Зажимное устройство для осевого закрепления инструмента, в частности шлифовального круга Советский патент 1993 года по МПК B24B45/00 

21 3f2Z 27 3 $ 3

f6 10 15 22 23

Я

Фаг.1.

в осевом направлении зажимную шайбу 13, которая через опорную деталь 15 опирается в осевом направлении на затяжную гайку 8. Опорные детали имеют в поперечном сечении форму клина, причем опирающиеся кольцевые поверхности 16 и 17 зажимной шайбы 13 и затяжной гайки 8 соответствуют и аналогичны профилю клиноременного шкива. Опорные детали содержат внешний кольцевой желоб, вдоль которого могут прокатываться шарики 23. Зажимная шайба 13 в качестве упора для шариков несет продольные штифты 31 с параллельными осями. В осевом направлении между зажимной

шайбой 13 и затяжной гайкой 8 находится элемент управления кольцеобразной формы, снабженный внешним желобком для шариков и вдвинутые в шариковый канал радиальные штифты 30, которые через пружины давят на шарики 23. Кольцевые поверхности 21 элемента управления 18 содержат шариковые выемки, в которые шарики могут утапливаться при провернутом элементе управления 18 под действием радиальной разгрузки опорной детали 15 и разжатия шайбы 13 в осевом направлении. 13 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение: для осевого закрепления инструмента, в частности шлифовального круга. Сущность изобретения: зажимное устройство содержит затяжную гайку 8, которая навинчивается на конечную нарезную часть уступа 4 приводного шпинделя 1 с конечной стороны для жесткого зажима шлифовального круга 6. Затяжная гайка 8 несет непроворачивэющуюся и подвижную /2

Изобретение относится к машиностроению, в частности к зажимным устройствам для осевого закрепления инструмента, в частности шлифовального круга.

На фиг. 1 изображен осевой продольный разрез зажимного устройства с зажатым шлифовальным кругом как части угловой шлифовальной машины: на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез В-В на фиг, 2; на фиг. 5 - вид сверху частей зажимного устройства с местным разрезом.

На чертежах показана нижняя часть переносной ручной машинки, выполненной, например, в виде угловой шлифовальной машины, которая оснащена шпинделем 1, приводимым в движение при помощи привода, ротором (не показан). Шпиндель 1 переходит на конце через кольцевой уступ 2 в цилиндрический уступ 3 меньшего диаметра и далее в концевой нарезной уступ 4 с внешней резьбой 5. Шпиндель 1 служит для привода инструмента б, который состоит из обозначенного шлифовального круга или другого дискового инструмента, например обрезиненного круга или т.п. Инструмент б зажат и затянут между фланцем 7 и частью зажимного элемента затяжной гайки 8. Фланец 7 в осевом направлении подпирается кольцевым уступом 2, а в радиальном направлении центрируется цилиндрическим уступом 3. При помощи сопрягающихся поверхностей, например при помощи двух параллельных лысок на шпинделе 1 и на фланце 7, последний образует на шпинделе 1 жестковращающееся сочленение с геометрическим замыканием, при помощи которого захватывается инструмент 6 при включенном моторе и увлекается во вращение в направлении стрелки 9. Это направление вращения по стрелке 9 соответствует

рабочему движению инструмента 6, т.е. направлению, в котором он приводится в движение. Это соответствует изображению на фиг. 2 направлению по часовой стрелке. Затяжная гайка 8 оснащена фланцем 10 и отходящей от него цилиндрической форме гильзы ступицей 11, на которой предусмотрена внутренняя резьба 12, при помощи которой затяжная гайка 8 навинчена на

внешнюю резьбу 5 нарезного уступа 4. На внешней окружной поверхности ступицы 11 с закреплением центрируется инструмент 6. В осевом пространстве между инструментом 6 и затяжной гайкой 8 расположена

зажимная шайба 13, которая оснащена зажимной тарелкой 14, прижатой к инструменту 6. Зажимная шайба 13 жестко прижата в осевом направлении к торцовой . стороне фланца 7 и при помощи сил давле

ния жестко прижимает инструмент 6. Зажимная шайба 13 сочленена с затяжной гайкой 8 сочленением, допускающим относительное осевое перемещение и не допускающим относительного вращения. В

осевом направлении между зажимной шайбой 13 и фланцем 10 затяжной гайки 8 расположены опорные детали 15. Опорная деталь 15 на стороне, обращенной к фланцу 10 затяжной гайки 8, имеет опорную поверхность в форме кольцевой поверхности 16. Противолежащие в осевом направлении стороны опорной детали 15 располагают такой же опорной поверхностью, которая состоит из кольцевой поверхности 17 на

стороне, обращенной к зажимной тарелке 14 зажимной шайбы 13.

