PL210194B1 - Sprzęgło dla zbudowanego w systemie modułowym ramienia oprawki narzędziowej zwłaszcza obrabiarki, żeńska część sprzęgła oraz zastosowanie takiego sprzęgła - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sprzęgło dla zbudowanego w systemie modułowym ramienia oprawki narzędziowej, zwłaszcza obrabiarki, z męską częścią sprzęgła, tworzącą zakończenie pierwszego modułu i posiadającą centralny, o symetrii osiowej czop oraz z żeńską częścią sprzęgła, tworzącą zakończenie drugiego modułu, który jest łączony z pierwszym modułem i posiada centralny, o symetrii osiowej element mocują cy, przy czym obydwie części sprzę g ł a w stanie włączonym tworzą połączenie typu piasta - wał jako pierwszy obszar przenoszenia siły i posiadają przylegające do siebie powierzchnie czołowe, które tworzą drugi obszar przenoszenia sił, przy czym sprzęgło posiada ponadto kamienie zabierakowe, które tworzą trzeci obszar przenoszenia sił i przy czym co najmniej pod obciążeniem na pierwszym obszarze przenoszenia siły utworzone jest pierwsze pole naprężeń na drugim obszarze przenoszenia siły drugie pole naprężeń a na trzecim obszarze przenoszenia trzecie pole naprężeń.

Tego rodzaju sprzęgła są przeznaczone zwłaszcza do dużych obciążeń dla zbudowanych w systemie modułowym ramion oprawek narzędziowych. W sprzęgła takie wyposażane są ramiona oprawek narzędziowych i ich moduły, w szczególności część chwytowa narzędzia wymiennego, przedłużka i część zamocowująca ostrze narzędzia.

Ramiona oprawek narzędziowych współczesnych obrabiarek dla zapewnienia łatwego konfigurowania i krótkich czasów przygotowawczych obrabiarki do pracy zwykle są zbudowane z modułów i tym samym zapewniają opłacalną ekonomicznie pracę. Takie ramię oprawki narzędziowej moż e posiadać, na przykład moduły elementu zamocowującego ostrze narzędzia lub głowicę chwytową narzędzia wymiennego (na przykład uchwyty wiertarskie, elementy mocujące frezów, uchwyty zaciskowe do tulei zaciskowych, głowice wiertarskie i tym podobne), przedłużki lub części pośrednie (na przykład wytaczadła, trzpienie uniwersalne do skrawania z dużymi prędkościami - HSK, elementy mocujące uchwytów wiertarskich, trzpienie do narzędzi nasadzanych i tym podobne) i części zamocowujące (części zamocowujące SK, uchwyty VDI, elementy redukcyjne i tym podobne). W znanych sprzęgłach przenoszenie siły następuje zwykle zamknięciem ciernym za pomocą pasowania wtłaczanego dokładnego piasta - wał utworzonego z centralnego czopa i odpowiedniej części zamocowującej (systemy stożków niesamohamownych, systemy HSK, uchwyty zaciskowe o równomiernym zacisku), zamknięciem kształtowym za pomocą umieszczonych niewspółśrodkowo w kierunku promieniowym kamieni zabierakowych, które wchodzą w odpowiednie wybrania każdorazowej części współpracującej lub także zamknięciem siłowym lub kształtowym za pomocą centralnych czopów i odpowiednich części zamocowujących, które mają profil, na przykład wieloboczny.

Dokumenty DIN 69893-1 i DIN 69063-1 ujawniają sprzęgło w systemie modułowym z uchwytem z wydrążonym stoż kiem z urządzeniem planują cym (wg DIN 69893-1) oraz odpowiednim, centralnym, o symetrii osiowej urządzeniem mocującym (wg DIN 69063-1).

Stosowane są także sprzęgła z wsuniętymi pośrednio pierścieniami zabierakowymi, które z obydwóch stron mają zarówno kamienie zabierakowe, jak i centralne czopy i łączą ze sobą dwie odpowiednie części sprzęgła lub systemy części chwytowych z wydrążonym stożkiem (uchwyty VDI), które oprócz połączenia stożkowego piasta - wał dodatkowo posiadają kamienie zabierakowe.

We współczesnych metodach wytwarzania, jak na przykład wiercenie z zastosowaniem systemu z wymiennymi płytkami, w szczególności w wypadku systemów dwu-lub wieloostrzowych (na przykład Gϋhring LT 800 WP), Highspeed - Cutting (skrawanie z dużymi prędkościami) lub obróbka na sucho, w których stosowane są duże prędkości obrotowe i posuwy oraz praca odbywa się przy dużych średnicach narzędzi, występują duże siły osiowe i momenty skręcające. Dlatego wymagają one sprzęgieł między modułami, które sprostają bardzo wysokim wymaganiom co do zdolności przenoszenia obciążeń skręcających i sztywności i wytrzymają duże obciążenia całkowite. Powszechnie używane sprzęgła gdzieniegdzie dochodzą do granic swoich możliwości.

