Самоцентрирующий электромеханический патрон Советский патент 1976 года по МПК B23B31/28 

Изобретение относи1ся к области станкостроения и может быть использовано для крепления деталей при обработке на токарных станках.

Известны патроны подобного назначения, в которых торможение кориуса патрона и сцепление иривода с механизмом перемещення кулачков осуществлено посредством зубчатых муфт.

Однако известные патроны характеризуются низкой производительностью, обусловленной затратой времени на управление зубчатыми муфтами.

Цель изобретения - повышение производительности путем автоматизации процесса зажима-разжима.

Для этого в предлагаемом патроне торможение корпуса патрона и сцепление привода с механизмом перемещения зажимных кулачков осуществляется посредством элементов заклинивания, например эксцентриков, размещенных iB сепараторах, установленных с возможностью поворота соответственно между выходным валом планетарного редуктора и С11иральным диском спирально-реечного механизма и между корпусами патрона и планетарного редуктора, причем солнечное колесо планетарного редуктора выполнено поворотным и взаимодействующим с элементами заклинивания, осуществляющими торможение корпуса патрона.

На фиг. 1 показан патрон, установленный на с:андартном фланцевом конце щпинделя станка, продольный разрез; на фиг. 2 - сборочный узел планетарного редуктора с эксцентриковыми роликами и спира.тьным диском патроиа, продольный разрез; на фиг. 3 - разрез по А-. на фиг. I без деталей редуктора и щпинделя станка, показано взаимное расположение элементов патрона и элементов взаимодействия зубчатого колеса с внутреиними зубьями планетарного редуктора с корп сом патрона и корпусом редуктора в нейтральном положении эксцентриковых роликов во время вращения щпинделя станка; на фиг. 4 - разрез по А-А на фиг. 1 с деталями планетарного редуктора, но без щпинделя стайка, показано взаимное положение эксцентриковых роликов, выстуиа и гнезда кориуса привода во время разжима детали; нафиг. 5 - разрез по А-А на фиг. 1 без деталей редуктора и щпинделя станка, показано взаимное полон ение эксцентриковых роликов, выступа и гнезда кориуса -привода во время зажима детали; на фиг. 6 - разрез по Б-Б на фиг. 5; на фнг. 7 - разрез по В-В на фиг. 2. показано взаимное цоложснпе эксцен1рнковых роликов, гнезда вала редуктора и вала спирального диска в момент зажима детали; на фиг. 8 - разрез по В-В на фиг. 2, показано взаимное положение эксцентриковых роликов, гнезда вала редуктора и

вала спирального диска в момент разжима детали; на фиг. 9 - разрез но В-В на фиг. 2, ноказано нейтральное иоложение эксцентриковых роликов, гнезда вала редуктора и вала спирального диска.

На передней стенке 1 шпиндельной бабки станка на подшипнике 2 Шпинделп сцентрирован тфи иомоши переходника 3 и неподвижно закреплен па ней винтом 4 корпус привода 5. На корпусе привода 5 закреплен приводной электродвигатель 6, при помощи зубчатых колес 7-9 связанный с зубчатым колесом 10, нарезанным в водило-эксцентрике 11 планетарного редуктора. Наружная новерхпость 12 водило-эксцентрика 11 обработана вокруг оси О-О (фиг. 1), расположенной эксцентрично относительно оси его внутренней расточки. На поверхность 12 установлен сателлит 13, содержаидий два ряда зубчатых венцов. Один из этих зубчатых венцов сцеплен с зубчатым колесом 14 с внутренними зубьями, установленным внутри втулки 15, выполненной в корпусе привода 5. Втулка 15 имеет выступ 16 (фиг. 4 и 5), входяший в паз 17 (фиг. 3), выполненный в сепараторе 18, который сделан заодно целое с колесом с внутренними зубьями 14. В сепаратор 18 запрессованы оси 19, вокруг которых свободно вращаются эксцентриковые ролики 20 и 21, находящиеся под воздействием пружинок 22 и 23. Втулка 15 снабжена также гнездом 24.

