ЗАЖИМ ШПИНДЕЛЯ Российский патент 2015 года по МПК G01M1/02 

Изобретение относится к балансировочному станку, именуемому также балансировочным устройством, с целью определения и устранения вращательного дисбаланса испытуемого образца (в частности, в виде инструментальной оправки), имеющему родовые признаки ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.

Устройства, которые обеспечивают высокоточное определение величины и местонахождения дисбаланса инструментальной оправки, известны, например, из заявки DE 10233917AI на патент Германии.

После определения величины и местонахождения дисбаланса известен также съем некоторой части материала с соответствующего места на инструментальной оправке, чтобы тем самым обеспечить постоянную балансировку инструментальной оправки.

Как правило, для этого инструментальную оправку отсоединяют от балансировочного станка и необходимый объем материала снимают с заданного места. Затем инструментальную оправку снова зажимают в балансировочном станке для выполнения контрольного измерения. Разжим и повторный зажим отнимают много времени и могут подвергнуть риску точность измерений, поскольку всегда существует возможность того, что при повторном зажиме инструментальная оправка займет слегка иное положение, чем при первом зажиме.

Таким образом, внутренне это уже привело к мысли оставить инструментальную оправку зажатой при ее механической обработке путем съема материала для ее балансировки. С этой целью шпиндельный узел должен быть лишен подвижности так, чтобы усилия и вибрации, возникающие при механической обработке путем съема материала, не повредили высокочувствительные измерительные датчики или шпиндельную бабку измерительного блока. Кроме того, шпиндельный узел может отклониться от траектории снимающего материал инструмента и, таким образом, подвергнуть риску точность съема материала, как если бы он не был закреплен на месте. Была рассмотрена другая возможность достичь этой задачи фиксации путем установки зажимных губок с двух сторон шпиндельного узла, которые зажимают его между собой подобно наружному тормозному барабану. Такой подход, однако, подвергает нагрузке по меньшей мере датчики и, следовательно, также приводит к неточностям измерений.

Кроме того, зажимное устройство, которое прикреплено непосредственно к шпиндельному узлу, также предотвращает вращательное движение шпинделя. Однако такое вращательное движение может быть полностью предпочтительным и нужным при некоторых типах съема материала, например фрезеровании паза по наружной окружности испытуемого образца.

Задачей изобретения является создание устройства, с помощью которого вращательный дисбаланс инструментальной оправки может быть определен и устранен без вышеупомянутых проблем.

Эта задача решена с помощью признаков, изложенных в п.1 формулы изобретения. Согласно изобретению, балансировочный станок оснащен механизмом блокировки шпинделя, обеспечивающим такое лишение шпиндельного узла подвижности, что при зажатом на месте шпиндельном узле и при съеме материала с инструментальной оправки шпиндельная бабка шпиндельного узла или по меньшей мере датчик или датчики расположены (по существу) вне потока усилия, создаваемого между шпиндельным узлом и станиной станка. В результате ни усилия, возникающие при зажиме, ни усилия, впоследствии возникающие при съеме материала, не воздействуют на шпиндельные бабки, которые вместе ответственны за точность измерений, или же по меньшей мере эти усилия не затрагивают наиболее чувствительные датчики. Это обусловлено тем, что, согласно изобретению, вышеупомянутые усилия отклоняются непосредственно в станину станка посредством механизма блокировки шпинделя.

Таким образом, механизм блокировки шпинделя выполнен в виде зажимного устройства, с помощью которого шпиндельный узел может быть зажат на месте без необходимости заметного изменения его положения, так чтобы шпиндельный узел, т.е. барабан, в котором шпиндель установлен и прикреплен к раме станка, не мог выполнить каких-либо поворотных или поступательных движений. Однако когда зажим разжат, шпиндельный узел удерживается только своими шпиндельными бабками и, таким образом, полностью способен свободно осциллировать.

Зажимное устройство, образующее механизм блокировки шпинделя, предпочтительно выполнено так, чтобы нормальные усилия, которые зажимные губки прикладывают к взаимодействующим с ними зажимным поверхностям, и их результирующие усилия имели линию действия, которая не пересекается с осью вращения шпинделя. Таким образом, шпиндельный узел не зажат так, как это имеет место, к примеру, в наружном тормозном барабане, т.е. не зажат с помощью по меньшей мере двух зажимных губок, которые вступают в зацепление с противоположными областями окружности шпиндельного узла с обеих сторон оси вращения шпинделя, что неизбежно вынуждает шпиндельный узел менять положение, как только оно перестает быть (благодаря неизбежным более или менее произвольным тепловым расширениям) абсолютно симметричным между зажимными губками, движущимися друг к другу при зажиме.

Зажимное устройство предпочтительно выполнено так, чтобы при зажиме шпиндельного узел оно не создавало какого-либо усилия в направлении, параллельном направлению, в котором датчик или датчики действуют для измерения дисбаланса.