Celem wynalazku jest opracowanie sprzęgła dla zbudowanych w systemie modułowym ramion oprawek narzędziowych zoptymalizowanego z uwagi na powyższe wymagania i które przy możliwie prostej konstrukcji są tanie w produkcji.

Przedmiotem wynalazku jest również żeńska część sprzęgła w szczególności do sprzęgła zgodnego z wynalazkiem z centralnym elementem mocującym, o symetrii osiowej do wytworzenia pierwszego obszaru przenoszenia siły, powierzchnią czołową do wytwarzania drugiego obszaru przenoszenia siły oraz wystającymi osiowo kamieniami zabierakowymi tworzącymi trzeci obszar przenoszenia siły.

PL 210 194 B1

Zadanie to zostało rozwiązane według wynalazku w zakresie sprzęgła za pomocą sprzęgła dla zbudowanego w systemie modułowym ramienia oprawki narzędziowej, zwłaszcza obrabiarki, z męską częścią sprzęgła, tworzącą zakończenie pierwszego modułu i posiadającą centralny, o symetrii osiowej czop oraz z żeńską częścią sprzęgła, tworzącą zakończenie drugiego modułu, który jest łączony z pierwszym modułem i posiada centralny, o symetrii osiowej element mocuj ący, przy czym obydwie części sprzęgła w stanie włączonym tworzą połączenie typu piasta - wał jako pierwszy obszar przenoszenia siły i posiadają przylegające do siebie powierzchnie czołowe, które tworzą drugi obszar przenoszenia sił, przy czym sprzęgło posiada ponadto kamienie zabierakowe, które tworzą trzeci obszar przenoszenia sił i przy czym co najmniej pod obciążeniem na pierwszym obszarze przenoszenia siły utworzone jest pierwsze pole naprężeń na drugim obszarze przenoszenia siły drugie pole naprężeń a na trzecim obszarze przenoszenia trzecie pole naprężeń, charakteryzującego się tym, że drugi obszar przenoszenia siły jest oddzielony od trzeciego obszaru przenoszenia siły, tak że każdorazowe pole naprężeń jest wolne od wpływów drugiego obszaru przenoszenia siły.

Korzystnie pierwszy obszar przenoszenia siły jest oddzielony od drugiego obszaru przenoszenia siły, tak że każdorazowe pole naprężeń jest wolne każdorazowo od wpływów kolejnego obszaru przenoszenia siły.

Korzystnie połączenie piasta - wał ma kształt stożka, zwłaszcza według normy dla systemu HSK (DIN 69893).

Korzystnie połączenie piasta - wał ma kształt wieloboku (320).

Korzystnie strefa separacji pierwszego obszaru przenoszenia siły w obszarze połączenia piasta - wał i drugiego obszaru przenoszenia sił y na powierzchniach czoł owych jest zrealizowana za pomocą odstępu w kierunku osiowym połączenia piasta - wał od powierzchni czołowych.

Korzystnie odstęp w kierunku osiowym jest zrealizowany za pomocą wybrania w połączeniu piasta - wał w obszarze powierzchni czołowych.

Korzystnie wybranie w połączeniu piasta - wał w obszarze powierzchni czołowych jest zrealizowana za pomocą wytoczenia w elemencie mocującym.

Korzystnie na jednej z części sprzęgła przewidziane są niewspółśrodkowo kamienie zabierakowe, na drugiej zaś części sprzęgła przewidziane są wybrania dopasowane do kamieni zabierakowych, przy czym kamienie zabierakowe w stanie włączonym sprzęgła wchodzą w dopasowane do nich wybrania tworząc w ten sposób co najmniej jeden dalszy obszar przenoszenia siły.

Korzystnie kamienie zabierakowe są jednoczęściowe z jedną z dwóch części sprzęgła.

Korzystnie kamienie zabierakowe znajdują się w osiowym odstępie od połączenia piasta - wał.

Korzystnie kamienie zabierakowe są usytuowane na żeńskiej części sprzęgła.

Przedmiotem wynalazku jest ponadto zastosowanie sprzęgła według wynalazku do połączenia części chwytowej narzędzia wymiennego dla ramienia oprawki narzędziowej obrabiarki na elemencie mocującym.

Korzystnie sprzęgło według wynalazku zastosowane jest do połączenia przedłużki lub części pośredniej dla ramienia oprawki narzędziowej obrabiarki na części przyłączeniowej.

