Устройство для измерения крутящегоМОМЕНТА Советский патент 1981 года по МПК B23B47/32 

1

Изобретение относится к устройствам, служащим для контроля и измерения нагрузки ;ia инструмент в системах автоматического управления на агрегатных сверлильных станках, Станках-автоматах для глубокого сверления и автоматических линиях Хля увеличения надежности их работы.

Применение датчиков, использующих деформацию упругих элементов, установленных между шпинделем и инструментом, приводит к ослаблению жесткости шпиндельного узла, усложнению его конструкции и снижает надежность станка. Большинство таких Датчиков крутящего момента не может Сыть использовано в многршпиндельных агрегатных головках в силу конструк ивных особенностей (сложности, громоздкости датчиков, малого межосевого расстояния между шпинделями). Эти недостатки устраняются в устройствах, имеющих блоки активного контроля крутящего момента, которые осуществляют измерение нагрузки на инструмент в любой момент обработки без ослабления жесткости шпиндель- ных узлов при наименьшем усложнении конструкции.

Известен планетарный датчик крутящего момента, в котором ведущий элемент (вал) снабжен поводком и цапфами, на которых с помощью подшипников установлены шестерни-сателлиты. Последние находятся в зацеплении с шестерней, жестко укрепленной на ведомом элементе (выходном валу), и опорным элементом.

0 Опорный элемент, выполненный в виде солнечной шестерни с зубьями наружного и внутреннего зацеплений, может поворачиваться относительно своей оси и взаимодействовать с находя5щейся в зацеплении с ним подпружиненной рейкой. Пружина настроена на некоторую заданную величину усилия Рд . При ращении ведущего элемента шестерни-сателлиты, обкатыва0ясь по внутреннему зубчатому венцу опорного элемента, который удерживается от пров.орачивания подпружиненной рейкой, передают ведомому элементу момент вращения. Если усилие,

5 приложенное к опорному элементу со стороны ведущего элемента, превысит величину, на которую настроена пружина, ведущий элемент с поводком провернется относительно ведомого на некоторый угол. При этом шестернисателлиты, обкатываясь по шестерне; ведомого элемента, вызовут угловое смещение опорного элемента. Последний переместит рейку, которая, в свою очередь, деформирует и передает на опорный элемент новое, большее усилие.Настройка датчика на значение начального момента MQ, величина которого зависит от диаметра предохраняемого сверла, производится соответствующей регулировкой пружины. Этот датчик представляет собой совокупность вынесенных непосред- ственно на объект контроля (шпиндельный узел) двух преобразователейпервичного, воспринимающего крутящий момент и преобразующего его в угловое перемещение опорного элемента, и промежуточного, преобразующего указанное угловое перемещение в линейное перемещение рейки 1.

Недостатками этого датчика являются сложность конструкции, невозможность использования такого датчика в многошпиндельных агрегатных головках с ограниченным межценгровым расстоянием.

Цель изобретения -,разработка простой и надежной конструкции датчика крутящего момента для многошпиндельных голбвок.

Поставленная цель достигается тем что в устройстве для измерения крутящего момента на агрегатных станках содержащем упругий чувствительный элемент, вторичный преобразовательдатчик редуктор, включающий ведущую, промежуточную и ведомую шестерни, упругий чувствительный элемент выполнен из подвижной части, на которой установлена промежуточная шестерня, и неподвижной части, укрепленной на редукторе вместе с вторичным преобразователем,, измерительный наконечник которого контактирует с подвижной частью упругого чувствительного элемента.

На фиг. 1 схематически изображено устройство для измерения крутящего момента, общий вид; на фиг. 2 применение промежуточной шестерни на подвижной части упругого чувствительного элемента; на фиг. 3 и 4 схемы измерения при различном размещении зубчатых колес в редукторе агрегатной головки для одного шпинделя.

Устройство состоит из упругого чувствительного элемента 1,на подвижной части которого с помощью цапфы 2 и подшипников укреплена промежуточная шестерня 3, находящаяся в зацеплении с ведущей шестерней 4 и с ведомой шестерней 5 (шпиндель агрегатной головки). В неподвижной части упругого чувствительного элемента 1, укрепленной на корпусе редуктора, устанавливается в.торичный преобразователь - датчик б, измерительный наконечник которого находится в контакте с подвижной частью упругого чувствительного элемента 1

Устройство работает следующим об разом.

ПРИ изменении крутящего момента Мреэ на шпинделе агрегатной головки а следовательно, на ведомой шестерне 5 пропорционально изменяются сил реакции Р на промежуточной шестерне в точках контакта.с ведущей 4 и ведомой 5 шестернями и соответственно изменяется суммарное усилие Р 2Р на оси промежуточной шестерни, ук.репленной на подвижной части чувствительного элемента, что вызывает изменение деформации подвижной част чувствительного элемента 1 и его .смещение относительно неподвижной части, которое при помощи вторичног преобразователя 6 преобразуется в соответствующий электрический сигнал, пропорциональный величине крутящего момента. Сила Р, возникающая на зубьях промежуточной шестерни 3 в точке контакта с ведущей шестерне 4, и сила реакции от действия момента резания в точке контакта с ведомой шестерней 5 примерно равны, направлены в одну .сторону и пропорциональны крутящему моменту (моменту резания на инструменте).

Статическая деформация упругого чувствительного элемента 1 в точке крепления цапфы 2 промежуточной шестерни 3(фиг.З и 4) пропорциональна измеряемому моменту резания.Жесткос упругого чувствительного элемента, определяемая размерами и материалом задается в зависимости от диапазона изменения величины деформации чувствительного элемента, зависящей с одной стороны, от допуска на межцентровое расстояние зубчатого зацепления и, с другой стороны, от чувствительности вторичного преобразователя с измерительной схемой. Формула изобретения

Устройство для измерения крутящего момента на агрегатных станках, содержащее упругий чувствительный . элемент, вторичный преобразователь, редуктор, включающий ведущую, промежуточную и ведомую шестерни, о тличающеес я тем, что, с целью упрощения конструкции, упругий чувствительный элемент выполнен из подвижной части, на которой установлена промежуточная шестерня, и неподвижной части, укрепленной на редукторе вместе с вторичным преобразователем, измерительный нако- . нечник которого контактирует с подвижной частью упругого чувствительного элемента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство .СССР №283783, кл. В 23 В 47/32, 1971.

Bajt fuio шеет.

fffonr Ki/mo4nai тгветв ня

5

U/rrvM en fftffonof uttem.

fl JP-Cot

n Lvn

fPui.tt