Между зажимной шайбой 13 и затяжной гайкой 8 расположен элемент управления 18 в форме кольца 19, которое при помощи

изображенной на фиг. 1 верхней кольцевой отбортовки 20 в осевом направлении охватывает зажимную тарелку 14 с оставлением подвижного зазора. Кольцевая отбортовка 20 оканчивается в осевом направлении ниже прилегающей к инструмента 6 торцовой поверхности зажимной тарелки 14 (фиг. 1). Кольцо 19 сидит с зазором в осевом направлении между зажимной шайбой 13 и затяжной гайкой 8 и может вращаться относительно их обеих. Внутри кольца 19 имеется желобообразная в поперечном сечении кольцевая поверхность 21, которая в другом примере исполнения может иметь также цилиндрическую форму. На такой же высоте в осевом направлении опорная деталь 15 имеет на своей радиальной внешней поверхности соответствующую углубленную желобообразную кольцевую поверхность 22. Опорная деталь 15 в радиальном направлении опирается на тела качения 23, которые в данном случае состоят из шариков, введенных и перекатывающихся между кольцевыми поверхностями 21 и 22. В указанном примере выполнения имеются три расположенные на приблизительно одинаковом расстоянии по окружности друг от друга шарика 23, которые введены в концентрические кольцевые поверхности 21 и 22 соосно их центральной оси и при этом находятся в контакте с одной стороны с опорной деталью 15, а с другой стороны с элементом управления 18. Элемент управления 18 работает на шариках 23, которые прижимаются к упорам 24 зажимной шайбы 13 в направлении затяжки, соответствующем направлению, противоположному направлению стрелки 9. Это затянутое состояние показано на фиг. 1-5. Как показано на фиг. 2 и 3 для каждого шарика 23 имеется выточка 25, расположенная в кольцевой поверхности 21 элемента управления 18, которая состоит из углубления в кольцевой поверхности 21 и образует, в частности, углубленную в наружном радиальном направлении шарообразную выемку, открытую по направлению к центру/Каждая выточка 25 при этом сделана так, что при перекатывании шарика 23 и при достижении расположенной выточки 25 шарик 23 может отклониться в радиальном направлении, в результате чего достигается радиальная разгрузка опорной детали 15 так, что опорная деталь 15, как минимум, может быть несколько смещена наружу в радиальном направлении. При этом достигается то, что как минимум одна из обеих кольцевых поверхностей 16, 17, между которыми в осевом направлении расположена опорная деталь 15, образует усеченный конус, соответственным образом направленный вершиной конуса так, что опорная деталь 15

при этой радиальной разгрузке и радиальном перемещении по этим уклонам кольцевых поверхностей 16 и/или 17 допускает движение в осевом направлении зажимной шайбы 13 в направлении к затяжной гайке 8 с незначительным сокращением осевого расстояния, так что зажимная шайба 13 освобождается от давления зажима.

На показанном примере выполнения как опорная поверхность 17 зажимной шайбы 13, так и опорная кольцевая поверхность 16 затяжной гайки 8 имеет форму усеченного конуса и образована так, что обе кольцевые поверхности 16 и 17 вместе образуют клинообразную канавку. Опорная деталь 15 имеет на аксиальной стороне, обращенной к кольцевой поверхности 17, также как и на противолежащей аксиальной стороне, соответственной кольцевой поверхности 16 и 17,

соответствующие опорные поверхности 26 и 27. В показанном примере выполнения каждая опорная деталь 15 имеет поперечное сечение клина, причем по меньшей мере уклон клина почти соответствует тому кли.новому пазу, котбрый образован кольцевыми поверхностями 16 и 17. Как видно на фиг, 2 и З; каждая отдельная деталь 15 выполнена как кольцевой сегмент. На указанном примере выполнения предусмотрены три.

