УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДЕРЖАНИЯ ИНСТРУМЕНТА Российский патент 2000 года по МПК B23B31/12 B23B31/20 B23B51/12 B23C5/26 

Настоящее изобретение имеет отношение к устройству для удержания инструмента, а более конкретно к устройству для удержания инструмента, которое содержит смазывающее вещество с твердой смазывающей пленкой для увеличения усилия зажима и эффективности таких устройств для удержания инструмента.

Хорошо известны различные виды устройств для удержания инструмента. Например, такими устройствами для удержания инструмента могут быть патроны (как ключевые, так и бесключевые) и цанги (как разрезные цанги, так и цанги типа Rubber-Flex* фирмы Jacobs* Chuck Manufacturing). Устройства для удержания инструмента также включают в себя зажимные устройства или механизмы, предназначенные для крепления шлифовальных кругов, режущих дисков и т. п. на ведущих шпинделях. Эти зажимные устройства могут представлять собой обычные гайки, гайки с усилением момента вращения или другие аналогичные механизмы. Различные варианты и работа обычных устройств для удержания инструмента хорошо знакомы специалистам.

Многие из указанных устройств, такие как ключевые и бесключевые патроны и цанги, работают на принципе скользящего фрикционного входа в зацепление с исполнительными элементами, для осуществления захвата удерживаемого в устройстве инструмента при помощи элемента входа в зацепление. Фрикционные переходные поверхности являются операционно неизбежными, однако они вносят основной вклад в износ и являются причиной возможного выхода из строя таких устройств для удержания инструмента. Существует постоянное стремление к снижению эффектов трения в таких устройствах для увеличения их срока службы. Например, известно использование покрытий различных узлов таких устройств фосфатом цинка для уменьшения трения между компонентами. Дополнительно для уменьшения трения используют консистентную смазку или жидкую смазку другого типа. Однако, несмотря на то, что они являются относительно эффективными в снижении трения, консистентная смазка или масло создают свои собственные проблемы, связанные с накоплением грязи и частиц износа, что может приводить к загрязнению устройства. Кроме того, консистентная смазка или масло создают проблему существенной утечки.

Кроме того, обычные смазочные вещества, такие как консистентные смазки или масла, имеют существенные ограничения при работе при высоком давлении или увеличенной нагрузке. При нормальных нагрузках консистентные смазки или масла обеспечивают адекватное разделение между неровностями на поверхностях имеющих фрикционный контакт металлических элементов. Однако при повышенных нагрузках при использовании обычных консистентных смазок или масел осуществляется граничная смазка, что приводит к контакту неровностей на поверхностях. При использовании обычных сухих смазок, таких как фосфат цинка, возникают аналогичные проблемы, связанные с тем, что обычно имеется очень тонкий слой такой смазки в контактных зонах неровностей прилегающих друг к другу поверхностей и, следовательно, обеспечивается относительно малый срок службы такой смазки.

С учетом изложенного, авторы поставили перед собой задачу создания улучшенного устройства для удержания инструмента, имеющего значительно лучшие характеристики фрикционного износа и имеющего увеличенный момент захвата по сравнению с любым известным в настоящее время устройством.

В связи с изложенным, основной задачей настоящего изобретения является создание устройства для удержания инструмента, имеющего улучшенные характеристики фрикционного износа.

Другой задачей настоящего изобретения является создание устройства для удержания инструмента, имеющего увеличенный момент захвата или увеличенное усилие захвата.

Дополнительной задачей настоящего изобретения является создание улучшенной цанги для удержания инструмента.

Еще одной задачей настоящего изобретения является создание улучшенного патрона.

Еще одной задачей настоящего изобретения является создание способа улучшения характеристик износостойкости и увеличения момента или усилия захвата устройства для удержания инструмента.

Дополнительные задачи и преимущества настоящего изобретения будут очевидными из его описания или же могут быть выявлены при практическом осуществлении настоящего изобретения.

Согласно настоящему изобретению создано существенно улучшенное устройство для удержания инструмента, которое содержит покрытие из смазки с твердой смазывающей пленкой на некоторых критичных узлах устройства, а также создан усовершенствованный способ изготовления устройства для удержания инструмента. Создано не только устройство для удержания инструмента, имеющее улучшенные характеристики износостойкости, но также устройство, имеющее увеличенный момент или усилие захвата.

В соответствии с задачами настоящего изобретения разработано улучшенное устройство для удержания инструмента. Устройство для удержания инструмента содержит по меньшей мере один элемент входа в зацепление с инструментом, предназначенный для избирательного зажимания инструмента или хвостовика инструмента при работе устройства. Устройство для удержания инструмента также содержит исполнительный механизм для побуждения по меньшей мере одного элемента входа в зацепление с инструментом к осуществлению избирательного зажимания инструмента. Исполнительный механизм содержит по меньшей мере два компонента, находящиеся в скользящем фрикционном зацеплении. По меньшей мере один из участков находящихся во фрикционном зацеплении компонентов имеет покрытие смазкой с твердой смазывающей пленкой. Преимущественно один из компонентов, который имеет покрытие смазкой с твердой смазывающей пленкой, полностью покрыт смазкой с толщиной покрытия в диапазоне от 0,0001 до 0,0005 дюйма. В соответствии с предпочтительным вариантом настоящего изобретения, только один из находящихся во фрикционном зацеплении компонентов имеет покрытие смазкой с твердой смазывающей пленкой. В соответствии с альтернативным вариантом настоящего изобретения, по меньшей мере один из участков обоих компонентов имеет покрытие.

