РАБОЧЕГО ИНСТРУМЕНТА

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к двигательному устройству для изменения ориентации путем двух ротационных движений рабочего инструмента, предназначенному для обработки объектов примерно термической резке металлов. Двигательное устройство служит для трехмерного движения в пространстве газового или плазменного резака. Изобретение может применятся в сборке установка для объемной резки с резаком.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Есть много известных устройств для движения и изменения ориентации с двумя вращательными движениями газового или плазменного резака, которые состоят из двух рабочих двигателей, расположенных в перпендикулярных плоскостях. Первый двигатель расположен в первой плоскости и даёт первое вращательное движение с помощью рабочеьего плеча, к которому перпендикулярно оси первого двигателя, прикреплен второй двигатель, к которому прикреплен рабочий инструмент. В этих устройствах оси являются прямыми осьями работы привода, а кинематическая схема является последовательной и прямой.

Недостатком этих устройств является повышенная инерция их элементов, тех кто вращается и таким образом создаются большие ударные нагрузки при изменении ускорения. Это приводит к нагрузке редукторов и более выраженным эффектам гистерезиса и гибкости элементов редукторов, что вызывает неточности в позиционирований. Этот эффект : является результатом прямых связей между составляющими элементами. Этот эффект является следствием последовательной (прямой) кинематической схемы, так как все эти движения передаются по кинематической схеме последовательно. Эта длинная кинематическая схема на практике реализует крупномасштабную установку, требующую больших пространств для обеспечения всех вращательных движений, а также предполагает большую массу компонентов. Известно, что большая масса компонентов приводит к большей инерции при различных перемещениях рабочьего инструмента. Поэтому нужны более высокие выходы мощности. Другим существенным недостатком упомянутых устройств является значительно увеличенный изйос кабелей двигателя, на второй йриводной оси вращения из-за большого количества ЙИКЛОВ вращения.

Известно устройство для изменения ориентации резака, для обработки громоздких металлических предметов с двумя двигателями, в котором элементы расположены в параллельной (косвенной) кинематической схеме. Эти элементы имеют относительно меньшие массы и, следовательно, более низкие . ударные нагрузки при работе. Устройство обеспечивает перемещения инструмента вокруг объекта, подлежащего обработке, когда резак наклоняется к 45°, относительно вертикальной оси, которая параллельна оси Z из декартовой координатны системе машины. Устройство состоит из двух приводных двигателей с параллельными осями, которые соединены с двумя коаксиальными валами, первый вал полый, а второй размещен внутри первого, смонтированы друг в друга.

Первый двигатель двигает рабочее плечо, с помощью системы зубчатой передачи и он состыкован к рабочему плечу, которое приводят и к которому подсоединен держатель рабочего инструмента. Второй двигатель двигает рабочий инструмент. Он связан с помощью зубчаты колес с полым валом, который установлен с подшипниками, коаксиально на нормальный вал. В процессе' работы, ротационное движение одного вала, с системмой роликов и консолей, преобразуется в линейный, а к второму валу снова возвращается к ротационным. Это кинематическоя цепьи расположена внутри рабочего плеча, которая приводится в движение с помощью первого двигателя. Это круговое движение становится поступательным движением, а затем поступательное движение снова становится круговым, как это преобразованное вращение наконец передаётся к рабочему инструменту. РСТ заявка WO2013/041404; ,

Недостатком устройства является, что угол наклона инструмента относительно вертикальной оси машины, которой параллельной оси Z декартовой системы координат, до 45°. Перевод трансляционного движения во вращательное и наоборот, через роликовой консольной системы, которое расположено внутри рабочего плеча, подразумевает ограниченное радиальное перемещение рабочего инструмента.

Целью изобретения является создание механизма изменения ориентации с двумя различными ротационными движениями рабочего инструмента. Но таким образом., что преодолевается недостатки известных устройств, таким образом позволяет рабочему инструменту ротаци вокруг вертикальной оси 360°. Таким образом, будет возможен наклон рабочего инструмента против этой оси достигает +/-80° у 3D обработке поверхности, для плоских деталей, в плоскости XY, для тот же декартовой системы координат. Также при ЗБ-обработке объемных деталей в плоскостях XY, XZ и YZ что будет возможно наклона рабочего инструмента с требованием наклона +/- 180°, относительно вертикальной оси, параллельной оси Z на машины, и при условии, что существует параллельная структурная кинематическая схема. Эти условия будут обеспечивать умаление объема устройства и ударныех нагрузок и силы инерции во время работы. Новое устройство будет иметь значительно более низкий вес и, следовательно, потребность в меньшем потреблении энергии приводом.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ.

Задача настоящего изобретения решена с помощью двигательного устройства для изменения ориентации путем двух ротационных движений рабочего инструмента, которое состоит из двух параллельных кинематических цепей для осуществления этих ротаций. Цепи состоят из тела, снабженного двумя моторами с параллельными осями, выходы которых по отдельности закреплены за два коаксиальных вала. Первый вал полый, а второй размещен внутри , первого. При этом валы придают рабочему инструменту два различных ротационных движения через систему зубчатых и цепных передач.

