ПЕРЕДАЧА МНОГОШПИНДЕЛЬНОЙ МАШИНЫ Российский патент 2009 года по МПК F16H1/22 

Изобретение относится к механизмам для передачи и преобразования вращательного движения одновременно на несколько вращающихся исполнительных органов - шпинделей машин, в частности путевых: шпалосверлилок, шурупогаечных ключей и пр.

Известна передача многошпиндельной машины, включающая поворотные, подвижно связанные ведущее и два ведомых звена, выполненные с контактной поверхностью каждое, и промежуточное тело, выполненное в виде кольца с контактной поверхностью с возможностью взаимодействия с соответствующими поверхностями на звеньях; звенья здесь выполнены в виде цилиндрических катков с гладкими и внешними контактными поверхностями; промежуточное тело выполнено в виде гибкого тонкостенного кольца с гладкой внутренней контактной поверхностью; ведущее звено размещено внутри кольца не по его центру и выполнено с возможностью взаимодействия своей контактной поверхностью с контактными поверхностями двух ведомых звеньев, размещенных слева и справа от него; их контактные поверхности выполнены с возможностью взаимодействия с контактной поверхностью промежуточного тела; левое ведомое звено выполняет функцию разгрузки валов звеньев, а промежуточное тело служит для расклинивания связуемых звеньев (Механизмы. Справочник / Под ред. С.Н.Кожевникова. - М.: Машиностроение, 1976. - С.324, 325, рис.5.6).

Указанная передача обладает недостатками, заключающимися в том, что она имеет большие радиальные размеры, значительные силы трения, возможное проскальзывание и может передавать относительно небольшие силы; при ее компановке нерационально использовано пространство и трудно установить дополнительные ведомые звенья со шпинделями.

Наиболее близкой к заявляемому устройству является передача многошпиндельной машины, включающая поворотные, подвижно связанные ведущее и два ведомых звена, выполненные с контактной поверхностью каждое, и промежуточное тело, выполненное в виде кольца с контактной поверхностью с возможностью взаимодействия с соответствующими поверхностями на звеньях; все звенья здесь выполнены в виде катков с гладкой внешней контактной поверхностью на каждом катке; промежуточное тело выполнено в виде упругого тонкостенного кольца с гладкой внутренней контактной поверхностью с возможностью занимать при работе эксцентричное положение и самозаклиниваться на ведомых звеньях, но не передавать движение и силы с ведущего катка на ведомые и преобразовывать их при этом; ведущее звено здесь расположено внутри по центру кольца, опирающегося на реборды на обоих торцах ведомых звеньев (Механизмы. Справочник / Под ред. С.Н.Кожевникова. - М.: Машиностроение, 1976. - С.324, 325, рис.5.7 - прототип).

Такая симметричная компоновка передачи лучше использует рабочее пространство, но не устраняет остальные недостатки. Это и ограничивает функциональные возможности передачи многошпиндельной машины, уменьшает эффективность ее действия и снижает производительность.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является расширение функциональных возможностей передачи, обеспечение простоты компактного выполнения ее в машине со многими шпинделями, вращающимися как в одну, так и в разные стороны с одинаковыми или разными скоростями, и увеличение передаваемых сил.

Технический результат достигается за счет того, что передача многошпиндельной машины, включающая поворотные, подвижно связанные ведущее и два ведомых звена, выполненные с контактной поверхностью каждое, и промежуточное тело, выполненное в виде кольца с контактной поверхностью и установленное с возможностью взаимодействия с соответствующими поверхностями на звеньях, снабжена по крайней мере еще одним дополнительным ведомым звеном, размещенным по окружности промежуточного тела, выполненного жестким и снабженным по крайней мере еще одной контактной поверхностью с возможностью взаимодействия с соответствующей контактной поверхностью звена, при этом промежуточное тело снабжено съемными ребордами на обоих торцах, выступы которых частично перекрывают звенья и опираются на их торцы.

