ШПИНДЕЛЬНАЯ БАБКА Российский патент 1995 года по МПК B23C1/00 

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано при создании металлообрабатывающего оборудования с ЧПУ.

Известна шпиндельная бабка, включающая установленный в корпусе шпиндель, устройство для регулирования положения шпинделя в плоскости, перпендикулярной оси последнего, выполненное в виде эксцентрично размещенных одна в другой частей с круговыми направляющими, первая из которых установлена в корпусе, а вторая несет эксцентрично расположенный в ней шпиндель, при этом величина эксцентриситета расположения частей равна величине эксцентриситета расположения шпинделя, и части снабжены механизмами их поворота с приводами (авт. св. СССР N 515595, кл. B 23 C 3/00, 1974).

Бабка имеет недостаточную жесткость и в связи с этим не может быть применена в станках с ЧПУ для получения высокой точности.

Известна также шпиндельная бабка, включающая установленный в корпусе шпиндель, устройство для регулирования положения шпинделя в плоскости, перпендикулярной оси последнего, выполненное в виде эксцентрично размещенных одна в другой планшайб с круговыми направляющими, первая из которых установлена в корпусе, а вторая несет эксцентрично расположенный в ней шпиндель, при этом величина эксцентриситета расположения планшайб равна величине эксцентриситета расположения шпинделя, планшайбы снабжены механизмами их поворота с приводами и датчиками положения, кинематическая цепь, соединяющая шпиндель с приводом, снабжена полым двухвенцовым блоком, а приводной вал механизма поворота второй планшайбы размещен внутри указанного блока (авт. св. СССР N 1495019, кл. B 23 C 1/00, 1987).

При такой конструкции невозможно обеспечить высокую точность из-за невозможности размещения датчиков положения планшайб с непосредственным измерением положения подвижного звена.

Целью изобретения является повышение надежности работы и точности при обработке.

Цель достигается тем, что в шпиндельной бабке металлообрабатывающего станка, включающей установленной в корпусе шпиндель, устройство для регулирования положения шпинделя в плоскости, перпендикулярной оси последнего, выполненное в виде эксцентрично размещенных одна в другой планшайб с круговыми направляющими, первая из которых установлена в корпусе, а вторая несет эксцентрично размещенный в ней шпиндель, при этом величина эксцентриситета расположения планшайб равна величине эксцентриситета расположения шпинделя, планшайбы снабжены механизмом их поворота с приводами и датчиками положения планшайб, приводной вал механизма поворота второй планшайбы размещен внутри полого двухвенцового блока кинематической цепи, соединяющей шпиндель с приводом его вращения. В качестве датчиков использованы датчики с предназначенными для взаимодействия друг с другом ротором и статором с кабелем подвода тока, при этом приводной вал механизма поворота второй планшайбы выполнен полым для размещения внутри него введенной в бабку тяги, одним концом соединенной с первой планшайбой, а другим - с ротором датчика положения первой планшайбы, статор которого закреплен на корпусе бабки, которая снабжена дополнительным полым валом, кинематически связанным со шпинделем и двухвенцовым блоком, и размещенной в дополнительном валу полой дополнительной тягой, одним концом соединенной с первой планшайбой, а другим - с ротором датчика положения последней, статор которого с кабелем подвода закреплен на первой планшайбе. При этом датчики положения установлены на осях соответствующих эксцентриситетов и обеспечивается непосредственная жесткая связь их роторов с деталями, положение которых измеряется, и исключается влияние зазоров на точность позиционирования.

Кроме того, механизм поворота второй планшайбы выполнен в виде закрепленного на корпусе дополнительного корпуса, размещенного в последнем, закрепленного на приводном валу червячного колеса и находящегося в зацеплении с ним червяка, при этом корпус установлен с возможностью перемещения в направлении оси червяка и перпендикулярно последней, для чего в корпусе бабки и дополнительном корпусе выполнены взаимно перпендикулярные пазы, в которых размещены введенные в бабку крестообразные шпонки, а механизм поворота снабжен установленной в дополнительном корпусе с возможностью поворота вокруг червячного колеса подпружиненной гильзой, размещенной со смещением ее оси относительно оси червячного колеса. Это позволяет автоматически регулировать и компенсировать зазоры в кинематической цепи привода, в том числе и появляющиеся в процессе износа, что обеспечивает значительное увеличение надежности бабки.

При этом бабка снабжена механизмом перемотки кабеля подвода тока, выполненным в виде закрепленного на первой планшайбе барабана с винтовой нарезкой, установленного в корпусе соосно с первым, дополнительного барабана с винтовой нарезкой, направление которой противоположно направлению нарезки первого барабана, смонтированной внутри выполненного полым второго барабана планетарной передачи, соединенного с водилом этой передачи, подпружиненного натяжного шкива и установленной на водиле штанги с размещенными на ней с возможностью перемещения относительно нее бегунками. Во втором барабане выполнены пазы для введенных в бабку конечных выключателей, предназначенных для взаимодействия с бегунками. Благодаря этому датчик положения второй планшайбы соединяется электрически с системой управления без применения токосъемных устройств и повышается надежность работы бабки.