Korzystnie sprzęgło według wynalazku zastosowane jest do połączenia części chwytowej narzędzia wymiennego lub przedłużki względnie części pośredniej na części zamocowującej dla ramienia oprawki narzędziowej obrabiarki.

Korzystne jest zastosowanie sprzęgła przy ramieniu oprawki narzędziowej składającej się z części chwytowej narzę dzia wymiennego z części zamocowują cej i opcjonalnie z przedł u ż ki lub czę ści pośredniej.

Korzystne jest zastosowanie sprzęgła zgodnego z wynalazkiem w interfejsie obrabiarki do połączenia części chwytowej narzędzia wymiennego, przedłużki lub części pośredniej, części zamocowującej albo ramienia oprawki narzędziowej.

W zakresie żeńskiej część sprzęgła zadanie według wynalazku zostało rozwiązane przez to, że do oddzielenia drugiego obszaru przenoszenia siły od trzeciego obszaru przenoszenia siły w powierzchni czołowej utworzone są promieniowo wewnątrz kamieni zabierakowych sfrezowania.

Sprzęgło składa się z męskiej części sprzęgła z centralnym czopem i żeńskiej części sprzęgła z centralnym otworem, które tworzą zamknięcie modułu ramienia narzędzia, a więc na przykład części chwytowej narzędzia wymiennego i elementu zamocowującego. Obydwie części sprzęgła włożone jedna w drugą tworzą pierwszy obszar przenoszenia siły, mianowicie w połączeniu piasta - wał z pasowaniem wtłaczanym dokładnym, jednak co najmniej z pasowaniem mieszanym, w którym siła jest przenoszona za pomocą połączenia kształtowego lub złącza kształtowego i siłowego. Sprzęgło posia4

PL 210 194 B1 da jeszcze dodatkowo co najmniej drugi obszar przenoszenia siły, w którym siła jest dodatkowo przenoszona. W ten sposób ulega zwiększeniu siła, którą ogólnie może przenieść sprzęgło.

Przenoszenie siły w obszarach przenoszenia siły prowadzi jednakże do pól naprężeń w materiale części sprzęgła, które zależnie od rodzaju i ukształtowania obszarów przenoszenia siły mają różny kierunek, wielkość i położenie i mają różny wpływ na wydłużenie lub odkształcenie przy ściskaniu i z kolei mogą wpływać na zdolność do przenoszenia siły w drugich obszarach przenoszenia siły. Również specjalne ukształtowanie jednego z obszarów przenoszenia siły może negatywnie odbijać się na zdolności do przenoszenia siły przez drugi obszar przenoszenia siły, na przykład w wypadku karbów ze względu na działanie karbu. Z tego powodu może dojść do zakłóceń w przenoszeniu siły, gdy pola naprężeń w jednym z obszarów przenoszenia siły oddziałują na drugie obszary przenoszenia siły. W ten sposób, na przykład z powodu pola naprężeń przylegającego tylko w pojedynczych miejscach do zewnętrznego obwodu może dojść, na przykład do odkształcenia w kierunku promieniowym, a tym samym do zmniejszonej dokładności ruchu obrotowego połączenia piasta - wał, co prowadzi do zmniejszonej zdolności do przenoszenia siły połączenia piasta - wał.

Według wynalazku w wyniku rozdzielenia na co najmniej dwa obszary przenoszenia siły zapobiega się nakładaniu się naprężeń. Dzięki temu można zapobiec nie tylko temu, że różne składowe naprężeń sumują się w naprężenie całkowite, które -co najmniej na dłuższą metę - przekracza zdolność materiału do przenoszenia obciążeń (przedwczesne zmęczenie materiału), lecz również skutecznie mogą być powstrzymane wzajemne czynniki zakłócające co najmniej dwóch pól naprężeń. Odnosi się to w szczególności do odkształceń powodowanych przez pola naprężeń, to znaczy wydłużeń/odkształceń przy ściskaniu. Zapobiega się także negatywnemu oddziaływaniu pierwszego obszaru przenoszenia siły w wyniku odkształcenia drugiego obszaru przenoszenia siły. Reasumując, osiąga się dzięki temu nie tylko optymalne i niezakłócone przenoszenie siły w co najmniej dwóch obszarach przenoszenia siły (połączenie piasta - wał i inne obszary przenoszenia siły), lecz zarazem także polepszoną dokładność ruchu obrotowego całego ramienia oprawki narzędziowej.