Ведомые звенья передачи расположены, в частности, снаружи промежуточного тела.

Ведомые звенья передачи расположены, в частности, внутри промежуточного тела.

Часть ведомых звеньев, в частности, расположена снаружи, а другая часть ведомых звеньев расположена внутри промежуточного тела.

Ведомые звенья и взаимодействующие с ними контактные поверхности промежуточного тела выполнены, в частности, как катки.

Ведомые звенья и взаимодействующие с ними контактные поверхности промежуточного тела выполнены, в частности, в виде зубчатых колес.

Часть ведомых звеньев и взаимодействующих с ними контактных поверхностей промежуточного тела выполнена, в частности, в виде катков, а другая часть ведомых звеньев и взаимодействующих с ними контактных поверхностей промежуточного тела выполнена в виде зубчатых колес.

Новым по сравнению с прототипом в устройстве являются:

новые конструктивные элементы:

одно или несколько дополнительных ведомых звеньев со шпинделем каждый;

съемные реборды;

наличие новых связей между элементами:

дополнительные ведомые звенья выполнены с возможностью взаимодействия своими контактными поверхностями с соответствующими дополнительными контактными поверхностями промежуточного тела;

съемные реборды выполнены скрепленными с обоими торцами промежуточного тела;

выступы реборд выполнены опирающимися на торцы звеньев;

новое взаимное расположение элементов:

все ведомые звенья, размещенные по окружности промежуточного тела, установлены не только внутри него, но и внутри и снаружи, или только снаружи него;

выступы реборд частично перекрывают сопряженные звенья в зоне их контактов с промежуточным телом;

новая форма выполнения элементов:

промежуточное тело выполнено жестким;

промежуточное тело выполнено с дополнительными контактными поверхностями соответственно контактным поверхностям на дополнительных ведомых звеньях;

часть или все ведомые звенья и взаимодействующие с ними контактные поверхности промежуточного тела выполнены в виде катков, а другая часть или все ведомые звенья и взаимодействующие с ними контактные поверхности промежуточного тела выполнены в виде зубчатых колес;

новая форма выполнения связи между элементами:

часть или все взаимодействующие пары контактных поверхностей промежуточного тела и каждого ведомого звена, выполненные в виде катков, образуют соответствующие катковые подвижные соединения;

часть или все взаимодействующие пары контактных поверхностей промежуточного тела и каждого ведомого звена, выполненные в виде зубчатых колес, образуют соответствующие зубчатые зацепления.

Предложение является новым по сравнению с прототипом, так как оно не известно из уровня техники.

Предложение имеет изобретательский уровень, так как оно для специалистов явным образом не следует из уровня техники и не может быть разработано с использованием известных методов, методик, правил и приемов расчета, проектирования и конструирования машин и их механизмов.

Предложенное техническое решение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 представлена структурно-конструктивная схема передачи с тремя ведомыми звеньями, с Катковыми кинематическими парами, вид спереди и сверху; на фиг.2 - то же, со всеми внутренними звеньями, с зубчатыми кинематическими парами; на фиг.3 - то же, с одним внутренним и четырьмя наружными ведомыми звеньями, с двумя внутренними Катковыми и четырьмя внешними зубчатыми кинематическими парами; на фиг.4 - конструктивная схема передачи с восемью внешними ведомыми звеньями, со всеми зубчатыми кинематическими парами.