В предпочтительном варианте осуществления, механизм блокировки шпинделя имеет зажимные поверхности, на которые воздействуют открывающиеся и закрывающиеся зажимные губки, при этом зажимные губки и/или зажимные поверхности являются шарнирными или гибкими с тем, чтобы зажимные губки, посредством их воздействия на зажимные поверхности, по существу, не прилагали усилия к шпиндельной бабке или, по меньшей мере, не оказывали воздействия на шпиндельный узел, что значительно влияет на узел датчика. Предпочтительно, что вышеупомянутые зажимные поверхности выполнены на пластинчатых пружинах, образующих зажимные планки, которые также здесь рассмотрены.

Такие зажимные губки или зажимные поверхности, положение которых никогда не бывает одинаковым в связи с температурным воздействием, не принуждают шпиндельный узел к выполнению какого-либо заметного изменения положения, когда они упираются в шпиндельный узел. Все происходит ровно наоборот - шпиндельный узел относительно тяжел и, соответственно, инертен и, таким образом, вынуждает зажимные губки или зажимные поверхности адаптироваться к нему. Тут нужно помнить, что при разжатых зажимных губках степень подвижности является, по существу, очень небольшой и составляет, как правило, менее 0,5 мм (от 0,5 мм до 0,05 мм, предпочтительно около 0,15 мм).

Согласно модификации изобретения, имеются по меньшей мере две зажимные планки, зажимные поверхности которых расположены в различных плоскостях, предпочтительно проходящими, по существу, перпендикулярно или наклонно одна к другой. В сущности имеются, таким образом, две отдельных зажимных системы, первая из которых лишает шпиндельный узел подвижности относительно воздействия усилий с первого направления, а вторая лишает шпиндельный узел подвижности относительно воздействия усилий со второго направления, которое отличается от первого направлении. Предпочтительно, что первое направление соответствует направлению, параллельному оси вращения шпинделя, а второе направлении соответствует направлению, перпендикулярному ему, при этом предпочтительно, что два направления одновременно также ориентированы перпендикулярно направлению М измерения датчика или датчиков. Такой вариант осуществления делает возможной такое лишение шпиндельного узла подвижности, чтобы обеспечить в целом его жесткость путем зажима зажимными планками на месте, даже если каждая зажимная планка является гибкой или эластично-упругой в одном направлении - таким образом, зажимные планки усиливают и дополняют друг друга при выполнении их функций. Это придает механизму блокировки шпинделя свойства чрезвычайной жесткости и обеспечивает высокоточный съем материала с испытуемого образца или инструментальной оправки, что улучшает качество его балансировки.

Предпочтительно, что имеются по меньшей мере две зажимные планки, которые расположены параллельно друг другу и на расстоянии друг от друга. Такое расположение увеличивает сопротивление механизма блокировки шпинделя усилиям механической обработки, производимым при съеме материала с испытуемого образца, которые имеют тенденцию отклонять шпиндельный узел.

Предпочтительно, что каждая зажимная губка включает в себя поворотную планку, имеющую эластично деформируемую удерживающую пластину, вокруг которой поворотная планка поворачивается относительно зажимной планки при срабатывании зажимной губки. Таким образом, можно удалить шарнир с элементами, которые плавно перемещаются относительно друг друга, так чтобы обеспечить сочленение поворотной планки. Это повышает точность измерений и надежность, поскольку никогда нельзя полностью исключать того, что шарнир - по меньшей мере, в долгосрочной перспективе, будет иметь в конечном итоге слишком большой люфт и, таким образом, начинает в минимальной степени "скрежетать", что ухудшает точное обнаружение очень небольших передвижений, вызванных дисбалансом.

В предпочтительной модификации изобретения по меньшей мере две зажимные губки приводятся в действие совместным приводом. Такой вариант осуществления полезен, поскольку он не только снижает количество подвижных частей, но также и поскольку он снижает или устраняет риск того, что при зажиме шпиндельного узла на месте сам этот процесс вызовет такое воздействие усилий на шпиндельный узел, что различные приводы выработают различные усилия в зависимости от допусков.

Особенно предпочтительную модификацию изобретения отличает тот факт, что привод приводит в действие по меньшей мере одну поворотную планку, связанную с ним c промежуточным расположением преобразователя усилия смещения, отклоняющего усилие, которое привод оказывает в первом рабочем направлении, во второе рабочее направление, приблизительно перпендикулярное ему, перед тем, как сообщить его поворотной планке и, таким образом, одновременно преобразует меньшее усилие, оказываемое приводом по более длинной траектории, в большее усилие, действующее по более короткой траектории.

В идеальном случае, такой преобразователь усилия смещения работает согласно принципу рычага коленно-рычажного механизма, т.е. он воздействует на мембрану или шарнирно сочлененный узел штока или шарнирно соединенный обычно V-образный узел пластины в направлении, которое ориентировано, по существу, перпендикулярно поверхности мембраны, либо продольной оси узла штока, либо оси поворота узла пластины. Таким образом, он вынуждает мембрану, либо узел штока, либо узел пластины выполнить движение, которое приводит их к растяжению, по существу, ортогональному направлению воздействия. Это изменение длины создает мощные усилия, которые используют для приведения в действие поворотных планок и для крепкого зажима зажимных планок.

Другие преимущества, результаты и возможные варианты осуществления вытекают из нижеследующих примерных вариантов осуществления, описанных в сочетании с фигурами.

