УСТРОЙСТВО ШАРНИРНОЕ САМОУСТАНАВЛИВАЮЩЕЕСЯ Российский патент 1997 года по МПК F16C11/06 B24B33/10 

Изобретение относится к области обработки металлов резанием и может быть использовано для передачи вращения от шпинделя станка к инструменту. Например, от шпинделя хонинговального станка к притиру.

Известны жесткие карданные шарниры, состоящие из карданных валов, карданных шарниров с игольчатыми подшипниками и промежуточных опор (см. например, книгу Л. В.Зайцев, М.Д.Полосин "Автомобильные краны". М. Высшая школа, 1987 г. стр.23, рис.15,а).

Известны универсальные шарниры равных угловых скоростей, состоящих из двух фасонных вилок с овальными делительными канавками, куда заложены шарики, передающие усилие от ведущей вилки ведомой (см. например, книгу Л.В. Зайцев, М.Д.Полосин "Автомобильные краны", М. Высшая школа, 1987 г. 23, рис. 15б).

Известен также универсальный шарнир, обеспечивающий одинаковые скорости вращения соединяемых валов (см. авторское свидетельство СССР N 138429, кл. 16 3/26 от 16.04.1960), состоящий из сферической чашки, на внутренней поверхности которой имеются канавки, шаровые головки с канавками на внешней поверхности и шариков, взаимодействующих с чашкой и шаровой головкой через канавки.

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного жесткого карданного шарнира, относятся неравномерность вращения, а при использовании известного универсального шарнира равных угловых скоростей сложность его конструкции.

При применении универсального шарнира, обеспечивающего одинаковые скорости вращения соединяемых валов, технологически сложно выполнить канавки поочередно с правым и левым наклоном к оси вала на внутренней поверхности чашки, на что естественно должны быть жесткие технические требования, невыполнение которых повлечет к сложности при сборке и заклиниванию устройства при работе.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному объекту по совокупности признаков конструктивного характера является самоустанавливающийся патрон, состоящий из корпуса со ступенчатым глухим отверстием в торцевой части, сферической чаши и шаровой головки, образующих сферический подшипник, поводка, державки (см. авторское свидетельство СССР N 319397, кл.B 23 B 31/04 от 3.04.70, принятое за прототип).

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится то, что в известном устройстве, кроме указанного в описании бокового зазора a₁, необходим зазор между вершиной шипа державки и внутренней поверхностью паза корпуса, без чего будет заклинивание державки инструмента, а контакт корпуса с поводком посредством подпружиненного диска создает дополнительное усилие, противодействующее самоустановке державки с инструментом. Конструкция патрона усложнена, а угол, при котором можно передавать крутящий момент, сравнительно небольшой.

Сущность изобретения заключается в следующем: повышение надежности работы самоустанавливающегося устройства и повышение точности обработки отверстия главная задача и цель настоящего изобретения. Оно базируется на таких характеристиках устройства, как простота конструкции, удобство при эксплуатации и возможность замены при износе.

За счет изменения конструкции исключается в нем заклинивание, уменьшается коэффициент трения, улучшается контакт рабочих поверхностей, увеличивается угол, при котором можно передавать крутящий момент. Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном самоустанавливающемся патроне, состоящем из корпуса со ступенчатым глухим отверстием в торцевой части, сферической чаши и шаровой головки, образующих подшипник, поводка, державки, за счет того, что в поводке имеется шип и паз, передающие вращение от корпуса к державке, расположенных на взаимно противоположных торцевых поверхностях и взаимно перпендикулярных направлениях и контактирующих радиусными поверхностями державки и корпуса соответственно, а державка имеет возможность свободно перемещаться с центром вращения, которым является центр сферического подшипника, состоящий из шаровой головки неподвижно посаженной на державку и сферической чаши, неподвижно посаженной в корпусе, и воспринимающие осевую и комбинированные нагрузки с самоустановкой державки в положениях, обусловленных условиями работы инструмента и увеличенной величины отклонения угла от вертикальной оси, зависящей от величины зазора между торцом чаши и внешней поверхностью державки. Частными существенными признаками устройства является то, что в державке на торцевой поверхности выполнен шип, взаимодействующий с радиусным пазом поводка, на противоположном торце которого выполнен перпендикулярно расположенный к пазу шип, взаимодействующий с пазом корпуса, что позволяет державке свободно перемещаться с центром вращения, которым является центр шарнирного подшипника, состоящий из шаровой головки, неподвижно посаженной на державку, и сферической чаши, неподвижно посаженной в корпусе и воспринимающей осевую и комбинированные нагрузки с самоустановкой державки в положениях, обусловленных условиями работы.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналоговых заявленного изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками заявленного изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения следующего содержания: державка выполнена с радиусным шипом на ее торце, взаимодействующим с радиусным пазом поводка и передающего вращение от корпуса к державке посредством контакта радиусного паза корпуса через шип и паз поводка, расположенных во взаимно перпендикулярных направлениях на торцевых поверхностях, а центром вращения (перемещения) служит центр сферического подшипника без шариков и сепаратора.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений, с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения преобразователей на достижение технического результата, в частности, заявленным изобретением не предусматривается следующие преобразования:
дополнение известного средства какой-либо известной частью для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно таких дополнений;
замена какой-либо части известного средства другой известной частью для достижения технического результата, а в отношении которого установлено влияние именно такой замены;
исключение какой-либо части средства с одновременным исключением обусловленной ее наличием функции и достижением при этом обычного для такого исключения результата;
увеличение количества однотипных элементов для усиления технического результата, обусловленного наличием в средстве именно таких элементов;
выполнение известного средства или его части из известного материала для достижения технического результата, обусловленного известными свойствами материала;
создание средств, состоящего из известных частей, выбор которых и связь между ними осуществлены на основании известных правил, и достигаемый при этом технический результат обусловлен только известными свойствами частей этого объекта и связей между ними.