Второй венец сателлита 13 сцеплен с другим зубчатым колесом 25 с внутренними зубьями, свободно вращающимися внутри зубчатого колеса 14, « снабженным выходным валом 26 планетарного редуктора.

На переднем подщиннике 2 установлен шпиндель 27 стапка. На коническом буртике шпинделя 27 станка при помощи винтов 28, гаек 29 и шайбы 30 закреплен переходник 31. Винтами 32 па переходнике 31 закреплен собственно корпус патрона 33, снабженный полым валом 34.

В пазах корпуса патрона 33 установлены кулачки 35, взаимодействующие со снирал1 ным диском 36, установленным внутри корпуса патрона и снабженным валом 37 привода спирально-реечного механизма.

Для взаимодействия планетарного редуктора с валом 37 привода спирального диска 36 патрон снабжен второй группой эксцентриковых роликов 38 и 39, которые свободно вращаются вокруг осей 40 и находятся под взаимодействием пружинок 41 и 42.

Оси 40 запрессованы в сепаратор 43, который свободно вращается на выходном валу 26 планетарного редуктора. ВЕЯХОДНОЙ вал 26 снабжен гнездом 44.

Устройство работает следующим образом. Направление вращения элементов патрона условно принимаем с точки зрения наблюдателя, стоящего у заднего конца шпинделя и смотрящего на патрон.

Направление вращения, патрона во время обработки детали условно обозначено стрелкой М (фиг. 9). Во время обработки детали щниндель 27 вместе с деталями 28-37 и с обрабатываемой деталью вращаются по стрелке, а все остальные детали патрона не5 подвижны. Эксцентриковые ролики 20, 21 и 38, 39 находятся в нейтральном (выключенном) Положении (фиг. 3 и 9). На фиг. 3 видно, что все элементы патрона, попавщие в разрез, кроме полого вала 34 корпуса патрона 10 33, неподвижны. Вращается только корпус патрона 33, следовательно, и полый вал 34. Эксцентриковые ролики 20 и 21 выключены, отцеплены от полого вала 34 корпуса патрона 33. Эксцентриковые ролики 38 и 39 (фиг. 9), 15 служащие для взаимодействия вала редуктора 26 с валом 37 привода спирального диска 36, тоже выключены, расцеплены. Таким образом, вал 37 нривода спирального диска 36 может свободно вращаться вокруг своей оси. 20 Допустим, шпиндель 27 остановлен, требуется зажать обрабатываемую деталь. Для этого включается приводной электродвигатель 6. Вращение валика электродвигателя 6 передастся при помощи зубчатых колес 7-9 зуб5 чатому колесу 10, нарезанному па водило-эксцептрике 11 планетарного редуктора. Водилоэксцентрик 11 (фиг. 1, 2 и 4) стремится обкатать сателлит 13, свободно посаженный на его эксцентрично-цилиндрическую поверхность 0 12, вокруг зубчатого колеса 14 С внутренними зубьями, которое в известном патроне выполнено пенодвижиым. Если бы зубчатое колесо 14 в даииом случае было ненодвижно, то сателлит 13 совершал бы обкатное движение по 5 нему. Но в предлагаемом патроне (фиг. 3) зубчатое колесо 14 выполнено новоротным на некоторый угол, меньший 360°. Поэтому при вращении ведущего вала иланетарного редуктора, пап 5нмер, по направлению стрелки Ф, 0 все остальпые зубчатые колеса его вращаются как одно целое в этом же направлении. Следовательно, и сепаратор 18, и выходной вал 26 редуктора будут вращаться по направлению стрелки Ф (фиг. 3). При этом левый ко5 нец паза 17 сепаратора 18 наталкивается на негюдвнжиый выстун 16, выполненный на втулке 15 корпуса прнвода 5. Эксцентриковый ролик 20 подходит к гнезду 24, выполненному на втулке 15 корпуса привода 5, и, повораО чпваясь вокруг оси 19 под воздействием пруЖ1П1КИ 22, зак.чинивает полый вал 34 корпуса патропа 33 на втулку 15 корпуса привода 5. Так как корпус привода ненодвижпо закреплеп на ЩИИндельной бабке 1, корпус патрона 5 оказывался зато)моженным на бабку 1 и в направлении стрелки Ф вращаться не может. Одновременно и зубчатое колесо 14 с внутрентшми зубьями оказывается остановленным, неподвижным и по стрелке Ф вращаться не 0 может.