Jakkolwiek dla połączenia piasta - wał zasadniczo wchodzą w rachubę różne ukształtowania, na przykład walcowe pasowanie wtłaczane, które wytwarza się przez zacisk głowicy chwytowej narzędzia w uchwycie zaciskowym o równomiernym zacisku, najbardziej zalecana jest stożkowa forma połączenia piasta - wał, gdyż z uwagi na duże wartości tarcia okazała się przydatna już w znanych sprzęgłach. W szczególności pasowanie wykonane według normy dla systemu HSK (DIN 69893) czyni sprzęgło według wynalazku stosowalnym w powszechnie znanych układach znormalizowanych.

Tego rodzaju systemy z wydrążonym stożkiem posiadają duże napięcie wstępne, które może być uzyskane, na przykład dzięki wstępnemu napięciu za pomocą śruby z gwintem różnicowym obydwóch włożonych jedna w drugą części sprzęgła. Na występujące w tym wypadku rozszerzenie stożka w wyniku pasowania wtłaczanego stożek/część chwytowa z wydrążonym stożkiem, nie ma negatywnego wpływu według wynalazku co najmniej drugi z obszarów przenoszenia siły; dlatego rozszerzenie stożka następuje równomiernie na całym obwodzie. Z drugiej strony rozszerzenie stożka nie oddziałuje także na przenoszenie siły przez drugie obszary przenoszenia siły, gdyż nie nakłada się ono na pole naprężeń w drugich obszarach przenoszenia siły i jego oddziaływanie jest ograniczone do miejsca działania.

Jeżeli sprzęgło posiada połączenie piasta - wał o kształcie wielobocznym, to za pomocą tak ukształtowanego profilu połączenia piasta - wał obciążenie może być przejmowane nie tylko w wyniku zamocowania siłą tarcia, lecz również za pomocą połączenia kształtowego, w sumie więc może być przejmowane większe obciążenie niż w wypadku zamocowania wyłącznie siłą tarcia. Ponieważ przy takim profilu dochodzi do wysokiej koncentracji naprężeń na zaokrąglonych narożach wieloboku, strefę separacji pól naprężeń jest w tym wypadku szczególnie efektywne.

Według wynalazku sprzęgło jest przewidziane między modułami ramienia oprawki narzędziowej, na przykład między głowicą chwytową narzędzia wymiennego lub częścią chwytową narzędzia i zamocowaniem głowicy chwytowej lub trzpieniem ramienia oprawki narzędziowej.

W ramach wynalazku możliwe jest również wyposażenie w sprzęgło według wynalazku miejsca oddzielenia między częścią zamocowującą i przedłużką lub między przedłużką i głowicą chwytową narzędzia wymiennego lub między narzędziem wstawianym włożonym w uchwyt i głowicą chwytową narzędzia ukształtowaną jako uchwyt zaciskowy.

W wariancie wykonania, w którym drugi obszar przenoszenia siły jest utworzony przez dwie przylegające do siebie powierzchnie czołowe, dzięki rozdzieleniu pola naprężeń w pierwszym obszarze przenoszenia siły (połączenie piasta - wał) od pola naprężeń w drugim obszarze przenoszenia siły

PL 210 194 B1 (przylegające do siebie powierzchnie czołowe) nie dochodzi z jednej strony do wypukłości przylegających do siebie powierzchni czołowych z uwagi na ewentualny nierównomierny rozkład naprężeń na obwodzie połączenia piasta - wał, z drugiej zaś strony nie dochodzi do nierównomiernego odkształcenia promieniowego w połączeniu piasta - wał z uwagi na ewentualnie nie przylegające płasko powierzchnie czołowe.

Reasumując, uzyskuje się dzięki temu nie tylko optymalne przenoszenie siły w połączeniu piasta - wał i na styku przylegających do siebie powierzchni czołowych, lecz również lepszą dokładność ruchu obrotowego i ruchu dokładnie w płaszczyźnie całego ramienia oprawki narzędziowej.

W powszechnie uż ywanych systemach HSK z powierzchniami czoł owymi przylegaj ą cymi bezpośrednio do stożka połączenia piasta - wał, nacisk na powierzchnie czołowe prowadzi do nakładania się naprężeń z uwagi na połączenie piasta - wał i z uwagi na styk powierzchni czołowych. W przeciwieństwie do tego wzrasta według wynalazku przenoszenie siły i obciążeń skręcających na powierzchniach czołowych wraz ze wzrostem obciążenia całkowitego (a tym samym z wzrastającym naciskiem na powierzchnie czołowe), tak że wraz ze zwiększającym się obciążeniem całkowitym może być przenoszony zwiększający się moment skręcający.

W połączeniu piasty - wały zrealizowanym, na przykład jako system HSK, które posiada duż e promieniowe napięcie wstępne, zdolność do przenoszenia obciążeń skręcających połączenia jest ograniczona do stałej wartości w całym widmie obciążeń. Natomiast w sprzęgle według wynalazku przy występujących dużych obciążeniach, zdolność do przenoszenia obciążeń skręcających może wzrosnąć niejako „w razie potrzeby.