За счет упрощения конструкции самоустанавливающего патрона, достигается точность обработки отверстий, исключается в нем заклинивание, уменьшается коэффициент трения, улучшается контакт рабочих поверхностей, увеличивается угол, при котором можно передавать крутящий момент. Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень" по действующему законодательству.

На фигурах представлена схема заявленного устройства, где на фиг.1 показан фронтальный разрез, а на фиг.2 профильный разрез.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения, заключаются в следующем.

Устройство состоит из державки 1, у которой на торцевой поверхности выполнен радиусный шип 2, взаимодействующий с радиусным пазом 3 поводка 4 и передающий вращение корпуса 5 с радиусным пазом 6 через шип 7 поводка 5 к державке 1, расположенный во взаимно перпендикулярных направлениях к пазу 3 поводка 4, что позволяет державке 1 свободно перемещаться с центром вращения, которым является центр сферического подшипника, состоящий из шаровой головки 8, неподвижно посаженной на державку 1, и сферической чаши 9, неподвижно посаженной в корпусе 5, и воспринимающий осевую и комбинированные нагрузки в сборе. Стопорные кольца 10 и 11 фиксируют положение шаровой головки 8 на державке 1 и сферической чаши 9 в корпусе соответственно.

Устройство работает следующим образом.

Передача вращения державки 1 от корпуса 5 осуществляется через поводок 4 посредством контакта шипа 2 державки 1 с пазом 3 поводка 4 и шипа 7 поводка 4 с пазом 6 корпуса 5, расположенных во взаимно перпендикулярных направлениях, за счет свободного перемещения державки 1 с центром вращения, которым является центр сферического подшипника, состоящий из шаровой головки 8, неподвижно посаженной на державке 1, и сферической чаши 9, неподвижно посаженной в корпусе 5, образующих сферический подшипник, воспринимающий осевую и комбинированные нагрузки в сборе с самоустановкой державки 1 в положениях, обусловленных условиями работы инструмента и увеличенной величиной отклонения угла вертикальной оси, зависящей от величины зазора между торцом 12 чаши 9 и внешней поверхностью 13 державки 1.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующие совокупности условий:
средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно машиностроительной, станкостроительной, авиационной, судостроительной и других;
для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте нижеизложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеизложенных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;
средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость" по действующему законодательству.

Устройство относится к области обработки металлов резанием и может быть использовано для передачи вращения от шпинделя станка к инструменту, например, от шпинделя хонинговального станка к притиру. Устройство шарнирное с высокой надежностью и упрощенной конструкцией позволяет передавать крутящий момент соединяемых валов, где особым требованием является устранение несоосности соединений. Новым в шарнирном соединении является: применение поводка с радиусными шипом и пазом на торцевых поверхностях, расположенных во взаимноперпендикулярных направлениях, взаимодействующих с ответными пазом корпуса и шипом державом инструмента соответственно с возможностью сложного перемещения вокруг центра, которым является центр шарового подшипника без шариков и сепаратора. 2 ил.

Устройство шарнирное самоустанавливающееся для передачи вращения соединяемых валов, состоящее из корпуса со ступенчатым глухим отверстием, в торцевой части соединенного посредством сферического подшипника с державкой, и расположенного между ними поводка с шипом, отличающееся тем, что на торце державки выполнен радиусный шип, предназначенный для взаимодействия с выполненным на поводке радиусным пазом, а шип поводка, выполненный радиусным, установлен с возможностью взаимодействия с корпусом посредством выполненного на торце его глухого отверстия радиусного паза, при этом упомянутые пазы корпуса и поводка расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях, а сферический подшипник образован введенными в устройство шаровой головкой, смонтированной на державке, и сферической чашей, установленной на корпусе.