В соответствии с предпочтительным вариантом настоящего изобретения, устройство для удержания инструмента преимущественно содержит патрон, предназначенный для использования с ручным или силовым приводом. Патрон имеет главным образом цилиндрический корпусной элемент, который содержит носовую и хвостовую секции. Хвостовая секция имеет выполненную в ней осевую проточку для сопряжения с ведущим валом привода, а носовая секция имеет выполненную в ней осевую проточку и множество образованных в ней идущих под углом проходов, пересекающих осевую проточку. Множество кулачков установлено с возможностью скольжения в каждом из идущих под углом проходов. Каждый кулачок имеет лицевую сторону кулачка, образованную на одной из его сторон, и резьбу, образованную на противоположной стороне. Гайка установлена с возможностью вращения относительно корпуса и может навинчиваться на резьбу кулачков. По меньшей мере или гайка, или резьба кулачков покрыты по меньшей мере частично смазкой с твердой смазывающей пленкой.

Патрон также включает в себя главным образом цилиндрическую гильзу, которая находится в приводном зацеплении с гайкой, так что гильза имеет возможность вращения относительно корпусного элемента. Преимущественно только или поверхность гайки или резьба кулачков покрыта смазкой с твердой смазывающей пленкой, причем преимущественно покрытие является полным (по всей поверхности). Толщина покрытия на любой из поверхностей лежит в диапазоне ориентировочно от 0,0001 до 0,0005 дюйма.

В альтернативном предпочтительном варианте осуществления устройства для удержания инструмента предлагается цанга для удержания инструмента, которая приводится в действие за счет входа в зацепление с держателем цанги. В этом варианте элементы захвата инструмента содержат множество имеющихся в цанге зажимных кулачков, причем захват осуществляется сторонами внутреннего диаметра зажимных кулачков. Зажимные кулачки удерживаются в желательном продольном положении и с равными промежутками по углу относительно продольной осевой линии цанги за счет упругого материала, проложенного между зажимными кулачками. Внутренние стороны зажимных кулачков параллельны осевой линии и ограничивают отверстие с внутренним диаметром для ввода хвостовика инструмента. Исполнительный механизм содержит коническую внешнюю поверхность цанги, ограниченную внешними сторонами зажимных кулачков, и дополняющую коническую поверхность держателя цанги, которая входит в зацепление с внешними сторонами зажимных кулачков. По меньшей мере или коническая поверхность держателя цанги, или внешние стороны зажимных кулачков покрыты смазкой с твердой смазывающей пленкой. Альтернативно, обе поверхности могут иметь такое покрытие.

В видоизмененном варианте устройства для удержания инструмента оно включает в себя корпус и множество элементов входа в зацепление с инструментом, причем указанные элементы выполнены в виде кулачков, имеющих возможность перемещения во множестве расположенных под углом каналов, выполненных в указанном корпусе, при этом указанные кулачки имеют лицевую сторону кулачка, образованную на одной из его сторон, а исполнительный механизм имеет резьбу, образованную на противоположной стороне указанных кулачков, и внутреннее резьбовое кольцо, охватывающее указанный корпус и входящее в зацепление с указанной резьбой для побуждения указанных кулачков к перемещению в указанных каналах, когда указанное внутреннее резьбовое кольцо приводится во вращение относительно корпуса.

При этом или внутреннее резьбовое кольцо, или резьба на указанных кулачках имеют покрытие смазкой с твердой смазывающей пленкой.

Настоящее изобретение также включает в себя усовершенствованный способ изготовления устройства для удержания инструмента, такого как патрон или цанга. Способ включает в себя операции использования по меньшей мере одного элемента для входа в зацепление с инструментом, предназначенного для избирательного зажимания инструмента в процессе работы. Например, в варианте с патроном, элемент для входа в зацепление с инструментом представляет собой кулачки, имеющие возможность перемещения во множестве расположенных под углом проходов в корпусе патрона. В варианте с цангой, элементы для входа в зацепление с инструментом представляют собой множество зажимных кулачков, а конкретно, внутренние стороны зажимных кулачков.

Способ в соответствии с настоящим изобретением дополнительно включает в себя использование исполнительного механизма для побуждения по меньшей мере одного элемента входа в зацепление с инструментом к осуществлению избирательного зажимания инструмента. Исполнительный механизм содержит по меньшей мере два компонента, находящиеся во фрикционном зацеплении. Например, в варианте с патроном находящиеся во фрикционном зацеплении элементы содержат резьбу на вращающейся гайке и контактирующую с ней резьбу на подвижных кулачках. В варианте с цангой, находящиеся во фрикционном зацеплении компоненты содержат коническую внешнюю поверхность цанги, ограниченную внешними сторонами зажимных кулачков, и дополняющую коническую поверхность держателя цанги.