Согласно предложению (фиг.1…4) передача многошпиндельной машины включает в себя поворотные относительно стойки подвижно связанные ведущее 1 и ведомые 2 и 4 звена. На каждом из последних установлен элемент исполнительного органа - шпиндель (показан условно). Эти звенья выполнены с контактными поверхностями каждое с одинаковыми или разными размерами (диаметрами, толщинами). Промежуточное тело 3 передачи выполнено в виде кольца с контактными поверхностями и установлено с возможностью взаимодействия с соответствующими поверхностями на звеньях 1, 2, 4. Дополнительно к двум ведомым звеньям 2 передача снабжена одним (фиг.1, 2) и более (фиг.3 - двумя, фиг.4 - шестью) дополнительными ведомыми звеньями 4 со шпинделем на каждом. Промежуточное тело 3 передачи выполнено жестким, недеформируемым кольцом и дополнительно к имеющейся снабжено еще одной (фиг.3, 4) или несколькими контактными поверхностями с возможностью взаимодействия с соответствующими контактными поверхностями звеньев 1, 2, 4. Основные 2 и дополнительные ведомые звенья 4 размещены по окружности жесткого промежуточного тела 3, так же как и ведущее звено 1. Промежуточное тело 3 выполнено со съемной ребордой 5 на каждом торце. Реборды 5 установлены так, что их выступы частично перекрывают сопряженные звенья 1, 2, 4 в зоне контактов с промежуточным телом 3 и опираются на них сверху, взаимодействуя с ними и снизу. На периферии ведущее 1 и ведомые 2, 4 звенья, а также промежуточное тело 3 выполнены, в частности, тоньше, чем в остальных местах. Реборды 5 скреплены с промежуточным телом 3, например, винтами 6, головки 7 которых снабжены податливыми выступами - лепестками 8, выполненными с возможностью вдавливания в соответствующие, специально выполненные прорези 9 на ребордах 5. Ведомое звено 1 выполнено, например, или в виде катка (фиг.1, 3), или в виде зубчатого колеса (фиг.2, 4). Расположено это звено 1, например, или снаружи (фиг.1, 3), или внутри (фиг.2, 4) промежуточного тела 3, образуя с его контактной поверхностью катковые (фиг.1, 3) или зубчатые (фиг.2, 4) внешние или внутренние подвижные соединения. Ведомые звенья 2, 4 передачи расположены, в частности, только снаружи промежуточного тела 3 (фиг.1, 4), взаимодействуя своими внешними контактными поверхностями с внешними контактными поверхностями тела 3. Ведомые звенья 2, 4 передачи расположены, в частности, только внутри промежуточного тела 3 (фиг.2), взаимодействуя своими внешними контактными поверхностями с внутренними контактными поверхностями тела 3. Часть ведомых звеньев 2, 4 передачи расположена, в частности, снаружи промежуточного тела 3, взаимодействуя внешними контактными поверхностями, а другая часть ведомых звеньев 2, 4 расположена внутри промежуточного тела 3, взаимодействуя внешними контактными поверхностями на звеньях 2, 4 с внутренними контактными поверхностями тела 3 (фиг.3). Ведомые звенья 2, 4 и взаимодействующие с ними контактные поверхности промежуточного тела 3, в частности, выполнены в виде катков (фиг.1, 3), образующих при взаимодействии соответствующие катковые подвижные соединения, например цилиндрические, конические, клиновые или их разные сочетания (фиг.1). Ведомые звенья 2, 4 и взаимодействующие с ними контактные поверхности промежуточного тела 3, в частности, выполнены в виде зубчатых колес, образующих при взаимодействии зацепления (фиг.3). Часть ведомых звеньев 2, 4 и взаимодействующих с ними контактных поверхностей промежуточного тела 3, в частности, выполнена в виде катков, образуя при взаимодействии соответствующие катковые подвижные соединения, например, цилиндрические, конические, клиновые или их разные сочетания, а другая часть ведомых звеньев 2, 4 и взаимодействующих с ними контактных поверхностей промежуточного тела 3 выполнена в виде зубчатых колес, образуя при взаимодействии зацепления (фиг.3).