На фиг.1 показано среднее сечение в соответствии с вариантом осуществления согласно изобретению (механизм 64 блокировки шпинделя не показан).

На фиг.2 показан вид сверху в разрезе в соответствии с примерным вариантом осуществления согласно изобретению (механизм 64 блокировки шпинделя не показан).

На фиг.3 показан перспективный вид примерного варианта осуществления с обозначенным механизмом блокировки шпинделя.

На фиг.4 показано среднее сечение согласно первому варианту осуществления, только с первой частью (механизма блокировки шпинделя), показанной в разжатом состоянии.

На фиг.5 показано то же самое среднее сечение согласно первому варианту осуществления, представленное на фиг.4, но в этом случае другие вторые части механизма блокировки шпинделя показаны в зажатом состоянии.

На фиг.6 показан вид сверху в разрезе согласно первому примерному варианту осуществления, представленный только со второй частью механизма блокировки шпинделя (в разжатом состоянии).

На фиг.7 показан вид сверху в разрезе согласно первому примерному варианту осуществления, представленный только со второй частью механизма блокировки шпинделя (в зажатом состоянии).

На фиг.8 показан перспективный вид в разрезе в соответствии со вторым примерным вариантом осуществления (только) механизма блокировки шпинделя согласно изобретению.

На фиг.9 показан вид сверху в разрезе в соответствии с третьим примерным вариантом осуществления механизма блокировки шпинделя согласно изобретению.

На фиг.10 и 11 показаны еще два вида в разрезе в соответствии с первым примерным вариантом осуществления механизма блокировки шпинделя согласно изобретению, приведенные для дополнительной иллюстрации.

Сначала следует привести краткое общее описание назначения примерного варианта осуществления, представленного здесь с целью дополнительной иллюстрации изобретения.

Балансировочный станок, показанный на общем виде на фиг.1 и 2, имеет корпус 1, служащий станиной станка. В камере 3, доступной сверху, корпус вмещает в себя шпиндельный узел 7, который приводится в действие электрическим двигателем 5. Шпиндельный узел 7 имеет вращающийся шпиндель 11, ось 9 вращения которого предпочтительно ориентирована вертикально.

На своем верхнем конце шпиндель имеет переходную муфту 13, которую можно заменять при обычном режиме работы, и снабжен приемным отверстием, центр которого совпадает с осью 9 вращения. Приемное отверстие используют для подсоединения стандартизованного испытуемого образца, подлежащего балансировке, который в данном случае представлен инструментальной оправкой 17. Испытуемый образец может являться инструментальной оправкой, выполненной, например, в виде обычной инструментальной оправки с конусом или пустотелой инструментальной оправки с коническим хвостовиком (инструментальная оправка HSK), или также может представлять собой ротор различных типов.

Подузел, образованный в данном примерном варианте осуществления электрическим двигателем 5 и шпиндельным узлом 7, прикреплен к корпусу или станине станка 1 посредством шпиндельной бабки 49, разъемно присоединенной к держателю 29 шпинделя.

Шпиндельная бабка выполнена так, чтобы шпиндельный узел был способен слегка перемещаться в направлении M измерения, но был установлен относительно жестко во всех других направлениях. В направлении измерения установлены датчики для измерения влияния дисбаланса испытуемого образца. К примеру это может быть усилие, отклонение или ускорение и т.д.

Как правило, балансируемая инструментальная оправка прикреплена к шпинделю 11 с помощью переходной муфты 13, которая приводит шпиндель во вращение. С помощью датчиков 61 и отдельного устройства для определения углового положения шпинделя теперь можно определить точное местонахождение и величину дисбаланса. Устройство числового программного управления балансировочного станка рассчитывает, сколько материала и из какого места или мест на инструментальной оправке собственное устройство 65 съема материала балансировочного станка обязано снять с балансируемой инструментальной оправки для достижения нужного качества балансировки.

Собственное устройство 65 съема материала балансировочного станка предпочтительно выполнено в виде сверла, которое снимает соответствующее количество материала с помощью спирального сверла. Вместо этого съем материала также может быть произведен с использованием других способов, таких как фрезерование, шлифование и т.д.

Предпочтительно, что устройство 65 съема материала расположено диаметрально противоположно механизму 64 блокировки шпинделя на периферии шпиндельного узла. Шпиндельная бабка 49, однако, расположена поперечно рядом с механизмом 64 блокировки шпинделя, так чтобы их горизонтальные центральные линии образовывали прямой угол.

Съем материала производят без отсоединения инструментальной оправки от шпинделя 11. С этой целью привод шпинделя задает такое положение шпинделя 11, чтобы место на инструментальной оправке, на которой должен производиться съем материала, неподвижно располагалось точно под спиральным сверлом, см. также фиг.4 и 5, на которых обозначено устройство 65 съема материала. Привод шпинделя также используют для удержания шпинделя на месте во время съема материала или для выполнения вращательного движения шпинделя, которое может понадобиться для съема материала.