Первый мотор с помощью системы зубчатой передачи закреплен за полый вал, к нему прикреплено рабочее плечо, к которому, в свою очередь, неподвижно прикреплено раменное тело и через соединитель - быструю связку подсоединен удлинитель. К концу удлинителя, представляющего собой исходящий вал, подвижно подсоединен держатель рабочего инструмента, к которому неподвижно прикреплен сам рабочий инструмент. Ротационное движение первой кинематической цепи передается от первого мотора, который ротирует комплект всей системы от рабочего плеча до рабочего инструмента, включая и сам рабочий инструмент. Параллельно первому мотору на теле расположен второй мотор, который через зубчатую передачу связан с внутренним коаксиальным валом, расположенном по оси первого вала. При этом на другом его конце через зубчатую конусную передачу в рабочем плече с помощью

з быстрой связки подсоединен удлинитель посредством первой оси зубчатой цепи передач, расположенной в нем. Второй мотор через систему (прямая и конусная) зубчатой и цепной ₍ передачи передает второе ротационное движение по второй кинематической цепи, через рабочее плечо, раменное тело и через соединитель (быстрая связка) удлинителя. При этом цепная передача, расположенная в удлинителе, передает противоположную ротацию ^: держателю рабочего инструмента и самому рабочему инструменту, который неподвижно прикреплен к держателю.

Цепная передача в удлинителе состоит из двух валов с параллельными осями. При этом первый вал неподвижно прикреплен к корпусу удлинителя, а второй вал связан с ним с помощью цепи. Конец второго вала цепной предачи связан с держателем рабочего инструмента. При ротации, полученной от второго мотора, около неподвижного вала, цепной передачи образуется вращательное движение исходящего вала удлинителя такой же величины углового смещения, но в противоположную сторону. Это приводит к ротации держателя инструмента и самого инструмента около подвижного вала зубчатой передачи в направлении, обратном ротации удлинителя, но с той же величиной угла смещения, заданного вторым мотором.

Частный случай представляет собой вариант, при котором вторая кинематическая цепь укорачивается (прилагается при 3D обработке объемных деталей в плоскостя ΧΥ, XZ и YZ) и непосредственно к быстрой связке раменного тела, прикрепляется рабочий инструмент , посредством держателя без удлинителя. В этом случае цепная зубчатая передача отпадает, а плечевое тело непосредственно передает вращательное движение от второй кинематической цепи держателю рабочего инструмента и может осуществить 3D обработку объемных деталей в плоскостях ΧΥ, XZ и YZ.

Преимущества устройства состоят в том, что приведение в движение в обоих случаях осуществляется в параллельной кинематической схеме, которая обеспечивает компактность и небольшую массу составных частей/элементов устройства. При этом оси движения не совпадают полностью с осями ротации инструмента. В частном случае при 3D обработке плоских деталей в XY декартовой плоскости избегается ^* превращение ротационного движения в трансляционное и снова в ротационное, что способно ограничить, ротационное движение для наклона рабочего инструмента до 45° по отношению , вертикальной оси, являющейся параллельной декартовой оси Z в координатной системе машины. Создается возможность наклона держателя, в свою очередь и рабочего инструмента до +/- 80° по отношению вертикальной оси, параллельной оси Z в декартовой координатной системе машины.Объяснение

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На рис. 1 показана общая ситуационная схема пространственного положения плоскостей и осей, на которых реализованы кинематические диаграммы устройства с или без расширения о. помощью прямого инструмента;

На рис. 2 примерный вариант осуществления удлинительного устройства снабжен конкретными техническими элементами;

. ПРИМЕРЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Примерная реализация 1. Создано двигательное устройство для изменения ориентации рабочего инструмента для обработки объемных деталей, например с кубической формой, которое имеет две кинематические цепи и которое представляет собой тело I s снабженное двумя моторами 3.1 и 3.2. Моторы, монтированные на теле, имеют параллельные оси, каждая из которых прикреплена к двум коаксиальным валам. Первый из них 2.1 является полым, а второй 2.2 размещен по центру полого вала 2.1. Первый вал 2.1 передает ротацию по первой кинематической цепи от мотора 3.1 через зубчатую передачу к рабочему плечу 4, к которому неподвижно прикреплено раменное тело 5 и посредством быстрой связки 6 подсоединен удлинитель 7. К концу удлинителя 7 в подвижной форме прикреплен держатель рабочего инструмента 11, к которому в свою очередь . неподвижно прикреплен сам рабочий инструмент 12. Ротационное движение первой кинематической цепи, передаваемое от первого мотора 3.1, вращает целую систему от плеча 4 до рабочего инструмента 12 около вертикальной оси, проходящей через центр вала 2.2, и являющейся параллельной машинной оси декартовой координатной системы Z.