Предложенная передача многошпиндельной машины (фиг.1…4) работает следующим образом. Вначале, в соответствии с технологическим процессом и необходимым количеством мест воздействия инструмента на шпинделе с обрабатываемым объектом (например, отверстий, которые надо просверлить) назначают количество ведомых звеньев основных 2 и дополнительных 4. Затем, в зависимости от того, какие по величине силы передают на шпиндели, назначают выполнения взаимодействующих контактных поверхностей ведущего 1 и ведомых 2, 4 звеньев и промежуточного тела 3 - гладкое (при небольших силах с возможной перегрузкой и желательностью предохранения от поломок), или зубчатое (при больших силах, без перегрузок, при недопустимости проскальзывания), или комбинированное - часть поверхностей гладкие, часть - зубчатые. Потом, в зависимости от соотношения величин скоростей вращения ведущего 1 и каждого ведомого звена 2, 4 и передаваемых сил назначают размеры взаимодействующих контактных поверхностей. После этого, исходя из координат мест взаимодействия инструмента на шпинделях с обрабатываемым объектом соответственно располагают звенья 2 и 4 по окружности промежуточного тела 3, корректируя при необходимости размеры элементов передачи. Далее, учитывая желаемые направления вращения звеньев 2, 4, располагают звенья 1, 2 и 4 внутри, снаружи или внутри и снаружи промежуточного тела 3. Затем монтируют передачу, располагая ее элементы 1…4 требуемым образом, устанавливая на промежуточном теле 3 реборды 5, располагая между ними звенья 1, 2 и 4, закрепляя реборды 5, например, винтами 6 и предохраняя это скрепление от отвинчивания, вдавливая податливые выступы - лепестки 8 в соответствующие, специально выполненные прорези 9 на ребордах 5. После этого размещают машину с передачей на месте производства работ, приводят во вращение ведущее звено 1 и при подвижном взаимодействии соответствующих контактных поверхностей звена 1, промежуточного тела 3 и ведомых звеньев 2, 4 заставляют их и шпиндели вращаться. Выполняя подачу последних, осуществляют требуемую рабочую операцию (например, одновременное сверление 8 крепежных отверстий, расположенных симметрично по окружности колеса железнодорожной дрезины, - фиг.4; или сверление 4-х отверстий в деревянной шпале под костыли крепления к ней подкладки и рельса; или завинчивание - отвинчивание нескольких гаек, винтов крепежных скреплений и пр.). При двух основных 2 и одном и большем количестве дополнительных 4 ведомых звеньев со шпинделями работу передачи осуществляют при воздействии инструментов на последних на обрабатываемый объект в трех и более местах (например, просверливая три и более отверстия). Требуемое для нормальной работы передачи положение промежуточного тела 3 относительно звеньев 1, 2 и 4 обеспечивают ребордами 5. В случае установки всех звеньев 1, 2 и 4 по окружности промежуточного тела 3 только внутри него (фиг.3) и только снаружи него (фиг.1) всех их вращают в одну и ту же сторону. При установке звеньев 2, 4 снаружи реализуют большие расстояния между местами взаимодействия шпинделей и обрабатываемого объекта. В случае расположения части ведомых звеньев 2, 4 по окружности промежуточного тела 3 снаружи него, а части ведомых звеньев 2, 4 по окружности промежуточного тела 3 внутри него (фиг.3, 4) наружные и внутренние звенья вращают в разные стороны. В случае выполнения ведомых звеньев 2, 4 и взаимодействующих с ними контактных поверхностей промежуточного тела 3 в виде гладких катков (фиг.1), образующих при взаимодействии соответствующие катковые соединения, упрощают выполнение передачи и реализуют предохранение ее от поломок за счет проскальзывания. В случае выполнения ведомых звеньев 2, 4 и взаимодействующих с ними контактных поверхностей промежуточного тела 3 в виде зубчатых колес (фиг.3, 4), образующих при взаимодействии соответствующие зацепления, реализуют возможность точной передачи поворота, передачи больших, чем в предыдущем случае, сил, с более высоким коэффициентом полезного действия. В случае выполнения части ведомых звеньев 2, 4 в виде катков, как и взаимодействующих с ними контактных поверхностей промежуточного тела 3, образующих при взаимодействии соответствующие катковые соединения, а другой части ведомых звеньев, выполненных в виде зубчатых колес, как и взаимодействующих с ними контактных поверхностей промежуточного тела 3, образующих при взаимодействии соответствующие зацепления (фиг.3), реализуют кинематические цепи передачи с разными силовыми и энергетическими характеристиками.