Перед началом съема материала приводят в действие механизм 64 блокировки шпинделя согласно изобретению, лишающий шпиндельный узел 7 подвижности так, чтобы усилия, которые устройство съема материала прилагает к шпиндельному узлу, не заставили шпиндельный узел сдвинуться или же не заставили его переместиться в направлении, в котором перемещение привело бы к выдаче сигнала с датчиков. Следовательно, на датчики 61 не передается значительных усилий. Таким образом, особым признаком механизма 64 блокировки шпинделя является то, что он блокирует шпиндельный узел без этого процесса блокирования, вырабатывая также при этом усилия, передаваемые на датчики 61, имеющие более чем незначительную величину. Это достигается таким выполнением механизма блокировки шпинделя, чтобы процесс его приведения в действие создавал только те усилия, которые могут быть переданы от шпиндельного узла на станину станка через пружинные элементы или элементы 55 пластинчатой пружины, образующие подвижную бабку шпиндельного узла 11, но которые не осуществляли бы какого-либо воздействия на датчики 61.

На фиг.4 показан вид в разрезе в соответствии с примерным вариантом осуществления механизма 64 блокировки шпинделя согласно изобретению, однако видны не все части механизма 64 блокировки шпинделя.

Непосредственно видны станина станка 1, шпиндельный узел 7, ось 9 вращения шпинделя и еще не приведенное в действие устройство 65 съема материала.

Вышеупомянутая шпиндельная бабка 49 не видна, поскольку на фиг.4 она скрыта шпиндельным узлом 7, см. также фиг.3.

На чертеже также четко показан первый узел 67 зажимной губки, установленный на шпиндельный узел, и взаимодействующий с ним первый узел 68 зажимной планки, который прикреплен к станине станка 1. В идеальном случае для присоединения узла зажимной губки к шпиндельному узлу выбирают крепление типа «ласточкин хвост» или подобное приспособление, которое легко может быть отделено для съема шпиндельного узла и впоследствии может быть с точностью прикреплено на место.

Первый узел 67 зажимной губки поддерживает первые поворотные планки 69, каждая из которых эластично прикреплена к основанию узла 67 зажимной губки посредством своей соответствующей удерживающей пластины, которая в данном случае выполнена в виде тонкой сплошной или местами прерывистой планки. Вместо эластичной удерживающей пластины такого рода также может быть использован, к примеру, соответствующий шарнир, но такой вариант осуществления уступает эластичной удерживающей пластине с точки зрения точности в долгосрочной перспективе. Поворотные планки в этом случае образованы удлиненными прямыми планками с плоскими зажимными поверхностями, продольные оси которых ориентированы перпендикулярно плоскости чертежа на фиг.4, т.е. перпендикулярно оси 9 вращения шпинделя.

Узел 67 зажимной губки также поддерживает планкообразные первые упоры 71, который взаимодействуют с поворотными планками 69 при выполнении зажима и также имеют плоские зажимные поверхности и, вместе с первыми поворотными планками, образуют первую зажимную губку.

Предпочтительно размещенный непосредственно в самом узле 67 зажимной губки, имеется цилиндр 72, в котором ходит поршень 73, соответствующим образом пневматически приводимый в действие и содержащий привод в настоящем примерном варианте осуществления. Его шток поршня соединен с изогнутой мембраной 74, которая соответственно выполнена из металла или пружинной стали и которая, по меньшей мере, некоторыми участками соединена на своих наружных концах с поворотными планками 69, и назначение которой будет более подробно объяснено ниже. Мембрана достаточно тонкая для отклонения на более чем просто незначительную величину в направлении, перпендикулярном ее основной площади, и достаточно толстая, чтобы быть способной создать и передать усилия в направлении ее основной площади, причем эти усилия заставляют поворотные планки надежно прижиматься к зажимным планкам и упору. С целью обеспечения того, чтобы селективное воздействие штока поршня местами не перегружало плоскую мембрану 74, заставляя ее неравномерно деформироваться, шток поршня предпочтительно воздействует на мембрану 74 посредством опорной планки 76, что увеличивает локальную прочность мембраны 74.

В качестве альтернативы мембране 74 можно также использовать две жесткие пластины, шарнирно соединенные с приводом или опорной планкой 76 и поворотными планками 69. Первый узел 68 зажимной планки имеет две первых зажимных планки 75. Зажимные планки 75 предпочтительно выполнены из пружинной стали. В данном случае они представляют собой удлиненные прямые планки, продольные оси которых ориентированы перпендикулярно плоскости чертежа на фиг.4, т.е. перпендикулярно оси 9 вращения шпинделя.

Свободные концы зажимных планок достаточно удалены от своих исходных точек, чтобы их центр располагался между поворотными планками и упорами благодаря эластичной деформации, не оказывая при этом значительных воздействий на шпиндельный узел.

На фиг.4 показан механизм блокировки шпинделя в неактивном, т.е. разжатом, состоянии. В данном примерном варианте осуществления, мембрана выполнена так, что она свободна в положении, показанном на фиг.4. В этом состоянии между первыми поворотными планками 69 и их первыми упорами 71 имеется открытый паз, проходящий перпендикулярно плоскости чертежа, в который с люфтом выступает соответствующая первая зажимная планка, без вступления в контакт с соответствующей поворотной планкой или соответствующим упором во время измерения (т.е. когда шпиндельный узел 7 выполняет низкоамплитудное движение под воздействием дисбаланса). Таким образом, когда механизм блокировки шпинделя 64 неактивен, шпиндельный узел 7 имеет полную степень подвижности. В этом случае максимальная ширина паза составляет только от 0,5 мм до 0,05 мм, предпочтительно приблизительно 0,15 мм, в направлении, перпендикулярном продольному направлению паза. Соответствующая зажимная планка является соответственно небольшой.