Z tego powodu należ y takż e wspomnieć , ż e moż liwe jest przy takiej samej zdolnoś ci do przenoszenia obciążenia wytwarzanie sprzęgła według wynalazku o mniej dokładnych tolerancjach, a tym samym tańszego niż zwykłe sprzęgła, gdyż sprzęgło według wynalazku z uwagi na konstrukcję nadaje się do większych obciążeń.

Strefę separacji pól naprężeń uzyskuje się za pomocą osiowego odstępu obszaru przenoszenia siły w „połączeniu piasta - wał od obszaru przenoszenia siły na „powierzchniach czołowych. Możliwe byłyby również, na przykład powierzchnie połączenia piasta - wał w obszarze powierzchni czołowych obrobione wstępnie w różny sposób w porównaniu z powierzchniami połączenia piasta - wał oddalonymi od obszaru powierzchni czołowych.

W szczególnie prosty sposób można zrealizować ten odstęp między połączeniem piasta - wał i przylegającymi do siebie powierzchniami czołowymi za pomocą wolnego miejsca w połączeniu piasta - wał w obszarze powierzchni czołowych.

Celowym jest zrealizować wolne miejsce jako wybranie w centralnym otworze żeńskiej części sprzęgła. Alternatywnie można przewidzieć także wybranie na czopie męskiej części sprzęgła, przy czym jednakże może dojść do koncentracji naprężeń spowodowanej występowaniem karbu.

Zwykłe sprzęgła często mają pasowanie wtłaczane dokładne - (HSK) połączenia piasta - wał oraz kamienie zabierakowe, które są przykręcone od strony zewnętrznej na obwodzie żeńskiej części sprzęgła w przeznaczonych do tego rowkach i w stanie włączonym sprzęgła wsuwają się w przeznaczone dla nich rowki na zewnętrznym obwodzie męskiej części sprzęgła.

W ten sposób momenty skręcają ce przenoszone s ą nie tylko przez zamocowanie siłą tarcia na stożku, lecz również za pomocą połączenia kształtowego na kamieniach zabierakowych. Ze względu na duże napięcie wstępne w gnieździe stożkowym, już w stanie nieobciążonym sprzęgła dochodzi do nierównomiernego rozszerzenia stożka, w szczególności przy dużych wciskach; mała grubość materiału w rowkach dla kamieni zabierakowych prowadzi do małej w tym miejscu odporności materiału na rozszerzanie. Dodatkowo z powodu ostrych krawędzi kształtu rowków dochodzi do silnego oddziaływania karbu. Nie powstaje więc równomierny rozkład naprężeń na obwodzie, tak że występuje nierównomierne odkształcenie lub rozszerzenie stożka. To zakłócenie ruchu obrotowego elementu mocującego ze względu na gorzej przylegające do siebie powierzchnie czołowe prowadzi do zmniejszonej zdolności do przenoszenia siły na stożku zaciskającym urządzenia mocującego i tym samym do zmniejszenia momentu obrotowego przenoszonego przez zamocowanie siłą tarcia. Pod obciążeniem, to znaczy gdy obciążenie skręcające jest przyłożone do kamieni zabierakowych umieszczonych od strony zewnętrznej, wartości szczytowe naprężeń zostają znacznie zwiększone. Dochodzi do nakładania się pól naprężeń w obszarach przenoszenia siły połączenia piasty - wały/kamienie zabierakowe, tak że sprzęgło wraz ze wzrostem obciążenia przedwcześnie przestaje należycie spełniać swoją funkcję.

PL 210 194 B1

Jedna z postaci wykonania sprzęgła eliminuje powyżej wspomniane problemy dzięki zastosowaniu zasady wynalazku, rozdzielenia obszarów przenoszenia siły w sprzęgle z niewspółśrodkowymi kamieniami zabierakowymi. Strefę separacji obszarów przenoszenia siły w połączeniu piasty wały/kamienie zabierakowe prowadzi do tego, że rozszerzenie stożka (lub wstępne napięcie promieniowe) następuje równomiernie na obwodzie stożka zaciskającego urządzenia mocującego lub połączenia piasta - wał; nie występuje działanie karbu w rowkach dla kamieni zabierakowych. Zapobiega to nakładaniu się naprężeń pod obciążeniem.