Таким образом, предложение реализует широкий спектр функциональных возможностей и увеличивает эффективность ее использования и производительность за счет увеличения передаваемых сил, реализации возможности компактного выполнения со многими шпинделями, вращающимися как в одну, так и в разные стороны с одинаковыми или неодинаковыми скоростями, и пр., что и обеспечивает достижение декларируемого технического результата.

Предложенная передача многошпиндельной машины выполнена организацией - заявителем. При испытаниях она продемонстрировала свою работоспособность и возможность достижения технического результата. Таким образом, предложение имеет промышленную применимость.

Изобретение относится к механизмам для передачи вращения на несколько исполнительных органов. Передача многошпиндельной машины содержит поворотные, подвижно связанные ведущее (1) и три и более ведомых звена (2, 4) со шпинделем и промежуточное тело (3) в виде жесткого кольца. Все звенья (1, 2, 4) размещены по окружности промежуточного тела (3) и установлены, или внутри, или внутри и снаружи, или только снаружи него и выполнены с возможностью взаимодействия своими контактными поверхностями с соответствующими контактными поверхностями промежуточного тела (3). Часть или все ведомые звенья (2, 4) и взаимодействующие с ними контактные поверхности промежуточного тела выполнены в виде катков или в виде зубчатых колес. Промежуточное тело (3) выполнено со съемными ребордами на обоих торцах, выступы которых частично перекрывают звенья (1, 2, 4) в зоне контактов и опираются на их торцы. Изобретение позволяет расширить функциональные возможности, упростить выполнение передачи со многими шпинделями, вращающимися как в одну, так и в разные стороны с одинаковыми или неодинаковыми скоростями, с большими передаваемыми силами. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Передача многошпиндельной машины, включающая поворотные, подвижно связанные ведущее и два ведомых звена, выполненные с контактной поверхностью каждое, и промежуточное тело, выполненное в виде кольца с контактной поверхностью и установленное с возможностью взаимодействия с соответствующими поверхностями на звеньях, отличающаяся тем, что она снабжена по крайней мере еще одним дополнительным ведомым звеном, размещенным по окружности промежуточного тела, выполненного жестким и снабженного по крайней мере еще одной контактной поверхностью с возможностью взаимодействия с соответствующей контактной поверхностью звена, при этом промежуточное тело снабжено съемной ребордой на обоих торцах, выступы которых частично перекрывают звенья и опираются на их торцы.

2. Передача многошпиндельной машины по п.1, отличающаяся тем, что ведомые звенья расположены снаружи промежуточного тела.

3. Передача многошпиндельной машины по п.1, отличающаяся тем, что ведомые звенья расположены внутри промежуточного тела.

4. Передача многошпиндельной машины по п.1, отличающаяся тем, что часть ведомых звеньев расположена снаружи, а другая часть ведомых звеньев расположена внутри промежуточного тела.

5. Передача многошпиндельной машины по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что ведомые звенья и взаимодействующие с ними контактные поверхности промежуточного тела выполнены в виде катков.

6. Передача многошпиндельной машины по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что ведомые звенья и взаимодействующие с ними контактные поверхности промежуточного тела выполнены в виде зубчатых колес.

7. Передача многошпиндельной машины по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что часть ведомых звеньев и взаимодействующих с ними контактных поверхностей промежуточного тела выполнена в виде катков, а другая часть ведомых звеньев и взаимодействующих с ними контактных поверхностей промежуточного тела выполнена в виде зубчатых колес.