Механизм 64 блокировки шпинделя приводится в действие до того, как устройство 65 съема материала начинает воздействовать на обрабатываемую деталь. С этой целью на первый поршень 73 воздействует сжатый воздух, при этом он смещается в направлении первой мембраны 74. После того как края мембраны неподвижно прижимаются к первым поворотным планкам 69, передвижение поршня приводит мембрану ближе и ближе к ее растянутому плоскому состоянию. В результате мембрана воздействует на поворотные планки 69 со сжимающим усилием, которое заставляет поворотные планки 69, благодаря эластичной деформации их удерживающих пластин 70, поворачиваться к упорам 71. Это заканчивается тем, что приводит к зажиму с большим усилием первых зажимных поверхностей 75a и 75b каждой первой зажимной планки 75 между соответствующей первой поворотной планкой 69 и соответствующим первым упором 71 или, говоря точнее, между их зажимными поверхностями. Последнее имеет место, поскольку мембрана 74 функционально образует преобразователь усилия смещения, который преобразует сравнительно легкое приводное усилие, осуществляемое поршнем 73 вдоль его сравнительно длинного хода поршня, в зажимное усилие, мощное по сравнению с приводным усилием поршня, но воздействует только по траектории, короткой по сравнению с ходом поршня, пока поворотные планки, с промежуточным расположением зажимных планок, не достигнут конца их изгиба при прижимании к упору. Вместо использования предпочтительной мембраны, такой преобразователь усилия смещения мог бы также быть выполнен, например, в виде штокового узла или разновидности коленно-рычажного соединения, которое, как только поршень приходит в движение, толкает поворотные планки соответственно воздействию мембраны.

Чтобы снова отключить механизм блокировки шпинделя, в рабочей камере поршня 73 снова сбрасывают давление, так чтобы мембрана 74, благодаря своим внутренним восстанавливающим силам и, возможно, также благодаря восстанавливающим силам поворотных планок, снова возвратилась в свое ненапряженное положение, разжимая зажим. В качестве альтернативного варианта, поршень также может быть приспособлен для двустороннего действия и может приводиться в действие таким образом, чтобы активно толкать мембрану назад в ее ненапряженное положение.

Ключевым моментом во всем этом является то, что первые зажимные планки выполнены гибкими в направлении оси вращения шпинделя. В результате этого при фиксации шпиндельного узла блокирующее устройство 64 не производит каких-либо усилий, смещающих шпиндельный узел и таким образом оказывающих воздействие на узел 61 датчика, даже если зажимные поверхности 75 и 75b неточно центрированы при неактивном механизме блокировки шпинделя, т.е. если зажимные планки расположены не по центру зазора между их соответствующими поворотными планками 69 и упором 71. Последнее постоянно происходит в реальных условиях эксплуатации благодаря присутствующему везде явлению теплового расширения, даже в высокоточных станках, например, описанных здесь балансировочных станках.

Решающим фактором в данном случае является то, что зажимные планки подвергаются эластичной деформации в такой степени, что они вступают в четкий контакт с поворотными планками и их упорами без передачи каких-либо значительных усилий на шпиндельный узел, при этом какие-либо легкие усилия, возникновение которых возможно из-за эластичной деформации, действуют в направлении, параллельном оси вращения шпинделя. Таким образом, эти усилия легко поглощает шпиндельная бабка 49, чьи элементы 55 пластинчатой пружины мощно противодействуют усилиям в этом направлении, тем самым надежно удерживая такие усилия вне корпуса 61 датчика.

При этом каждая из первых зажимных планок, в свою очередь, выполнена так, чтобы они были относительно жесткими в направлении усилий, перпендикулярном оси вращения шпинделя, которые вызваны воздействием устройства съема материала на обрабатываемую деталь или балансируемый испытуемый образец 17. Кроме того, две первые зажимные планки, которые действуют в том же направлении, достаточно разнесены друг от друга, что также увеличивает (совокупную) жесткость или сопротивление отклонению шпиндельного узла.

Вышеописанному первому узлу зажимной губки и вышеописанному первому узлу зажимной планки не нужно самим по себе поглощать усилия, созданные устройством съема материала, поскольку в этом им помогают второй узел 77 зажимной губки, показанный на фиг.6 и 7, и второй узел 78 зажимной планки. Эти два вторых узла 77 и 78 зажимной губки, по существу, выполнены точно так же, что и первые узлы 67 и 68 зажимной губки, описанные выше, при этом описания, приведенные для двух первых узлов, соответственно применимы к двум вторым узлам зажимной губки, за исключением отличий, описанных ниже.