Zatem skutecznie zapobiega się dotychczasowym przypadkom zawodzenia zwykłego sprzęgła ze stożkiem zaciskającym urządzenia mocującego posiadającego kamienie zabierakowe w następstwie wcisku w stożek (zamocowanie siłą tarcia) i zewnętrznego obciążenia skręcającego spowodowanego kamieniami zabierakowymi (zamknięcie kształtowe). A więc reasumując, w wypadku połączenia ze stożkiem zaciskającym urządzenia mocującego w obszarze połączenia za pomocą stożka, poza tym w obszarze połączenia - piasty - wały, z uwagi na odkształcenie promieniowe uzyskuje się powiększoną powierzchnię styku i tym samym polepszoną zdolność do przenoszenia obciążeń skręcających.

Strefa separacji obszarów przenoszenia siły w połączeniu piasty - wały/kamienie zabierakowe następuje dzięki temu, że kamienie zabierakowe są przewidziane jako jednoczęściowe z jedną z dwóch części sprzęg ła. W ten sposób udaje się zapobiec oddziaływaniu karbu występującemu w rowkach przewidzianych do wkręcenia kamieni zabierakowych w zwykłych sprzęgłach z kamieniami zabierakowymi i jego negatywnemu wpływowi na pole naprężeń w połączeniu piasta - wał i tym samym rozszerzaniu stożka. Oprócz pola naprężeń wskutek rozszerzenia stożka, występujące dodatkowo pole naprężeń wskutek przyłożonego zewnętrznego obciążenia nie przylega już w obszarze stożek/połączenie piasta - wał do zewnętrznego obwodu elementu mocującego.

Jednakże pod obciążeniem także na stopce kamieni zabierakowych, to znaczy tam, gdzie kamienie zabierakowe wystają z odpowiedniej części sprzęgła, występuje działanie karbu, tak że pole naprężeń wywołane przez kamienie zabierakowe nakłada się w tym obszarze na pole naprężeń od rozszerzenia stożka. Dlatego według wynalazku kamienie zabierakowe znajdują się w odstępie w kierunku osiowym od połączenia piasta - wał, aby w korzystny sposób zapobiegać negatywnemu wpływaniu na przenoszenie siły w połączeniu piasta - wał.

Kamienie zabierakowe są przewidziane na żeńskiej części sprzęgła, na męskiej zaś części sprzęgła przewidziane są pasujące do nich rowki, tak, że eliminuje się działanie karbu spowodowane przez rowki przewidziane do ustalenia kamieni zabierakowych. Udaje się więc pełna separacja obszarów przenoszenia siły w połączeniu piasta - wał/kamienie zabierakowe; nie ma miejsca nakładanie się naprężeń i następuje równomierne rozszerzenie stożka na obwodzie w kierunku osiowym. Skutkuje to znacznym zwiększeniem przenoszonego momentu obrotowego, gdyż dopiero w wypadku pokonania maksymalnego momentu tarcia kamienie zabierakowe zostają obciążone.

W celu dalszej maksymalizacji momentu skręcającego przenoszonego przez sprzęgło, w szczególnym wariancie wykonania oprócz stożka zaciskowego urządzenia mocującego przewidziane są zarówno kamienie zabierakowe, jak i przylegające do siebie powierzchnie czołowe. Przy tym obydwa obszary przenoszenia siły zespołu kamienie zabierakowe/powierzchnie czołowe znajdują się w odstępie od stożka zaciskowego urządzenia mocującego, tak że napięcie wstępne stożka i wynikające z niego rozszerzenie stoż ka nastę puje równomiernie na obwodzie i w kierunku osiowym niezależ nie od pól naprężeń kamieni zabierakowych i na styku powierzchni czołowych.

Na osiowym zakończeniu kamieni zabierakowych, na powierzchniach obwodu wewnętrznego następuje przy tym wzmożone przenoszenie siły przez zamocowanie siłą tarcia i zmniejsza się ono w kierunku do elementu mocującego. Obszar przenoszenia siły przylegających do siebie powierzchni jest więc oddzielony od obszaru przenoszenia siły zamocowania siłą tarcia kamieni zabierakowych. Wskutek tego występuje tylko nieznaczna wypukłość powierzchni czołowych w elemencie mocującym. Efekt wypukłości jak w sprężynie talerzowej spowodowany przez kamienie zabierakowe na powierzchni czołowej żeńskiej części sprzęgła może więc być skutecznie ograniczony i może być zapewniony dokładny ruch w płaszczyźnie.

W celu przeprowadzenia jeszcze w większym stopniu rozdzielenia obszaru przenoszenia sił y na styku przylegających do siebie powierzchni czołowych i w zamknięciu kształtowym/zamocowaniu siłą tarcia kamieni zabierakowych i zmniejszenia wpływu działania karbu na dnie karbu kamieni zabierakowych na dokładność ruchu w płaszczyźnie styku powierzchni czołowych, oprócz płynnego przejścia materiału, jako dodatkowy środek wchodzi jeszcze w rachubę wybranie w powierzchni czołowej żeńPL 210 194 B1 skiej części sprzęgła. Wybranie można wykonać w postaci podcięcia z łagodnym przejściem średnicy lub sfrezowania powierzchni czołowej od strony elementu mocującego w obszarze kamieni zabierakowych.