Способ в соответствии с настоящим изобретением дополнительно предусматривает покрытие по меньшей мере одного из компонентов, находящихся во фрикционном зацеплении, смазкой с твердой смазывающей пленкой. Преимущественно покрытие могут иметь оба компонента.

Указанные ранее и другие характеристики изобретения будут более ясны из последующего детального описания преимущественных вариантов его осуществления, приведенных со ссылкой на сопроводительные чертежи, причем как чертежи, так и описание служат для объяснения принципов изобретения.

На фиг. 1 показан вид спереди с вырывом варианта осуществления устройства для удержания инструмента в виде патрона согласно настоящему изобретению.

На фиг. 2 показан в разобранном виде патрон фиг. 1.

На фиг. 3 показан вид в перспективе цанги в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг. 4 показан вид спереди с вырывом варианта осуществления устройства для удержания инструмента в виде цанги.

Далее детально будут рассмотрены преимущественные варианты осуществления настоящего изобретения, один или несколько примеров которых показаны на сопроводительных чертежах. Каждый пример дан для объяснения изобретения и не имеет ограничительного характера. Специалисты легко поймут, что в настоящее изобретение могут быть внесены различные модификации и вариации, которые не выходят за рамки настоящего изобретения и соответствуют его сущности. Например, характеристики, которые показаны на чертежах и описаны как часть одного из вариантов осуществления настоящего изобретения, могут быть использованы в другом варианте, позволяющем получить дополнительный вариант. В связи с изложенным, настоящее изобретение перекрывает все такие модификации и вариации, которые находятся в рамках формулы изобретения, и их эквиваленты. Нумерация компонентов на чертежах сквозная для всего описания, причем одинаковыми позициями обозначены одинаковые компоненты на всех чертежах.

Настоящее изобретение имеет отношение в общем ко всем устройствам для удержания инструмента. Такие устройства включают в себя патроны с ключами, бесключевые патроны, цанги всех типов, патроны с быстрым ослаблением зажима, устройства для зажимания метчиков для нарезания резьбы, гайки и устройства усиления момента для крепления режущих дисков или шлифовальных кругов к ведущим шпинделям, а также любые другие устройства или механизмы для соединения инструмента с ведущим элементом. Настоящее изобретение будет объяснено и описано со ссылкой в качестве примера на два преимущественных варианта осуществления настоящего изобретения, а именно на бесключевой патрон и цанговую систему. Однако следует иметь в виду, что это ни в коей мере не ограничивает объем настоящего изобретения. Любое устройство для удержания инструмента, которое содержит описанные здесь основные характеристики, находится в рамках настоящего изобретения и соответствует его сущности. Так, например, любые виды находящихся во фрикционном зацеплении компонентов устройства для удержания инструмента подпадают под рамки настоящего изобретения.

Как это будет детально объяснено далее, настоящее изобретение предусматривает использование смазки с твердой смазывающей пленкой, преимущественно нанесенной в виде покрытия на определенные основные находящиеся во фрикционном зацеплении компоненты устройств для удержания инструмента. Краткое описание смазки с твердой смазывающей пленкой приведено для лучшего понимания настоящего изобретения.

Смазки с твердой смазывающей пленкой называют также "смазками с твердой пленкой" или "смазками с пленкой сцепления". Смазки с твердой смазывающей пленкой содержат в первую очередь связующие вещества и пигменты. Связующие вещества осуществляют функцию транспортирования (переноса) и закрепления для удержания твердого смазывающего пигмента в определенном положении, где в течение срока службы пленки происходит износ пигмента. В результате связующее вещество и пигменты поддерживают матрицу смазывания дисперсных твердых смазывающих частиц пигментов в течение полного срока службы пленки. Связующие вещества содержат в первую очередь полимеры и смолы, такие как фенольные полимеры, алкидные и эпоксидные смолы, и их комбинации. Также могут быть использованы неорганические связующие вещества, которые обычно включают в себя материалы силикатного типа. Времена и температуры отверждения смазок с твердой смазывающей пленкой зависят от природы и типа использованного связующего вещества. Наиболее качественные и стабильные смазки содержат связующие вещества, для отверждения которых требуется прокаливание. Однако типы полимерных связующих веществ с воздушной сушкой также обладают отличными характеристиками, особенно если они принудительно подверглись отверждению при 130^oF в течение двадцати - тридцати минут.

Порошкообразные пигменты, введенные в связующие вещества, дешевле пигментов типа дисульфида молибдена и графита, причем наиболее употребительно использование 90% дисульфида молибдена и 10% графита.

Обратимся теперь к рассмотрению фиг. 1 и 4, на которых показано устройство для удержания инструмента, обозначенное в общем виде позицией А. Устройство А включает в себя по меньшей мере один элемент для входа в зацепление с инструментом, обозначенный в общем виде позицией В, который предназначен для избирательного зажимания в ходе работы такого инструмента, как сверло 70, показанное на фиг. 4. Устройство для удержания инструмента А также включает в себя исполнительный механизм, обозначенный в общем виде позицией С. Механизм С побуждает элемент входа в зацепление с инструментом В осуществлять избирательное зажимание инструмента. Как это будет описано далее более подробно при описании преимущественных вариантов, исполнительный механизм С содержит по меньшей мере два находящихся во фрикционном зацеплении компонента. По меньшей мере один из участков одного из находящихся во фрикционном зацеплении компонентов покрыт смазкой с твердой смазывающей пленкой, показанной позицией 32 на фиг. 2 и 3.