Второй узел зажимной губки 77 предпочтительно прикрепляют к станине станка 1, а не к шпиндельному узлу 7. Второй узел 78 зажимной планки, с другой стороны, предпочтительно прикрепляют к шпиндельному узлу 7 или к первому узлу 67 зажимной губки, а не к станине станка 1, в идеальном случае, для этой цели выбирают крепление типа «ласточкин хвост» или аналогичное приспособление, которое может быть легко отделено для съема шпиндельного узла. Кроме того, второй узел 77 зажимной губки и второй узел 78 зажимной планки в идеальном случае поворачиваются на 90° относительно первого узла 67 зажимной губки и первого узла 68 зажимной планки, соответственно, при этом вторые зажимные поверхности 85a и 85b и продольные оси вторых зажимных планок 85 ориентированы параллельно оси 9 вращения шпинделя 1.

Вторые зажимные планки 85 эластичны в направлении, перпендикулярном оси 9 вращения шпинделя 1 и перпендикулярном направлению M измерения устройства 61 датчика. В случаях, в которых - как в данном примерном варианте осуществления - использована шпиндельная бабка 49 с элементами 55 пластинчатой пружины, зажимные планки 85 являются соответственно гибкими в направлении, параллельном продольным осям пластинчатых пружин 55 (которые в данном примерном варианте осуществления ориентированы горизонтально). Легкие усилия, созданные эластичной деформацией зажимных планок 85, соответственно, легко поглощаются пластинчатыми пружинами 55 и, таким образом, не воздействуют на датчики 61.

Фиг.8 теперь будет использована для иллюстрации дополнительного общего вида вышеприведенных описаний - на фиг.8 показан вариант механизма 64 блокировки шпинделя, который слегка модифицирован, но который отличается от первого варианта, описанного выше, только тем, что привод выполнен в виде узла сдвоенного поршня вместо одинарного поршня, в противном случае, он идентичен первому варианту.

На фиг.8 показан первый узел 67 зажимной губки, установленный со стороны шпинделя, со своими двумя цилиндрами 72 и двумя их поршнями 73, которые воздействуют на первую мембрану 74 посредством опорной планки 76. Также показано, как первая мембрана прикреплена к одной из двух первых поворотных планок 69, за которой видна одна из первых зажимных планок 75.

На чертеже также показаны две вторые зажимные планки 85 с их зажимными поверхностями 85 и 85b, каждая из которых зажата между соответствующей второй поворотной планкой 79 и сопряженным вторым упором 81, тем же образом, что описан выше для первого упора.

Две вторые зажимные планки прикреплены к концевым поверхностям первого узла зажимной губки, так чтобы основание первого узла зажимной губки одновременно служило основанием второго узла зажимной планки, в силу чего система, образованная вторыми зажимными планками 85 и основанием первого узла зажимной губки, может именоваться вторым узлом 78 зажимной планки, при этом достигнута функциональная интеграция в том смысле, что первый узел 67 зажимной губки одновременно образует второй узел 78 зажимной планки, и наоборот. То же самое можно сказать о первом узле 68 зажимной планки, установленном на станину станка, который функционально объединен со вторым узлом 77 зажимной губки.

На фиг.8 также приведено очень четкое изображение второй мембраны 84, на которую в данном случае сходным образом действует усилие через вторую опорную планку 86 со стороны соответствующим образом размещенного узла сдвоенного поршня, который подробно не показан.

Из этого ясно, что зажимные планки вместе образуют прямоугольник, который имеет большой момент инерции в зажатом состоянии и, таким образом, жестко удерживает шпиндельный узел - почти так же, как если бы шпиндельный узел был прикреплен к прямоугольной коробчатой балке.

Слегка иной узел зажимной планки может предположительно также быть использован в качестве альтернативного, при этом зажимные планки вместе могут образовывать треугольник или круг. Но с точки зрения усилия, наиболее предпочтительной компоновкой и наиболее простой для управления с производственной точки зрения является та, в которой зажимные планки выполнены в виде прямоугольника.

На фиг.9 показан альтернативный вариант осуществления, в котором вместо поршня или узла сдвоенного поршня, приводимого в действие сжатым воздухом, с промежуточным расположением преобразователя усилия смещения, гидравлически приводимые в действие поршни используются как приводы, которые по своей сущности прилагают мощные усилия и таким образом зажимают зажимные планки между поворотными планками и упорами.

Третий примерный вариант осуществления отличается от двух примерных вариантов осуществления, описанных выше, только благодаря взаимодействию между его мембраной 74 и его приводом, который образован пневматически приводимым в действие поршнем 73 и его цилиндром 72. Кроме того, в данном примерном варианте осуществления последний также выполнен так, что поршень толкает мембрану (по меньшей мере, по существу) в полностью выдвинутое положение с целью зажима зажимных планок между поворотными планками и упорами. В отличие от других примерных вариантов осуществления, мембрана не просто возвращается или "освобождается" в свое ненапряженное положение для отжима зажимных планок, но вместо этого активно деформируется в противоположном направлении поршнем, т.е. приводится в положение, в котором края мембраны, прикрепленные к поворотным планкам, даже ближе друг к другу, чем при ненапряженной мембране. В результате этого, например, поворотные планки того типа, что показан на фиг.4, могут быть приведены в положение, в котором они выгнуты внутрь к центру мембраны таким образом, что они не просто занимают ненапряженное положение, показанное на фиг.4. Это обеспечивает увеличение степени подвижности, существующей при отключенном механизме блокировки шпинделя.