Dzięki sfrezowaniu w obszarze leżącym wewnątrz w kierunku promieniowym od kamieni zabierakowych, wartości szczytowe naprężeń ze względu na zamocowanie siłą tarcia kamieni zabierakowych zostają przemieszczone z płaszczyzny powierzchni czołowej do wnętrza elementu mocującego. Dzięki odpowiednio zatoczonym podcięciom z płynnymi przejściami średnicy w obszarze den karbów pod promieniowymi powierzchniami bocznymi kamieni zabierakowych działanie karbu ze względu na zamknięcie kształtowe kamieni zabierakowych zostaje przemieszczone z płaszczyzny powierzchni czołowych do wnętrza elementu mocującego. Zatem warunki ruchu w płaszczyźnie powierzchni czołowych są w dalszym ciągu optymalizowane i eliminuje się nakładanie naprężeń w dnach karbów, które mogłyby prowadzić do przedwczesnego zmęczenia materiału.

Wynalazek nie jest jednak ograniczony do wspomnianych wariantów wykonania, w szczególności możliwe jest przewidywanie dowolnie dużej liczby kamieni zabierakowych lub dopasowanie części sprzęgła do części współdziałających wykonanych zgodnie z krajowymi i zagranicznymi normami.

Poszczególne cechy wariantów wykonania według zastrzeżeń patentowych, o ile okaże się to korzystne, mogą być dowolnie łączone w układy kombinowane.

Przedmiot wynalazku w przykładach wykonania jest uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1a przedstawia perspektywiczny widok z przodu męskiej części sprzęgła w korzystnym wariancie wykonania; fig. 1b - widok z przodu części sprzęgła z fig. 1a; fig. 1c - przekrój części sprzęgła z fig. 1b sporządzony wzdłuż linii przekroju B - B; fig. 1d - widok z boku części sprzęgła pokazanej na fig. 1a, fig. 1b i fig. 1c; fig. 2a - perspektywiczny widok z przodu żeńskiej części sprzęgła w korzystnym wariancie wykonania; fig. 2b - widok z przodu części sprzęgła z fig. 2b; fig. 2c - przekrój części sprzęgła z fig. 2b sporządzony wzdłuż linii przecięcia B - B; fig. 2d - widok z boku części sprzęgła pokazanej na fig. 2a, fig. 2b, fig. 2c; fig. 3a - perspektywiczny widok z przodu połączonych ze sobą części sprzęgła w korzystnych wariantach wykonania z fig. 1 i fig. 2; fig. 3b - widok z przodu sprzęg ł a z fig. 3a; fig. 3c - przekrój sprzęgła z fig. 3b sporządzony wzdłuż linii przekroju A - A; fig. 3d - widok z boku sprzęgła pokazanego na fig. 3a, fig. 3b, fig. 3c; fig. 4a - wykres, na którym pokazano ilościowo rozkład obciążenia w poszczególnych obszarach przenoszenia siły w sprzęgle pokazanym na fig. 3; fig. 4b - perspektywiczny widok z przodu żeńskiej części sprzęgła z fig. 2 z odtworzeniem rozkładu pól naprężeń w połączeniu piasta - wał w wyniku symulacji za pomocą FEM (metoda sztywnych elementów skoń czonych); fig. 4c - widok z przodu żeńskiej części sprzęgła z fig. 2 z odtworzeniem symulacji za pomocą FEM rozkładu pól naprężeń na styku przylegających do siebie powierzchni czołowych; fig. 4d - perspektywiczny widok z przodu żeńskiej części sprzęgła z fig. 2 z odtworzeniem symulacji za pomocą FEM rozkładu pola naprężeń w jednym z kamieni zabierakowych; fig. 5a perspektywiczny widok z przodu męskiej części sprzęgła w zmienionym wariancie wykonania; fig. 5b - widok z przodu części sprzęgła z fig. 5a; fig. 5c - przekrój części sprzęgła z fig. 5b sporządzony wzdłuż linii przekroju A - A; fig. 5d - widok z boku części sprzęgła pokazanej na fig. 5a, fig. 5b, fig. 5c; fig. 6a - perspektywiczny widok z przodu żeńskiej części sprzęgła w wariancie wykonania dopasowanym do męskiej części sprzęgła pokazanej na figurach 5; fig. 6a - widok z przodu części sprzęgła z fig. 6a; fig. 6c - przekrój części sprzęgła z fig. 6b sporządzony wzdłuż linii przekroju A - A; fig. 6d - widok z boku części sprzęgła pokazanej na fig. 6a, fig. 6b, fig. 6c; fig. 7a - widok z przodu dwóch połączonych ze sobą części sprzęgła w wariantach wykonania na figurach 5 i figurach 6; fig. 7b - przekrój sprzęgła z fig. 7a sporządzony wzdłuż linii przekroju A - A; fig. 8a - perspektywiczny widok z przodu męskiej części sprzęgła w następnym wariancie wykonania; fig. 8b - widok z przodu części sprzęgła z fig. 8a; fig. 8c - przekrój części sprzęgła z fig. 8b sporządzony wzdłuż linii przekroju A - A; fig. 8d - widok z boku części sprzęgła pokazanej na fig. 8a, fig. 8b, fig. 8c; fig. 9a - perspektywiczny widok z przodu żeńskiej części sprzęgła w wariancie wykonania dopasowanym do męskiej części sprzęgła pokazanej na fig. 8; fig. 9b - widok z przodu części sprzęgła z fig. 9a; fig. 9c - przekrój części sprzęgła z fig. 9b sporządzony wzdłuż linii przekroju A - A; fig. 9d - widok z boku części sprzęgła pokazanej na fig. 9a, fig. 9b, fig. 9c; fig. 10a - widok z przodu dwóch połączonych ze sobą części sprzęgła w wariantach wykonania z fig. 8 i fig. 9; fig. 10b - przekrój sprzęgła z fig. 10a sporządzony wzdłuż linii przekroju A - A; fig. 11 - widok z przodu następnego wariantu wykonania żeńskiej części sprzęgła z elementem mocującym o profilu wielobocznym, fig. 12 - widok z boku następnego wariantu wykonania męskiej części sprzęgła i fig. 13 - przekrój sprzęgła zmontowanego z męskiej części w wariancie wykonania pokazanym na fig. 12 i żeńskiej części sprzęgła w wariancie wykonania pokazanym na figurach 9.