таких опорных детали 15 в форме кольцевых сегментов; которые расположены на приблизительно одинаковом по окружности расстоянии друг от друга. При этом между граничащими друг с другом опорными деталями 15 оставлены соответствующие просветы, в которых приблизительно соосно выступают направляющие элементы 28 в форме штифтов. Эти штифты 28 расположены вне роликовой зоны так, что они не препятствуют перекатыванию шариков 23 между кольцевыми поверхностями 21 и 22, На показанном примере выполнения штифты 28 укреплены на зажимной шайбе 13 и выступают над ее опорной поверхностью

деталей 15 в окружном направлении.

На элементе управления 18 предусмот- ренна каждый шарик 23 поводок 29 в форме радиального штифта 30, жестко укреплен- ного на кольце 19, которое выступает снаружи вовнутрь на пути соответственно размещенного шарика 23 как минимум настолько, чтобы достигался почти тангенциальный контакт с соответствующим образом размещенными шариками 23.

Упор 24 зажимной шайбы 13 образован из параллельных продольных штифтов 31, которые почти параллельно оси выпущены через направляющий желоб, образованный для шариков 23 совместно кольцевыми по- 5 верхностями 21 и 22 настолько, что остается еще достаточный просвет между внутренней поверхностью кольца 19 и продольным штифтом 31, чтобы при вращении с одной стороны элемента 18 относительно затяж- 10 ной гайки 8 с зажимной шайбой 13 с другой стороны он не терся о элементуправления 18 ; Продольные штифты 31 расположены соот ветственно шарикам на другой противоположной штифту 30 стороне соответственно 15 расположенного шарика 23. В показанном на фиг. 1-5 зажиме с жестко зажатым инструментом б и включенным мотором будет захватываться заодно с инструментом 6 также зажимная шайба 13 в направлении 20 рабочего движения по стрелке 9 посредством контактных сил и трения. Зажимная шайба 13 хотя в осевом направлении является относительно подвижной, в окружном направлении жестко сочленена с гайкой 8, 25 поэтому также в равной мере захватывает затяжную гайку 8. Продольные штифты упираются при этом в направлении стрелки 9 в соответственно расположенные шарики 23, которые при этом оказывают давление на 30 соответственно расположенные радиальные штифты 30 элементы управления 18, Элемент управления 18 упруго нагружен в направлении, противоположном вращению по стрелке 9, что соответствует направле- 35 нию разжатия. Это достигается при помощи соответствующих цилиндрических винтовых пружин, которые располагаются внутри

направляющего желоба для шариков 23, об радованного кольцевыми поверхностями 21 40 и 22, и действуют в направлении вращения, ; При этом каждая винтовая пружина 32 расположена в зоне вращения между продольным штифтом 31 и радиальным штифтом 30, гна который опирается своей концевой час- 45 тью. Посредством такой винтовой пружины элемент управления 18 эластично подпружинен относительно затяжной гайки 8 и зажимной шайбы 13 в направлении, противоположном направлению стрелки 9, 50 таким образом, что соответствующий радиальный штифт 30 давит соответственно расположенный шарик 23 к продольному штифту 31 в направлении, противоположном стрелке 9. Следовательно, в зажиме, 55 показанном на фиг. 1-5 элемент 18 при

: помощи винтовой пружины 32 фиксируется относительно затяжной гайки 8 с зажимной

шайбой 13. Зажимная шайба 13 в осевом направлении закреплена на затяжной гайке

8 так, что как минимум между ними обеими возможно некоторое движение в осевом направлении. Зажимная шайба 13 имеет проходящую насквозь внутреннюю поверхность 33 в области зажимной тарелки 14, которая в основном может быть цилиндрической формы и насажена на ступицу 11 затяжной гайки 8, на которой центрируется зажимная тарелка 14 и как минимум, являясь ведомой, удерживается с сохранением в определенных пределах осевой подвижности. Для крепления может служить пружинное кольцо 34, только схематически обозначенное на фиг. 1, которое определенным образом подогнано к канавке 35 на внешней окружной поверхности ступицы 11 затяжной гайки 8, а именно так, что пружинное кольцо 34 в пазу 35 приблизительно на одну свою половину поперечного сечения утоплено, в то время как другая его половина поперечного сечения выступает в радиальном направлении.