Следует отметить, что испрашивается охрана также для каждого из зависимых пунктов формулы изобретения самих по себе, вне зависимости от пункта 1. Следует также отметить, что текущий пункт 1 формулы изобретения представляет собой только предлагаемую редакцию, которую авторы изобретения оставляют за собой право модифицировать и заменять последующим основным пунктом формулы изобретения (возможно, дополненным признаками или функциональными деталями, взятыми из описания) в сочетании с отдельными зависимыми пунктами формулы изобретения или со всеми ними.

Ручное или (обычно) автоматическое управление балансировочного станка предпочтительно выполнено так, чтобы зажим не производился на всех зажимных планок одновременно, но вместо этого умышленно выполнялся на одной за другой зажимной планке.

В балансировочном станке, в шпиндельной бабке 49 которого использованы пластинчатые пружины 52 для поворотного поддержания шпиндельного узла на раме 1 станка со вставкой, по меньшей мере, одного датчика 61, зажим обычно сначала производится на зажимных планках, которые являются гибкими или подвижными в горизонтальном направлении. Это обусловлено тем, что пластинчатые пружины 55 являются частично жесткими в этом направлении и, таким образом, способны легко абсорбировать легкие горизонтальные усилия, генерируемые при выполнении зажимного действия на зажимных планках, без ущерба для точности.

После выполнения первого зажима шпиндельный узел уже стабилизирован или зафиксирован в вертикальном направлении механизмом блокировки шпинделя, так чтобы затем зажим мог быть выполнен на зажимных планках, гибких в вертикальном направлении. Вертикальные усилия, выработанные благодаря эластичной деформации зажимных планок, поглощаются уже зажимными планками механизма блокировки шпинделя, которые были зажаты первыми, и, следовательно, эти усилия не могут оказывать какого-либо воздействия на шпиндельную бабку 49 либо на датчик или датчики 61.

Вариант осуществления механизма блокировки шпинделя согласно изобретению обеспечивает простой контроль над тем, имеет ли шпиндельный узел полную степень подвижности во время измерения разбалансировки - простое измерение электрического сопротивления между зажимными планками, с одной стороны, и поворотными планками и их упорами, с другой стороны, указывает, присутствует ли требуемая полная степень подвижности. С этой целью зажимные планки и поворотные планки и/или упоры установлены электрически изолированными и на них подают такое напряжение, чтобы в конце можно было замерить напряжение между ними только при соприкосновении, по меньшей мере, легком, зажимных поверхностей в зажатом состоянии, которыми вышеупомянутые части прилегают друг к другу.

Следует также отметить, что изобретение может быть использовано с таким же успехом в (редких) случаях, когда балансировку выполняют путем наложения материала на испытуемый образец.

СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ

1. станина станка

3. камера для размещения шпиндельного узла

5. электрический двигатель

7. шпиндельный узел

9. ось вращения шпинделя

11. шпиндель

13. переходная муфта

15. приемное отверстие для балансируемой детали

17. испытуемый образец

19. приводное устройство

21. цанговый патрон

23. винты для присоединения переходной муфты к шпинделю

25. первый шариковый подшипник шпинделя

27. второй шариковый подшипник шпинделя

29. держатель шпинделя

31. пружины предварительной нагрузки для устранения люфта подшипников в шпинделе

33. пружинная гайка

35. соединительная обойма для присоединения электрического двигателя

37. опущен

39. опущен

41. опущен

43. опущен

45. опущен

47. ременный привод

49. шпиндельная бабка

51. первый пластинообразный удерживающий элемент

53. второй пластинообразный удерживающий элемент

55. пластинчатая пружина или элемент пластинчатой пружины

57. удерживающая опора для датчика

59. удерживающая опора для датчика

61. датчик

63. шариковый контакт для подсоединения датчика к удерживающей опоре

64. механизм блокировки шпинделя

65. устройство съема материала

66. не присвоен

67. первый узел зажимной губки

68. первый узел зажимной планки

69. первые поворотные планки

70. первая удерживающая пластина

71. первый упор

72. цилиндр

73. поршень

74. мембрана

75. первая зажимная планка

75a. первые зажимные поверхности

75b. первые зажимные поверхности

76. первая опорная планка

77. второй узел зажимной губки

78. второй узел зажимной планки

79. вторые поворотные планки

80. вторая удерживающая пластина

81. второй упор

82. не присвоен

83. не присвоен

84. вторая мембрана

85. вторая зажимная планка

85a. вторые зажимные поверхности

85b. вторые зажимные поверхности

86. вторая опорная планка

87. второй узел зажимной губки (третий примерный вариант осуществления)

88. второй узел зажимной планки (третий примерный вариант осуществления)

89. вторые поворотные планки (третий примерный вариант осуществления)

90. удерживающая пластина (третий примерный вариант осуществления)

91. второй упор (третий примерный вариант осуществления)

92. не присвоен

93. не присвоен

94. не присвоен

95. вторая зажимная планка (третий примерный вариант осуществления)

95a. вторая зажимная поверхность (третий примерный вариант осуществления)

95b. вторая зажимная поверхность (третий примерный вариант осуществления)