Заявители обнаружили, что обсуждавшиеся выше смазки с твердой смазывающей пленкой являются предпочтительными в случае устройств для удержания инструмента, так как эти смазки имеют стойкость против адгезии (прилипания) линта, пыли и продуктов коррозии. Смазки с твердой смазывающей пленкой имеют хорошее сцепление с подложкой и не вытекают наружу, как масло и консистентная смазка в обычных патронах.

Заявители определили, что преимущественная толщина покрытия компонентов отвержденной смазкой с твердой смазывающей пленкой составляет от 0,0001 до 0,0005 дюйма. Покрытие смазкой с твердой смазывающей пленкой преимущественно образуют распылением смазки на компоненты. Альтернативно, покрытие на компоненты может быть нанесено погружением или распылением в барабане.

Металлические поверхности исполнительного механизма С устройства для удержания инструмента А в соответствии с настоящим изобретением содержат микроскопические пики и впадины или "неровности" (имеют шероховатость). При нанесении на поверхности смазки с твердой смазывающей пленкой неровности покрываются твердой смазывающей пленкой, имеющей определенную толщину от 0,0001 до 0,0005 дюйма. Покрытая поверхность скользит либо относительно сопряженной поверхности с покрытием, либо (предпочтительно) относительно поверхности без покрытия. В варианте, когда покрытие имеется только на одной из фрикционных поверхностей, тонкая пленка переносится с покрытой поверхности на сопряженные неровности поверхности без покрытия.

Заявители нашли, что преимущественной смазкой с твердой смазывающей пленкой для использования с устройствами для удержания инструмента в соответствии с настоящим изобретением является смазка типа PERMA-SLIK * корпорации E/М*, Западный Лафайетт, штат Индиана (США). Смазку PERMA-SLIK* наносят погружением компонентов и отверждением при температуре 130 - 140^oF в течение 8-15 минут. Смазка PERMA-SLIK* представляет собой только одну из множеств смазок с твердой смазывающей пленкой, которые могут быть использованы в соответствии с настоящим изобретением.

Обратимся теперь к рассмотрению фиг. 1 и 2, на которых показан преимущественный вариант осуществления устройства для удержания инструмента А в соответствии с настоящим изобретением. В этом варианте предусмотрен бесключевой или управляемый вручную патрон 10, который включает в себя носовую гильзу 34, необязательную хвостовую гильзу 35, корпусной элемент 12 и кулачки 24. Корпусной элемент 12 имеет главным образом цилиндрическую форму и содержит носовую или переднюю секцию 14 и хвостовую или заднюю секцию 16. В носовой секции 14 корпусного элемента 12 выполнена осевая проточка 20. Осевая проточка 20 имеет несколько больший размер, чем самый большой хвостовик инструмента, на который рассчитан патрон. Хвостовая секция 16 корпусного элемента 12 имеет резьбовое отверстие 18 стандартного размера для ввода в него ведущего вала силового или ручного привода (не показано). Проточки 20 и 18 сообщаются с центральным районом корпусного элемента 12. Несмотря на то, что показано резьбовое отверстие 18, следует иметь в виду, что может быть использовано и конусное отверстие стандартного размера для ввода в него конусного ведущего вала. В корпусном элементе 12 предусмотрены проходы 22, в каждый из которых введен кулачок 24. Преимущественно использованы три кулачка 24, причем кулачки разделены друг от друга по окружности дугой около 120^o. Оси проходов 22 и кулачков 24 имеют наклон относительно оси патрона и пересекают ось патрона в общей точке впереди корпуса патрона 12. Каждый кулачок 24 имеет сторону ввода инструмента 26, главным образом параллельную оси корпуса патрона 12, и резьбу 28 на его противоположной или внешней поверхности. В соответствии с настоящим изобретением может быть использована резьба 28 любого подходящего типа и шага, что легко понятно специалистам.

Как это показано на фиг. 1 и 2, корпусной элемент 12 может содержать упорное кольцо 36, которое, в соответствии с предпочтительным вариантом настоящего изобретения, выполнено с ним в виде единого целого. Упорное кольцо 36 имеет множество направляющих 37 для кулачков, распределенных по окружности, что позволяет осуществлять через них втягивание кулачков 24. Упорное кольцо 36 может иметь дуговидную опорную поверхность для установки независимого блока подшипника, как это будет описано далее.

Корпусной элемент 12 содержит задний цилиндрический участок с поверхностью с накаткой 13, образованной на нем для прессовой посадки по желанию задней гильзы 35.

Устройство в соответствии с настоящим изобретением дополнительно содержит гайку 30, которая в соответствии с предпочтительным вариантом настоящего изобретения является унитарной (выполненной в виде одной детали) гайкой и имеет резьбу 31 для входа в зацепление с резьбой 28 кулачков 24, так что при вращении гайки относительно корпуса кулачки будут выдвигаться или втягиваться. Как это показано на фиг. 2, гайка 30 имеет приводные щели 29 для сопряжения с ведущими ребрами 33 на передней гильзе 34, так что при вращении передней гильзы 34 гайка 30 также будет вращаться вместе с ней и перемещать кулачки 24.