На фиг. 1 изображена шпиндельная бабка в разрезе; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - штанга с бегунками и направляющими штифтами; на фиг. 4 показан механизм поворота второй планшайбы в разрезе; на фиг. 5 - разрез Б-Б на фиг. 4.

В корпусе 1 бабки установлена на круговых направляющих 2 с возможностью вращения первая планшайба 3, на которой также на круговой направляющей 4 с эксцентриситетом установлена вторая планшайба 5, несущая эксцентрично расположенный в ней шпиндель 6. Величина эксцентриситета расположения планшайб 3 и 5 равна величине эксцентриситета расположения шпинделя 6. На первой планшайбе 3 закреплено червячное колесо 7 привода ее вращения (не показан). Главный двигатель 8 установлен на корпусе 1 и соединен со шпинделем 6 через полый двухвенцовый блок 9 и размещенный во второй планшайбе 5 концентрично оси ее вращения полый промежуточный вал 10. Внутри полого двухвенцового блока 9 размещен полый приводной вал 11 поворота второй планшайбы, находящийся в зацеплении с закрепленным на последней составным зубчатым колесом 12. Внутри вала 11 размещена тяга 13, соединенная с одной стороны с первой планшайбой 3, а с другой - с ротором датчика 14 положения первой планшайбы 3, статор которого закреплен на корпусе 1 бабки. Ротор датчика 15 положения планшайбы 5 через тягу 16, расположенную внутри промежуточного вала 10, соединен с второй планшайбой 5, а статор с подводящим кабелем 17 жестко связан с первой планшайбой. На приводном валу 11 закреплено червячное колесо 18, с которым находится в зацеплении связанный с приводным двигателем 19 червяк 20, установленный на опорах 21 в корпусе 22, который установлен с возможностью смещения в плоскости, перпендикулярной оси приводного вала 11, в направлении оси червяка 20 и перпендикулярно ей за счет выполненных в корпусе 1 бабки и в корпусе 22 взаимно перпендикулярных пазов 23 и 24 с размещенными в них крестообразными шпонками 25. Корпус 22 снабжен установленной с возможностью вращения подпружиненной пружинами 26 относительно последнего гильзой 27, связанной с червячным колесом 18 через опоры 28 качения, причем ось вращения гильзы 27 смещена относительно оси червячного колеса 18. Подводящий кабель 17 датчика 15 положения второй планшайбы 5 уложен на закрепленный на первой планшайбе 3 нарезной барабан 29 и неподвижный барабан 30 со встречной нарезкой, снабженный натяжным шкивом 31, закрепленным на водиле 32 планетарной передачи 33, смонтированной внутри неподвижного барабана 30 и соединенной с первой планшайбой 3 посредством ведущего штифта 34, при этом на водиле 32 планетарной передачи 33 установлена штанга 35 с подвижными в осевом направлении бегунками 36, снабженными направляющими штифтами 37, а в неподвижном барабане 30 выполнены пазы 38, в которых установлены конечные выключатели 39, взаимодействующие с бегунками 36. Натяжной шкив 31 подпружинен относительно водила 32. Бабка снабжена линейными направляющими блоками 40, подвижными по направляющим 41 станины 42. В шпиндель 6 может устанавливаться различный металлообрабатывающий инструмент 43.

Шпиндельная бабка работает следующим образом.

Перемещение по направляющим 41 осуществляется от регулируемого двигателя, смонтированного на станине 42, через шарико-винтовую передачу (не показаны). Перемещение шпинделя 6 в плоскости, перпендикулярной его оси, обеспечивается поворотом первой 3 и второй 5 планшайб на соответствующие углы, при этом первая планшайба поворачивается червячным колесом 7. Малая планшайба 5 вращается через составное зубчатое колесо 12 приводным валом 11. При повороте первой планшайбы 3 ротор датчика 14 поворачивается тягой 13 на тот же угол и отслеживает перемещение. Аналогично датчиком 15 отслеживается перемещение второй планшайбы 5.

Вращение на приводной вал 11 передается через червячное колесо 18 и червяк 20 от двигателя 19. При наличии зазора в червячной паре колесо 18 - червяк 20 гильза 27 проворачивается от пружин 26 относительно корпуса 22, при этом последний перемещается в плоскости, перпендикулярной оси приводного вала 11, до упора червяка 20 в витки червячного колеса 18 и полной выборки зазора.