Второй вал 2.2 через систему зубчатой, конусной зубчатой и цепной передачи передает второе ротационное Движение по второй кинематической цепи, при которой конусная зубчатая передача находится внутри рабочего плеча 4, через раменное тело 5, через быструю связку (соединитель) 6 удлинителя 7, цередавая ротационное движение удлинителю по оси, проходящей по центру вала 2.2. Цепная зубчатая передача в удлинителе 7 составлена _! из двух валов с параллельными осями 8.1 и 8.2. При этом первый вал 8.1 представляет собой входящий вал по кинематической схеме к удлинителю 7, который на одном конце прицеплен через угловые зубчатые колеса к валу 2.2, а к другому его концу неподвижно прикреплен удлинитель 7, и заканчивается неподвижно, закреплённым цепным зубчатым колесом 9.1. Через колесо 9.1 проходит цепь 10, которая связывает его со вторым цепным зубчатым колесом 9.2, смонтированным на валу 8.2, выходящим к рабочему инструменту. На другом конце вала 8.2, напротив зубчатого колеса 9.2, закреплен держатель рабочего инструмента 11, к которому прикреплён сам рабочий инструмент 12. При этом вал 8.2 передает ротацию держателю 11 с величиной такого же угла вращения, как удлинитель, но в другую сторону. ^! Ϊ _,

Действие устройства , согласно изобретению, состоит в следующем:

При подаче сигнала мотор 3.1 создает вращающий момент, который через вал 2.1 передается рабочему плечу 4, которое начинает вращаться и, поскольку к нему неподвижно прикреплены плечевое тело 5, удлинитель 7 через быструю связку 6, держатель рабочего инструмента 11 и сам рабочий инструмент 12, то все эти элементы в комплект начинают осуществлять ротационные движения, вызванные мотором 3.1 и переданные рабочим плечом 4. Это представляет собой первую кинематическую цепь и все осуществляется около вертикальной оси, параллельной декартовой оси машины Z. При подаче сигнала к мотору 3.2 он начинает вращать второй вал 2.2, который через конусную зубчатую передачу начинает вращать удлинитель 7 около оси вала 2.2. При этом движении неподвижное зубчатое колесо цепной зубчатой передачи 9.1, через цепь 10 вызывает вращательное движение второго цепного зубчатого колеса 9.2, которое закручивает вал 8.2 с держателем 11 и рабочим инструментом 12. При этих двух ротациях и выполненной таким образом кинематической схеме с удлинителем 7 создается возможность для держателя 11 и самого рабочего инструмента 12 осуществлять ротацию в 360° около вертикальной оси вала 2.1, параллельной декартовой оси машины Z, а также и наклон оси инструмента по отношению вышеупомянутой вертикальной оси до +/- 80°.

Примерная реализация 2. Частный случай настоящей реализации представляет собой вариант, при котором вторая Кинематическая цепь укорачивается (прилагается при 3D обработке объемных деталей в плоскостях ΧΥ, XZ и YZ). В этом случае к быстрой связке 6 раменное тело 5 непосредственно прикреплен держатель 11 с рабочим инструментом 12 при отсутствии удлинителя 7 (рис.1). Таким образом раменное тело 5 передает непосредственным образом ротацию от второй кинематической цепи держателю 11 и рабочему инструменту 12. Эта схема приложима при 3D обработке объемных деталей, избегая превращение ротационного движения в трансляционное и снова в ротационное, -как это известно в существующих устройствах.

Действие устройства состоит в следующем:

При подаче сигнала мотор 3.1 создает вращательный момент, который через вал 2.1 передается на рабочее плечо 4, которое начинает вращаться и, так как к нему прикреплены неподвижно раменное тело 5 и держатель 11 с рабочим инструментом 12 через связку 6, то все эти элементы начинают осуществлять первое ротационное движение, заданное мотором 3.1 и переданное рабочим плечом 4. Это представляет собой первую кинематическую цепь.

При подаче сигнала мотор 3.2 закручивает второй вал 2.2, который через конусную зубчатую передачу приводит в движение вал 8.2, который в свою очередь приводит в движение неподвижно прикрепленный к другому его концу держатель 11 и рабочий инструмент 12. При выполнении этих двух ротаций и выполненной таким образом кинематической схеме , создается возможность для держателя 11 и самого рабочего инструмента 12 выполнять радиальное перемещение до 360° во всех плоскостях.

· ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТ

Изобретение находит применение при обработке деталей, в разных плоскостях одного установки. Не требует изменений положения деталей. Обработка может состоять из резки, шлифовки H _j других технологческий обработки, связанных с обработкой материалов. Также при снятии фаски или наклонной резки под определенным углом с помощью плазменной резка. Изобретение также находит применение в области плазменной и лазерной резки или сварки металлических деталей. Изобретение может найти применение при создании станков - CNC, для установки ориентации рабочего инструмента. Литература: 1. РОТ заявок O2013/041404