96. гидравлический поршень

M направление измерения

Изобретение относится к балансировочной технике, в частности к балансировочному устройству, и может быть использовано для устранения дисбаланса испытываемого образца. Устройство имеет измерительную систему для определения вращательного дисбаланса испытуемого образца, содержащую шпиндельный узел со шпинделем, служащим для удержания испытуемого образца и вращения его с испытательной скоростью вращения, шпиндельную бабку, посредством которой шпиндельный узел подвижно прикреплен к станине станка, так что шпиндельный узел может колебаться в заданном направлении измерения в результате усилий дисбаланса, возникающих во время измерения, и по меньшей мере один датчик, который при вращении шпинделя обнаруживает по меньшей мере одну характеристику переменной дисбаланса, возникающую в направлении измерения. Также система содержит систему съема материала для балансировки испытуемого образца путем съема материала в заданном месте. Измерительная система и система съема материала выполнены так, что съем материала может быть произведен, когда испытуемый образец удерживается в шпинделе. Кроме того, имеется зажим шпинделя, посредством которого шпиндельный узел без шпиндельной бабки или по меньшей мере без датчика может быть зафиксирован усилием, созданным во время фиксации, с тем, чтобы он не перемещался под воздействием усилий, произведенных системой съема материала. 8 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Балансировочное устройство, имеющее измерительное устройство для определения вращательного дисбаланса испытуемого образца, которое включает в себя шпиндельный узел (7) со шпинделем (11), выполненным с возможностью удержания испытуемого образца (17) и обеспечения его вращения с испытательной скоростью, шпиндельную бабку (49), посредством которой шпиндельный узел (7) прикреплен к станине станка (1) подвижным образом, так что шпиндельный узел (7) имеет возможность колебания в заданном направлении (M) измерения за счет усилий дисбаланса, возникающих во время измерения, и по меньшей мере один датчик (61), который во время вращения шпинделя (11) обнаруживает по меньшей мере одну переменную дисбаланса, возникающую в направлении (M) измерения, и имеющее устройство (65) съема материала для балансировки испытуемого образца путем съема материала с заданного места, причем измерительное устройство и устройство съема материала выполнены с обеспечением возможности выполнения съема материала, когда испытуемый образец удерживается в шпинделе, отличающееся тем, что дополнительно имеется механизм (64) блокировки шпинделя, посредством которого обеспечивается возможность лишения шпиндельного узла (7) подвижности без усилия, создаваемого этим лишением подвижности с оказанием какого-либо воздействия на шпиндельную бабку (49), или по меньшей мере без усилия, оказывающего какое-либо воздействие на датчик или датчики (61), так что усилия, созданные устройством (65) съема материала, не приводят к перемещению шпиндельного узла.

2. Балансировочное устройство по п.1, отличающееся тем, что механизм (64) блокировки шпинделя входит в зацепление с периферией шпиндельного узла (7) только с одной стороны.

3. Балансировочное устройство по п.1, отличающееся тем, что механизм (64) блокировки шпинделя включает в себя зажимные поверхности (75a, 75b; 85a, 85b; 95a, 95b), на которые воздействует по меньшей мере одна открывающаяся и закрывающаяся губка (69, 71; 79, 81; 89; 91), при этом зажимные губки и/или зажимные поверхности выполнены шарнирными или гибкими так, что зажимные губки при воздействии на зажимные поверхности не оказывают какого-либо усилия на шпиндельный узел (7) или не оказывают какого-либо воздействия по меньшей мере на один датчик (61).

4. Балансировочное устройство по п.1, отличающееся тем, что зажимные поверхности (75a, 75b; 85a, 85b; 95a, 95b) выполнены в виде гибких зажимных планок (75, 85, 95).

5. Балансировочное устройство по п.1, отличающееся тем, что имеются по меньшей мере две зажимные планки (75, 85, 95), которые расположены в различных плоскостях.

6. Балансировочное устройство по п.1, отличающееся тем, что имеются по меньшей мере две зажимные планки (75, или 85, или 95), расположенные параллельно друг другу и на расстоянии друг от друга.

7. Балансировочное устройство по п.1, отличающееся тем, что каждая зажимная губка включает в себя поворотную планку (69, 79, 89), имеющую эластично деформируемую удерживающую пластину (70, 80, 90), вокруг которой поворотная планка поворачивается относительной зажимной планки при срабатывании зажимной губки (69, 71; 79, 91; 87, 91).

8. Балансировочное устройство по п.1, отличающееся тем, что по меньшей мере две зажимные губки (69, 71; 79, 81; 89, 91) приводятся в действие совместным приводом (72, 73).

9. Балансировочное устройство по одному из пп.1-8, отличающееся тем, что привод (72, 73) приводит в действие по меньшей мере одну связанную с ним поворотную планку (69, 79) с промежуточным расположением преобразователя (74, 84) усилия смещения, который отклоняет приводное усилие, создаваемое приводом в первом рабочем направлении, во второе отличное рабочее направление, предпочтительно приблизительно перпендикулярное ему, перед передачей его на поворотную планку и таким образом одновременно преобразует меньшее усилие, оказываемое приводом по более длинной траектории, в большее усилие, действующее по более короткой траектории.