Независимый блок подшипника 38 приспособлен для его установки между упорным кольцом 36 и стороной гайки 30. Независимый блок подшипника 38 имеет внутреннее кольцо 40, наружное кольцо 42 и установленные между ними элементы подшипника 41. В соответствии с предпочтительным вариантом настоящего изобретения, элементами 41 являются шарики. Независимый блок подшипника 38 может дополнительно иметь кожух 43, в который заключены внутреннее и наружное кольца для образования независимого блока подшипника в виде законченного узла. В соответствии с предпочтительным вариантом настоящего изобретения, независимый блок подшипника 38 представляет собой радиальный упорный подшипник. Следует иметь в виду, что в соответствии с настоящим изобретением могут быть использованы подшипники любого типа, в том числе и простые поверхности скольжения.

Вновь обратимся к рассмотрению фиг. 1 и 2, на которых показан элемент удержания гайки, обозначенный в общем виде позицией 37. Элемент удержания гайки 37 содержит первый главным образом цилиндрический участок 37b и второй участок в виде усеченного конуса 37а. Главным образом цилиндрический участок 37b выполнен таким образом, что он может быть установлен на носовой или передней секции 14 при помощи прессовой посадки, в таком месте, что один его участок входит в зацепление с гайкой 30 и предотвращает осевое перемещение гайки 30 вперед более чем на желательное расстояние. Это желательное расстояние может быть задано положением, в котором элемент удержания гайки напрессован на корпусной элемент. Следует иметь в виду, что несмотря на то, что элемент удержания гайки приспособлен для установки при помощи прессовой посадки на носовой участок корпуса, в соответствии с настоящим изобретением он также может быть закреплен любым другим подходящим образом.

Передняя гильза 34 выполнена так, что она свободно заходит (налезает) на носовую секцию 14 патрона 10. Ведущие ребра 33 передней гильзы 34 входят в зацепление с приводными щелями 29 гайки 30, так что передняя гильза 34 и гайка 30 входят в рабочее зацепление вращения, при этом если передняя гильза 34 вращается, то и гайка 30 будет вращаться вместе с ней.

Размеры носовой детали 39 выбраны таким образом, что она может быть напрессована на носовую секцию 14 корпусного элемента 12 для удержания передней гильзы 34 на патроне 10. Следует иметь в виду, что носовая деталь 39 также может быть закреплена при помощи фиксатора, установлена на резьбе и т. п. Носовая деталь 39 является открытой (подверженной воздействию окружающей среды) после сборки патрона и преимущественно имеет не железистое металлическое покрытие для предотвращения воздействия коррозии и придания ей эстетичного внешнего вида. В соответствии с предпочтительным вариантом настоящего изобретения, используется цинковое или никелевое покрытие, однако следует иметь в виду, что может быть применено и любое другое подходящее покрытие.

Носовая деталь 39 служит для удержания передней гильзы 34 в определенном положении на патроне 10 и в приводном зацеплении с гайкой 30. Кроме того, носовая деталь 39 выполняет задачу создания эстетически приятного покрытия для носового участка, которое предотвращает коррозию. Преимущество такого решения заключается в том, что для придания эстетически приятного внешнего вида не требуется осуществлять покрытие всего корпусного элемента 12 не железистым материалом.

По желанию, задняя гильза 35 может быть исключена, а передняя гильза 34 может быть продлена до хвостового конца корпуса 12. Такая альтернатива выполнима при предусмотрении на приводе замка (фиксатора) шпинделя или аналогичного элемента или когда привод используется для зажима или ослабления кулачков.

Следует иметь в виду, что для удержания передней гильзы 34 на месте вместо носовой детали 39 может быть использовано стопорное кольцо или любое другое устройство.

Поверхность окружности передней гильзы 34 может иметь накатку или же может содержать продольные ребра или другие выступы для надежного захвата гильзы оператором. Аналогичным образом, поверхность окружности задней гильзы 35, если она есть, по желанию может иметь накатку или же может содержать продольные ребра. Передняя и задняя гильзы могут быть изготовлены из конструкционного пластика, такого как поликарбонат, полипропилен с наполнителем, например полипропилен со стеклянным наполнителем, или же могут быть изготовлены из смеси конструкционных пластмасс. В некоторых применениях могут быть желательны другие композитные материалы, такие, например, как полимеры с графитным наполнителем. Как легко поймут специалисты, выбор материалов, из которых изготовлен патрон в соответствии с настоящим изобретением, будет зависеть от конечного варианта использования патрона, поэтому указанные выше материалы приведены только в качестве примера.

Следует иметь в виду, что задняя гильза 35 зафиксирована на корпусном элементе 12, в то время как передняя гильза 34 оперативно объединена с гайкой 30 и закреплена на корпусном элементе 12 для относительного вращения вместе с ней. Относительное перемещение передней и задней гильз в результате взаимодействия с резьбой 28 на кулачках 24 и с резьбой 31 на гайке 30 заставляет кулачки 24 выдвигаться или втягиваться, в зависимости от направления относительного перемещения.