Зажимная шайба 13 содержит расположенные на внутренней поверхности 33 паз 36, предназначенный для пружинного кольца 34, который имеет все же больший осевой размер, чем пружинное кольцо 34, и паз 35. Размер глубины паза 36 в радиальном направлении приблизительно соответствует другой половине поперечного сечения пружинного кольца 34. Профиль паза 35 и/или 36 на флангах может иметь уклон, чем облегчается взаимное сдвигание и разборка зажимной шайбы 13 и затяжной гайки 8 в осевом направлении. При указанной конструкции на цилиндрической внутренней поверхностью 33 и цилиндрической наружной поверхности ступицы 1.1 создается передающий крутящий момент сочленения между зажимной шайбой 13 и затяжной гайкой 8, например, посредством продольных штифтов 31, которые в Осевом направлении вытянуты к фланцу 10 затяжной гайки 8 и охватываются имеющимися там отверстиями при смещении в осевом направлении.

На показанном прим ере выполнения вместо этого жестковращающееся сочленение достигается за счет внешней формы по- верхностей. Как показывает фиг. 5, внутренняя поверхность 33 зажимной тарелки 14, зажимной шайбы 13 содержит две диаметрально противоположные плоские поверхности 37, отклоняющиеся от цилиндрической формы. При соответствующем расположении ступица 11 затяжной гайки 8 имеет равные по осевому размеру соответствующие внешние плоские поверхности 38 так, что между плоскими поверхностями 37 и 38 достигается в окружном направлении геометрически замкнутое сочленение, котонадежным и легким. Оно позволяет быструю и надежную замену инструмента 6 без особых инструментов. Дальнейшее преимущество заключается в том, что уже использующиеся ручные механические машинки, в особенности шлифовальные машинки, впоследствии могут быть оснащены этим зажимным устройством без особой переделки. При этом исключительно их прежняя зажимная гайка должна быть заменена на комплект, состоящий из затяжной гайки 8 с зажимной шайбой 13 и элемента управления 18. В остальном затяжная гайка 8 может быть выполнена так, что она обеспечит захват особого инструмента, например, в фор- ме двухкулачкового патрона, так что затяжная гайка 8 и вместе с ней весь комплект могут быть изъяты в особо экстремальных случаях, например в заржавленном состоянии, также обычным способом при помощи соответствующего вспомогательного инструмента. Зажимное устройство не ограничено только применением наждачного круга в качестве инструмента 6. Более того, в равной мере могут быть зажаты без вспомогательного инструмента также специальные инструменты, например р щетки, резиновые тарелки, круг дисковой пилы или тому подобная насадка. . Формула из обретения

рое все же допускает в известных пределах относительное осевое перемещение. Потом вместо пружинного кольца 34 предусмотрена, например, пружинная скрепка, обе ножки которой видно на фиг. 1 и 4, для которой описанное имеет силу. В промежуточном пространстве между кольцом 19 и зажимной шайбой 13, на торцовой стороне которой также, как и на фланце 10 затяжной гайки 8, может быть расположен уплотни- тельный элемент, не указанный в дальнейшем, например резиновый сальник в виде кольца, который осуществляет уплотнение, препятствующее проникновению грязи, например, пыли или т.п. Уплотнительный элемент вставляется во время монтажа.

Фиг. 1-4 показывают описанное зажимное устройство в его зажатом состоянии, в котором посредством зажимной шайбы 13 в осевом направлении, опирающейся на затяжную гайку 8 через опорную деталь 15, инструмент б жестко зажат к фланцу 7.

