rotora vonkajšieho elektromotora Q je zhodný, ako je to znázomené na obr. 9. Zložená automatická voľnobežná spojovacia sústava má súhlasné usporiadanie orientácie prvých a druhých vybraní Q a Q pre prvé aj druhé aretačné členy Q a Q Po zapnutí vnútomého elektromotora tento pracuje ako v uvedenom prvom režime a z vretena l sa odoberá krútiaci moment závislý od frekvencie otáčania gł vnútomého elektromotora. Následne, 10ak sa zapne vonkajší elektromotor Q, tak zovretíe prvých aretačných členov Q vo vybraniach Ä sa uvoľní,následkom čoho sa umožní otáčanie vnútomého telesa Q s frekvenciou otáčania n vonkajšieho elektromotora Q. V konečnom dôsledku tak na vretene 1 dochádza k súčtu frekvencií otáčania (nl 33) vnútomého aj vonkajšieho elektromotora Q s výstupným krútiacim momentom blízkym krútíacemu momentu vnútomého elektromotora.Vo štvrtom funkčnom režime, ktorého konštrukcia je opísaná v príklade 2 a ako je to znázomené na obr. 5, je zapnutý aj vnútomý aj vonkajší elektromotor Q Zmysel rotácie rotora g vnútomého elektromotora a rotora vonkajšieho elektromotora Q je opačný, ako je to znázomené na obr. 10. Po zapnutí vonkajšieho elektromotora Q tento pracuje ako v uvedenom druhom režime s frekvenciou otáčania Lg. Krútiaci moment sa na vreteno l neprenáša dovtedy, pokiaľ nie je zapnutý vnútomý elektromotor. Následne, ak sa zapne vnútomý elektromotor s opačným zmyslom frekvencie otáčania nj, tak dôjde k zovretiu druhých aretačných členov Q v druhých vybraniach l 7 medzi vnútomým prstencovým segmentom Q a stredným prstencovým segmentom l 9. Následkom opačnej rotácie rotora g vnútomého elektromotora tak na vretene 1 dochádza k výsledným frekvenciám otáčania vretena l, ktoré sú výsledkom (nl - 92) vnútomého aj vonkajšieho elektromotora Q s výstupným krútiac im momentom blízkym krútiacemu momentu vnútomého elektromotora.Príklad 3 V tomto príklade konkrétneho uskutočnenia predmetu vynálezu je opísaná prvá aplikácia generátora skladaných rotačných pohybov znázomená na obr. 6. Vretenom 1 generátora skladaných rotačných pohybov jehnaný pracovný nástroj pre ířézku alebo brúsku, alebo vŕtačku. Taktiež Vretenom l generátora skladaných rotačných pohybov môže byť hnaná upínacia hlava sústruhu.V tomto príklade konkrétneho uskutočnenia predmetu vynálezu je opísaná druhá aplikácia generátora skladaných rotačných pohybov znázomená na obr. 7. Vretenom l generátora skladaných rotačných pohybov je hnaná skrutkovica pre posuvné mechanizmy, ako je napriklad pohon posuvov obrábacích strojov. Pri súčasnom konštrukčnom riešení je zmena zmyslu posunu realizovaná minimálne štyrmi príkazmi (vypnutie rýchloposuvu, brzdenie, reverz, rozbeh). Pri navrhovanom riešení podľa vynálezu možno dosiahnuť zmenu smeru posuvu zmenou frekvencií otáčania jedného z elektromotorov pri ich nesúhlasnom zmysle otáčania.V tomto príklade konkrétneho uskutočnenia predmetu vynálezu je opísaná tretia aplikácia generátora skladaných rotačných pohybov znázomená na obr. 8. Vretenom 1 generátora skladaných rotačných pohybov je pri nesúhlasnom pletení pletený jeden prameň pre lano.Generátor skladaných rotačných pohybov podľa vynálezu nachádza využiteľnosť v strojárstve.1. Generátor skladaných rotačných pohybov, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že pozostáva z vretena (1), na ktorom je pevne uložený rotor (2) vnútomého elektromotora, ktorýje prvými ložiskami (3, 4) uložený v otvoroch vnútorného telesa (6), pričom vo vnútomom telese (6) je pevne uložený stator (5) vnútorného elektromotora, pričom vnútomé teleso (6)je uložené druhými ložiskami (7, 8) v základnom telese (l 1) a je priamo alebo cez spojku (16) pripojené s rotorom vonkajšieho elektromotora (12), pričom medzi Vretenom(l), vnútomým telesom (6) a základným telesom (11) je zaradená zložená automatická voľnobežná spojovacia sústava (9).2. Generátor skladaných rotačných pohybov podľa nároku l, v y z n a č u j ú c i s a tý m , že zložená automatická voľnobežná spojovacia sústava (9) pozostáva zo stredného prstencového segmentu (19) pevne spojeného s vnútomým telesom (6), z vonkajšieho prstencového segmentu (18) pevne spojeného so základným telesom (l l) a z vnútomého prstencového segmentu (13) pevne spojeného s Vretenom (l), pričom stredný prstencový segment (19) na svojom vonkajšom obvode obsahuje aspoň dve prvé vybrania (21) a v nich uložené prvé aretačné členy (20) a vnútomý prstencový segment (13) na svojom vonkajšom obvode obsahuje aspoň dve druhé vybrania (17) a V nich uložené druhé aretačné členy (15).3. Generátor skladaných rotačných pohybov podľa nároku l a 2, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že prvými a druhými aretačnými členmi (20, 15) sú guľôčky alebo valčeky.

MPK / Značky

MPK: H02K 7/06, B23B 19/02

Značky: rotačných, skládaných, pohybov, generátor

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/11-288045-generator-skladanych-rotacnych-pohybov.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Generátor skladaných rotačných pohybov</a>

Podobne patenty