По меньшей мере одна из поверхностей фрикционного сопряжения между гайкой 30 и резьбой кулачков 28 имеет покрытие смазкой с твердой смазывающей пленкой, как это указано ранее. В показанном на чертеже варианте смазка с твердой смазывающей пленкой 32 полностью покрывает гайку 30. Предпочтительно покрытие смазкой той части гайки 30, которая находится во фрикционном контакте с другими компонентами устройства.

Однако для упрощения процесса нанесения покрытия гайка 30 целиком погружена в смазку с твердой смазывающей пленкой 32 или полностью покрыта распыленной смазкой.

В соответствии с альтернативным вариантом настоящего изобретения, не показанным на чертежах, смазка с твердой смазывающей пленкой 32 может быть нанесена в виде покрытия на кулачки 24, в частности на резьбу 28 кулачков.

Заявители выяснили, что предпочтительно наносить покрытие только на одну из находящихся во фрикционном зацеплении поверхностей гайки 30 и кулачков 24. Например, предпочтительно наносить покрытие смазкой с твердой смазывающей пленкой 32 только на гайку 30 (по меньшей мере на резьбу 31), а кулачки 24 оставлять без покрытия. Альтернативно, покрытие может быть нанесено на кулачки 24, а гайка 30 может оставаться без покрытия. Однако за рамки настоящего изобретения не выходит случай нанесения покрытия на обе находящиеся во фрикционном зацеплении поверхности гайки 30 и кулачков 24.

На фиг. 3 и 4 показан другой преимущественный вариант осуществления улучшенного устройства для удержания инструмента А в соответствии с настоящим изобретением, который имеет отношение к цанге и цанговой системе удержания инструмента. Обратимся теперь к рассмотрению фиг. 4, на которой показана цанговая система удержания инструмента 46. Цанговый держатель 46 имеет корпусной элемент 47 с выполненной в нем усеченно- конической поверхностью внутреннего диаметра 48. Корпусной элемент 47 содержит идущий продольно участок хвостовика 51, который сочленяется со шпинделем привода (не показан). В альтернативном варианте хвостовик 51 сам может содержать шпиндель привода.

Цанга 44 входит в корпус 47 цангового держателя 46, что понятно специалистам. Внешний диаметр цангового держателя 46 на конце со стороны инструмента содержит резьбу, как это показано на фиг. 4. Предусмотрена гайка 49 с резьбовым внутренним диаметром, которая навинчивается на резьбу корпуса 47 на конце со стороны инструмента.

Для приведения в рабочее состояние показанного на фиг. 4 устройства цангу 44 помещают в усеченно-коническую выемку, имеющуюся в корпусном элементе 47, а затем навинчивают гайку 49 на конец корпуса 47 со стороны инструмента. При перемещении гайки 49 по оси в результате ее вращения по резьбе она побуждает цангу 44 сжиматься и захватывать вал 66 инструмента 70, введенный в отверстие внутреннего диаметра цанги. При этом существует фрикционный переход между внешним диаметром усеченно-конической поверхности цанги 44 и внутренним диаметром усеченно-конической поверхности корпусного элемента 47 цангового держателя 46.

В соответствии с настоящим изобретением, по меньшей мере одна из поверхностей фрикционного перехода, а именно усеченно-коническая поверхность 48 корпусного элемента 47 или усеченно-коническая поверхность 58 цанги 44, имеет покрытие смазкой с твердой смазывающей пленкой, как это указано выше. Преимущественно только одна из этих поверхностей имеет покрытие, преимущественно с толщиной в диапазоне от 0,0001 до 0,0005 дюйма. Альтернативно, обе эти поверхности могут иметь покрытие.

На фиг. 3 показан преимущественный вариант выполнения цанги с покрытием смазкой с твердой смазывающей пленкой в соответствии с настоящим изобретением. На фиг. 3 показан широко распространенный тип цанги Rubber-Flex * фирмы Jacobs* Chuck Manufacturing.

Цанга 44 имеет множество зажимных кулачков 50, установленных с желательным зазором (раздвинутых) друг от друга, а также продольную осевую линию 52 (фиг. 4). Зажимные кулачки 50 удерживаются на месте при помощи упругого материала 62, проложенного (введенного) между кулачками. Материал 62 также преимущественно проходит через отверстия 72 в кулачках 50 и образует главным образом концентрические кольца упругого материала 62 через зажимные кулачки 50.