Если инструмент 6 должен быть удален и заменен, то фланец 7 и/или инструмент 6 блокируется от вращения при помощи подходящих средств, что, например, можно достигнуть при помощи соответствующей блокировки шпинделя например, при помощи интегрированного в ручную машинку стопорного устройства шпинделя 1« При известных обстоятельствах это достигается затруднением вращения шпинделя в определенных границах, например, при трении в приводе, передающемся к мотору, затрудняющем вращение по направлению стрелки 9. Затем для разжатия элемент управления 18 вращается вручную в рабочем направлении по стрелке 9, при этом радиальные штифты 30 отходят от шариков 23 и под совместным давлением винтовых пружин 32 в окружном направлении движутся в сторону продольных штифтов 31, относительно которых при этом движется зажимная шайба 13 с затяжной гайкой 8. При этом движении шарики 23 проворачиваются по каналу, образованному кольцевыми поверхностями 21 и 22, при этом шарики 23 равным образом поворачиваются в окружном направлении согласно стрелке 9. Как только шарики 23 достигают выточки 25 в кольцевой поверхности 21 элемента управления 18, эти шарики 23 утапливаются в выточке 25 в радиальном направлении. Благодаря этому опорная деталь 15 разгружается в определенных пределах от действующих в радиальном направлении сил сжатия. Опорные детали 15с этого момента могут выдвинуться при помощи своих наклонных опорных поверхностей 26 и 27 в радиальном направлении наружу на соответствующих кольцевых поверхностях 16 и 17. При этом при помощи наклонных поверхностей зажимная шайба 13 снимает давление зажима в осевом направлении, т.е. при рассмотрении 5 фиг. 1 затяжная гайка 8 и кольцо 19 располагаются настоль ко далеко, сколь велико соответствующее снятие нагрузки зажима в осевом направлении. Из этого следует, что комплект, состоящий из затяжной гайки 8 с 0 зажимной шайбой 13 и элемента управления 18, вполне легко может быть развинчен вручную. Относительное поворотное движение к разжатию в осевом направлении зажимной шайбы 13 ограничивается так, что 5 радиальные штифты 30 тогда, когда винто- . вые пружины 32 должны быть полностью сжаты, упираются в продольные штифты 31. Когда достигнуто осевое разжатие и комплект вполне легко можно развинтить вруч- 0 ную, достигается самостоятельное возвращение шариков 23 на основе разжатия винтовой пружины 32. Под действием сжатия пружины на радиальные штифты 30 элемент управления 18 снова прворачивает- 5 ся назад относительно затяжной гайки 8 с зажимной шайбой 13 в исходную позицию, показанную на фиг, 2 и 3, при этом посредством перекатывания шариков 23 они снова выдвигаются в кольцевую поверхность 21 0 элемента управления 18, через шарики 23 воздействует радиально направленная сила снаружи вовнутрь на опорную деталь 15, которая снова задвигает ее в исходное положение, в котором зажимная шайба 13 5 вновь занимает исходное положение согласно фиг. 1. В этой позиции комплект, состоящий из затяжной гайки 8 с зажимной шайбой 13 и элемента управления 18, готов к жесткому зажиму нового вставленного ин- 0 струмента. Для достижения этого следует этот комплект наворачиванием на нарезной уступ 4 в направлении, противоположном стрелке 9, слегка затянуть, далее при последующем включении мотора инструмент 6 5 сам жестко закрепится в работе.:

Такой же принцип зажимного устройства можно осуществить при помощи заднего расположенного на шпиндельной стороне фланца, при этом этот фланец потом заме- 0 няется при помощи комплекта, состоящего из зажимной гайки с зажимной шайбой и подвижного элемента, при этом зажимная шайба своей обратной стороной зажимает инструмент. Далее этот принцип можно 5 применить в другой области ручного механического инструмента, например в форме составного шлифовального шпинделя, в приводе.

Описанное зажимное устройство является простым и дешевым, а в употреблении

ступицы, причем паз предназначен для взаимодействия с геометрическим замыканием с пружинным кольцом или пружинной скрепкой.

между упором с одной стороны и поводком с другой стороны в направлении, соответствующем направлению зажима, и опирающейся с обеих, сторон и действующей в направлении периметра, при этом пружина

предназначена для нагружения элемента управления относительно зажимной шайбы и затяжной гайки в направлении, противоположном к размыканию.

14. Устройство по пп. 1-13, отличаю щееся тем, что соответствующий поводок выполнен в виде радиального штифта, а соответствующий упор - в виде продольного штифта, параллельного оси.