При движении первой планшайбы 3 двигается статор датчика 15, подводящий кабель 17 перематывается натяжным шкивом 31 и бегунками 36, вращающимися посредством планетарной передачи 33 между подвижным 29 и неподвижным 30 барабанами. В крайних положениях планшайбы 3 бегунки 36 заходят в пазы 37 и взаимодействуют с конечными выключателями 38, давая аварийный сигнал.

Использование: в станкостроении, в металлообрабатывающем оборудовании с ЧПУ. Сущность изобретения: бабка включает установленный в корпусе 1 шпиндель 6, устройство для регулирования положения шпинделя, выполненное в виде эксцентрично размещенных одна в другой планшайб 3 и 5 с круговыми направляющими 2 и 4, большая из которых установлена в корпусе 1, а меньшая несет эксцентрично расположенный в ней шпиндель, при этом величина эксцентриситета расположения планшайб равна величине эксцентриситета расположения шпинделя. Планшайбы 3 и 5 снабжены механизмами их поворота с приводами и датчиками положения. Кинематическая цепь, соединяющая шпиндель 6 с приводом, снабжена полым двухвенцовым блоком 9, а приводной вал 11 механизма поворота планшайбы 5 размешен внутри блока 9. Приводной вал 11 выполнен полым, и внутри него размещена тяга 13, соединенная с одной стороны с планшайбой 3, а с другой - с ротором датчика 14 положения планшайбы 3, статор которого закреплен на корпусе 1 бабки. Кинематическая цепь, соединяющая шпиндель 6 с приводом, снабжена размещенным в планшайбе 5 концентрично оси ее вращения полым промежуточным валом, ротор датчика положения планшайбы 5 через тягу 16, расположенную внутри этого вала, соединен с планшайбой 5, а статор с подводящим кабелем 17 закреплен на планшайбе 3. Механизм поворота планшайбы 5 выполнен в виде червячного редуктроа с устройством выборки зазора. Бабка снабжена механизмом перемотки кабеля подвода тока 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. ШПИНДЕЛЬНАЯ БАБКА, включающая в себя установленный в корпусе шпиндель, устройство для регулирования положения шпинделя в плоскости, перпендикулярной оси последнего, выполненное в виде эксцентрично размещенных одна в другой планшайб с круговыми направляющими, первая из которых установлена в корпусе, а вторая несет эксцентрично размещенный в ней шпиндель, при этом величина эксцентриситета расположения планшайб равна величине эксцентриситета расположения шпинделя, а планшайбы снабжены механизмами их поворота с приводами и датчиками положения планшайб, и приводной вал механизма поворота второй планшайбы, размещенный в полом двухвенцовом блоке кинематической цепи, соединяющей шпиндель с приводом его вращения, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности в работе и точности при обработке, в качестве датчиков использованы датчики с предназначенными для взаимодействия друг с другом ротором и статором с кабелем подвода тока, при этом приводной вал механизма поворота второй планшайбы выполнен полым для размещения в нем введенной в бабку тяги, одним концом соединенной с первой планшайбой, а другим - с ротором датчика положения первой планшайбы, статор которого закреплен на корпусе бабки, которая снабжена дополнительным полым валом, кинематически связанным с шпинделем и двухвенцовым блоком, и размещенной в дополнительном полом валу дополнительной тягой, одним концом соединенной с первой планшайбой, а другим - с ротором датчика положения последней, статор которого с кабелем подвода закреплен на первой планшайбе. 2. Бабка по п.1, отличающаяся тем, что механизм поворота второй планшайбы выполнен в виде закрепленного на корпусе дополнительного корпуса, размещенного в последнем и закрепленного на приводном валу червячного колеса и находящегося в зацеплении с ним червяка, при этом корпус установлен с возможностью перемещения в направлении оси червяка и перпендикулярно последней, для чего в корпусе бабки и дополнительном корпусе выполнены взаимно перпендикулярные пазы, в которых размещены введенные в бабку крестообразные шпонки, а механизм поворота снабжен установленной в дополнительном корпусе с возможностью поворота вокруг червячного колеса подпружиненной гильзой, размещенной со смещением ее оси относительно оси червячного колеса. 3. Бабка по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена механизмом перемотки кабеля подвода тока, выполненным в виде закрепленного на первой планшайбе барабана с винтовой нарезкой, установленного на корпусе соосно с первым дополнительного барабана с винтовой нарезкой, направление которой противоположно направлению нарезки первого барабана, смонтированной внутри выполненного полым второго барабана планетарной передачи, соединенного с водилом этой передачи подпружиненного натяжного шкива и установленной на водиле штанги с размещенными на ней с возможностью перемещения вдоль нее бегунками, при этом во втором барабане выполнены пазы для введенных в бабку конечных выключателей, предназначенных для взаимодействия с бегунками.