Зажимные кулачки 50 размещены вокруг продольной осевой линии 52 таким образом, что внутренние стороны 54 кулачков 50 ограничивают отверстие внутреннего диаметра 56 для ввода хвостовика инструмента 63, как это показано на фиг. 4. Кулачок 50 также имеет идущую под углом открытую внешнюю сторону 58, так что множество кулачков образует главным образом поверхность внешнего диаметра усеченно-конической формы, которая является дополнительной относительно усеченно-конической приемной поверхности 48 корпуса 47 цангового держателя 46. Как это показано на фиг. 3, упругий материал 62 может быть заключен главным образом под открытыми внешними сторонами 58 кулачков 50. В соответствии с альтернативным предпочтительным вариантом настоящего изобретения, не показанным на чертежах, упругий материал 62 главным образом может располагаться заподлицо с открытыми внешними сторонами 58 кулачков 50. Выемки сжатия (не показаны) также могут быть выполнены в упругом материале 62 между лезвиями кулачков 50, чтобы позволить осуществить большее сжатие цанги 44 внутри ее соответствующего сопряженного цангового держателя 46. Необходимость наличия выемок зависит от упругости и/или объема упругого материала, расположенного между соответствующими зажимными кулачками.

В ряде применений цанги 44 в высшей степени желательно пропускать через цангу 44 и цанговый держатель 46 охлаждающую жидкость. Для этого цанга 44 преимущественно содержит непрерывное уплотнение по внешнему диаметру 64, как это показано на фиг. 3. Внешнее уплотнение 64 преимущественно целиком изготовлено из упругого материала, причем преимущественно из такого же материала, как и материал 62. При этом уплотнение по внешнему диаметру 64 формуют в виде единого целого с упругим материалом 62. В соответствии с предпочтительным вариантом настоящего изобретения, внешнее уплотнение 64 представляет собой уплотнение с двумя скосами (губками), как это показано на фиг. 3. В соответствии с альтернативным вариантом, уплотнение 64 может иметь один скос.

Цанга 44 также преимущественно содержит уплотнение по внутреннему диаметру 66, как это показано на фиг. 4. Уплотнение по внутреннему диаметру не показано на фиг. 3, чтобы было видно, что внутренние стороны 54 кулачков 50 не покрыты смазкой с твердой смазывающей пленкой 32. Уплотнение по внутреннему диаметру 66 также преимущественно отформовано в виде единого целого с упругим материалом 62 и также представляет собой уплотнение с двумя скосами. И в этом случае уплотнение с двумя скосами также преимущественно отформовано в виде единого целого с упругим материалом 62.

Более подробно построение и работа непрерывных уплотнений по внешнему и внутреннему диаметрам, использованных в цангах в соответствии с настоящим изобретением, описаны в патенте США No.5, 324, 050.

Дополнительно средства для пропускания охлаждающей жидкости через цангу, в частности через выполненные в цанге продольные каналы, описаны в патенте США No. 4, 405, 155.

На фиг. 3 показано, что цанга 44 имеет покрытие 32 смазкой с твердой смазывающей пленкой по меньшей мере на внешних открытых сторонах 58 лезвий кулачков 50. Для облегчения нанесения покрытия 32 оно может быть нанесено и на другие поверхности лезвий кулачков 50, но не на внутренние стороны 54, которые зажимают хвостовик инструмента 68.

Толщина пленки 32 покрытия на внешних сторонах 58 кулачков 50 преимущественно лежит в диапазоне от 0,001 до 0,0005 дюйма.

Устройство для удержания инструмента в соответствии с настоящим изобретением было описано со ссылкой на патрон и цанговую систему. Однако эта ссылка ни в коей мере не ограничивает настоящее изобретение. Настоящее изобретение применимо к любым устройствам для удержания инструмента, исполнительный механизм которых содержит металлические поверхности с фрикционным зацеплением. Таким образом, специалистам понятно, что в настоящее изобретение могут быть внесены различные модификации и вариации, не выходящие за рамки настоящего изобретения и соответствующие его сущности. Подразумевается, что настоящее изобретение перекрывает все такие модификации и вариации, которые находятся в рамках формулы изобретения, а также их эквиваленты.