Это положение зубчатого колеса 14, взаимное положение элементов заклинивания и других элементов иатрона иоказано на фиг. 5. Таким образом создаются условия для обкатки сателлита 13 относительно неподвижного теперь зубчатого колеса 14. При дальнейшем вращении водило-эксцентрика 11 в том же направлении второй зубчатый вепец сателлита 13 совершает обкатпое движение по подвижному зубчатому колесу 25 с внутренними зубьями, с которым заодно целое выполнен выходной вал 26 планетарного редуктора. В результате совокупного обкатного движення сателлита 13 и зубчатых колес 14 и 25, дополненному редукцией зубчатых колес 7 и 10, крутящий момент приводного электродвигателя 6 увеличивается, нзпрнмер в 500- 600 раз, н передается выходному валу 26 планетарного редуктора.

Взаимное расположение элементов патрона. включаюн1.их выходной вал 26 редуктора, свободно вращающийся на нем сепаратор 43, в который запрессованы оси 40, несущие эксцентриковые ролики 38 и 39, и полый вал 34 корпуса патрона 33. во время зажима детали показано на фиг. 7.

Как видно из фиг. 9, выходной вал 26 вращается по направлению стрелки Ф. При этом гнездо 44, выполненное на выходном валу 26, подходит под эксцентриковый ролик 38, так как сила пружинок 41 и 42 недостаточна для преодоления момента инерции корпуса патрона 33 н полого вала 34. Под действием пружинки 41 эксцентриковый ролнк 38 попадает в гнездо 44.

Дальнейщее врап1ение выходного вала 26 по стрелке Ф, как показано на фиг. 7, приводит к тому, что выходной вал оказывается заклиненным на вал 37 привода спирального диска 36. При дальнейшем вращении выходной вал 26 через ролнк 38 увлекает и врапитет вал 37 привода спирального диска. В это время, как показано на фнг. 5, полый вал 34 корпуса патрона 33 неподвижен и по направлению стрелкт Ф врантаться не может.

Таким образом, при вран1ении выходного вала 26 редуктора вращается спиральпый диск 36 относительно неподвижного корпуса патрона 33. Отпосител т1ое враитенне спиратьного диска 36 и корпуса патрона 33 обеспечивает зажим детали. При достижении заданного УСИЛИЯ зажима реле тока отключает прнводной двигатель и при помощи устройства типа реле времени электрический ток автоматически подается Tia определенное время в электродвигатель 6 в обратном направлении. При этом эксцентриковые ролики 20. 2 и 38, 39 возвращаются в нейтральное положение, показанное на фиг. 3 и 9. При этом корпус патрона 33 освобождается и щпинде,ть 27 может быть запущен в работу.

Для разжима детали сначала шпиндель следует остановить, а потом реверсировать приводной электродвигатель 6.

Взаимное расио,тожение элементов патрона, обеснечиваюн1,их торможение корпуса патрона 33 на шпиндельную бабку 1 при разжиме детали, показано на фиг. 4. Взаимное расположение элементов патрона, обеспечивающих

взаимодействне выходного ва,та 26 планетарного редуктора с валом 27 привода спирального диска 36 во время разжима детали, показано на фиг. 4.