Устройство содержит, по меньшей мере, один элемент входа в зацепление с инструментом, предназначенный для избирательного зажима инструмента при работе устройства, такой как кулачок патрона или зажимной кулачок цанги. Устройство для удержания инструмента содержит исполнительный механизм для перемещения элементов входа в зацепление с инструментом и осуществления избирательного зажима инструмента. Исполнительный механизм содержит, по меньшей мере, два элемента, находящиеся во фрикционном зацеплении. По меньшей мере, один из участков, находящихся во фрикционном зацеплении элементов, имеет покрытие смазкой с твердой смазывающей пленкой. Технический результат выражается в увеличении усилия захвата инструмента. 4 с. и 17 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Патрон, предназначенный для использования с ручным или силовым приводом, содержащий установленный с возможностью вращения ведущий вал и включающий главным образом цилиндрический корпусной элемент с носовой и хвостовой секциями, причем в хвостовой секции выполнены осевая проточка для сопряжения патрона с ведущим валом привода, а в носовой секции выполнена осевая проточка и множество идущих под углом относительно осевой проточки каналов, множества кулачков, установленных с возможностью скольжения в каждом из указанных каналов, причем каждый кулачок имеет лицевую сторону и резьбу, образованную на противоположной его стороне, цилиндрическую переднюю гильзу и размещенную в зацеплении с ней гайку, установленную с возможностью совместного с гильзой вращения относительно указанного корпуса и навинчивания на резьбу кулачков с сообщением им перемещения, отличающийся тем, что, по меньшей мере, гайка или резьба кулачков, по меньшей мере, частично покрыты смазкой с твердой смазывающей пленкой. 2. Патрон по п.1, отличающийся тем, что он снабжен установленным на корпусном элементе упорным кольцом. 3. Патрон по п.2, отличающийся тем, что он снабжен блоком подшипника, установленным между гайкой и упорным кольцом. 4. Патрон по п.1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, гайка или резьба кулачков полностью покрыты смазкой с твердой смазывающей пленкой. 5. Патрон по п.1, отличающийся тем, что гайка и резьба кулачков покрыты смазкой с твердой смазывающей пленкой. 6. Патрон по п.1, отличающийся тем, что толщина указанного покрытия составляет ориентировочно 0,0001 - 0,0005 дюйма. 7. Устройство для удержания инструмента, содержащее, по меньшей мере, один элемент входа в зацепление с инструментом, предназначенным для избирательного зажима инструмента при работе, исполнительный механизм перемещения, по меньшей мере, одного элемента для входа в зацепление с инструментом для избирательного зажима его, причем указанный механизм содержит, по меньшей мере, два элемента, находящиеся во фрикционном зацеплении, отличающееся тем, что, по меньшей мере, один из участков одного из находящихся во фрикционном зацеплении элементов покрыт смазкой с твердой смазывающей пленкой. 8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что один из указанных элементов полностью покрыт смазкой. 9. Устройство по п.7, отличающееся тем, что толщина указанного покрытия составляет ориентировочно 0,0001 - 0,0005 дюйма. 10. Устройство по п.7, отличающееся тем, что, по меньшей мере, один из участков обоих указанных элементов выполнен с покрытием. 11. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что оно содержит множество элементов входа в зацепление с инструментом, причем указанные элементы входа образуют внутренний диаметр множества независимых зажимных кулачков цанги для зажима инструмента, удерживаемой в желательном продольном положении и с равными угловыми промежутками относительно продольной оси указанной цанги, при этом устройство снабжено упругим материалом, размещенным между зажимными кулачками, внутренние стороны которых параллельны осевой линии и ограничивают отверстие внутреннего диаметра для ввода в него хвостовика инструмента, причем исполнительный механизм имеет коническую внешнюю поверхность указанной цанги, ограниченную внешними сторонами зажимных кулачков и дополняющую коническую поверхность цангового держателя, входящую в зацепление с внешними сторонами зажимных кулачков, при этом, по меньшей мере, коническая поверхность цангового держателя или внешние стороны зажимных кулачков покрыты смазкой с твердой смазывающей пленкой. 12. Устройство по п.11, отличающееся тем, что все внешние стороны зажимных кулачков покрыты смазкой с твердой смазывающей пленкой. 13. Устройство по п.11, отличающееся тем, что вся коническая поверхность цангового держателя, входящая в зацепление с указанными зажимными кулачками, покрыта смазкой с твердой смазывающей пленкой. 14. Способ изготовления устройства для удержания инструмента, отличающийся тем, что берут, по меньшей мере, один элемент, предназначенный для зацепления с инструментом, и исполнительный механизм перемещения, по меньшей мере, одного элемента для избирательного зажима инструмента, причем указанный исполнительный механизм содержит, по меньшей мере, два элемента, находящихся во фрикционном зацеплении, и покрывают, по меньшей мере, один из участков одного из находящихся во фрикционном зацеплении элементов смазкой с твердой смазывающей пленкой. 15. Способ по п.14, отличающийся тем, что покрытие на один из элементов наносят распылением. 16. Способ по п.14, отличающийся тем, что покрытие на один из элементов наносят погружением. 17. Способ по п.14, отличающийся тем, что перед нанесением покрытия осуществляют операцию подготовки поверхности. 18. Способ по п.14, отличающийся тем, что покрытие наносят толщиной ориентировочно 0,0001 - 0,0005 дюйма. 19. Цанга для удержания инструмента, которая приводится в действие за счет входа в зацепление с сопряженной поверхностью держателя цанги, содержащая множество независимых зажимных кулачков, которые удерживаются в заданном продольном положении и с равными угловыми промежутками относительно продольной осевой линии цанги, причем внутренние стороны зажимных кулачков параллельны осевой линии и ограничивают отверстие внутреннего диаметра, внешние стороны для входа в зацепление с сопряженными поверхностями образуют внешнюю поверхность держателя цанги, а между указанными зажимными кулачками размещен упругий материал, служащий для удержания множества зажимных кулачков в заданном раздвинутом положении, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, на внешние стороны зажимных кулачков, входящих в зацепление с сопряженной поверхностью держателя цанги, нанесена смазка с твердой смазывающей пленкой. 20. Цанга по п.19, отличающаяся тем, что смазка с твердой смазывающей пленкой нанесена на все внешние стороны зажимных кулачков. 21. Цанга по п.19, отличающаяся тем, что она включает непрерывное уплотнение по внешнему диаметру, расположенное по окружности вокруг указанной внешней поверхности и выступающее по окружности радиально наружу выше внешних сторон зажимных кулачков, и непрерывное уплотнение по внутреннему диаметру, расположенное по окружности внутреннего диаметра и выступающее по окружности радиально внутрь ниже внутренних сторон зажимных кулачков.