Итак, как видно из фиг. 3, для разжима детали необходимо обеспечить вращение сепаратора 18 но стрелке Р, противоположной стрелке Ф. Так как в этом направлени сепаратор 18 может вран ;атьея свободно, то все зубчатые колеса планетарного редуктора (13, 14, 25) вращаются как одно целое по стрелке Р до тех пор, пока, как показано на фиг. 4, правый конец паза 17, выио,тненный на сепараторе 18. не натолкнется на выступ 16 втулки 15 неподвижного корпуса привода 5. При этом экснентриковый ролик 21 нона дает в гнездо 24, выполненное на втулке 15 корнуса привода 5. Под действием пружинки 23 эксиентриковый ролик 21 поворачивается вокруг

оси 19 и заклинивает полый вал 34 корнуса патрона 33 на неподвпжную втулку 15 корпуса ирнвода 5. Поэтому, кроме того, что зубчатое колесо 14 с внутренннмн зубьями оказывается остановленным и не может вращаться в нанравленнн стрелки Р, также одновременно корпус патрона 33 оказывается заторможенным на щннндельную б.абку 1 станка и не может вращаться в направлении стрелки Р.

Взаимное расположение элементов взаимодействия выходного вала 26 планетарного редл-ктопа и вала 37 привода спирального диска 36 во время разжима детали показано на фиг. 8. Как показано на фиг. 9, при разжиме

детали выходной вал 26 редуктора вращается по стрелке Р, противоположной стрелке Ф. Ппи этом гнездо 44, выполненное на выходном валу 26. подходит под эксцентриковый ролик 39. который под действием пружинки 42 новорачивается вокруг своей оси и попадает в гнездо 44 выходного вала 26 (фиг. 8). При дальпейшелт врапюнии выходной вал 26 через эксп.ентрикояый ролик 39 увлекает заклиненный на него вал 37 прнвода спирального диска 36 по направлению стрелки Р.

Как было показано выше, при врап1енни элел1ентов патрона в направлении стрелки Р СсЬиг. 4) КОРПУС патрона 33 заторможен на втл.тку 15 корпуса привода 5 и поэтому неполвижен. При дальнейшем вран1ении выходного вяла 26 по стре,тке Р обеспечивается взаимное относительное проворачивание спирального диска 36 и корпуса патрона 33, необходимое для перемещения кулачков 35. ТаКИМ образом деталь разжимается и при выключении приводного э.тектродвигателя 6 автоматически при помощи устройства типа реле времени на определенное время подается электрическттй ток в электродвигатель 6 в обратном направлепии. При этом элементы привода патрона возвратцаются в нейтральное положение (фиг. 3 и 9). Корпус патрона 33 и вал спирального диска 36 освобождаются от шпиндельной бабки н редуктора. Деталь

можно снять со станка.

В качестве второго варианта положение зал имных кулачков 35 может быть использовано для крепления деталей тина втулок за внутренний диаметр ири работе «в раснор. В этом случае шинпель станка может быть вновь занущен в работу.

Формула изобретения

Самонентрнрующий электромеханический патрон со спирально-реечным механизмом перемепения кулачков, приводимым посредством планетарного редуктора, в котором в процессе зажима-разжима детали происходит сцепление выходного вала планетарного редуктора со спиральным диском спирально-реечиого механизма и торможение корпуса патрона, отличающийся тем, что, с нелью )овышепия производительности путем автоматизации процесса зажима-разжима, сцепление и торможение осуществлены посредством элементов заклинивания, например эксцентриков, размещенных в сепараторах, установленных с возможностью поворота соответственно между выходным валом планетарного редуктора и спиральным диском спирально-реечного механизма и между корпусами патрона н плаиетарпого )едуктора, причем солнечное колесо плапетар;1ого редуктора выполнено поворотным и взаимодействующим с элементами за.клнпивания, осуществля,ющими торможение корпуса патрона.

20

сриг.7

оэ

h

«7

J7

J

37

W срцг.8

39

40

L. 38 1

3