PL 210 194 B1

Powołując się na fig. 1, fig. 2 i fig. 3 najpierw zostanie objaśniony korzystny wariant wykonania wynalazku. Figury 1 przedstawiają męską część sprzęgła 12, figury 2 przedstawiają żeńską część sprzęgła 20 i figury 3 przestawiają sprzęgło 10 złożone z obydwóch części 12, 20.

Męska część sprzęgła 12 posiada czop 14, żeńska zaś część sprzęgła 20 posiada element mocujący 18 służące do wytwarzania stożkowego połączenia wtłaczanego 14, 18. Na figurach 1 można zobaczyć rowki 32 do ustalenia kamieni zabierakowych 30, które z kolei są pokazane na figurach 2. Na figurach 2 jest ponadto pokazane wytoczenie oznaczone 24, dzięki któremu stożek wewnętrzny znajduje się w odstępie od czołowej powierzchni oporowej 22 i kamieni zabierakowych 32. Po przeciwnej stronie, na męskiej części sprzęgła znajduje się obtoczenie 25, dzięki któremu stożek 14 znajduje się w odstępie od powierzchni czołowej 16 i rowków dla kamieni zabierających 32.

Jak pokazano na fig. 3c wytoczenie 24 i obtoczenie 25 tworzą strefę separacji obszaru przenoszenia siły stożkowego połączenia wtłaczanego 14, 18 od obszaru przenoszenia siły na styku powierzchni czołowych 16, 22 i obszaru przenoszenia siły na kamieniach zabierakowych 30, które zazębiają się z rowkami dla kamieni zabierakowych 32. Jako odpowiednia wartość dla odstępu 24, 25 między powierzchniami czołowymi 16, 22 i połączeniem piasta - wał 14, 18 okazał się wymiar stanowiący 0-1 krotność średnicy nominalnej sprzęgła. Na przykład przy średnicy nominalnej sprzęgła 060 mm, wymiar odstępu 24, 25 korzystnie wynosi 14 mm.

Żeńska część sprzęgła posiada dodatkowo sfrezowanie 34, które dno karbu kamieni zabierakowych 30 z płaszczyzny powierzchni czołowej 22 przesuwa dalej, do wnętrza elementu mocującego 18, pod jego powierzchnię położoną wewnątrz w kierunku promieniowym. Na promieniowych powierzchniach bocznych kamieni zabierakowych 30 jest przewidziane zaokrąglone przejście materiału 37 w kierunku do powierzchni czołowej 22 (porównaj z fig. 3a, fig. 3d). Po przeciwnej stronie rowki dla kamieni zabierakowych 32 posiadają na powierzchni czołowej 16 zukosowania 36 (porównaj z figurami 1, fig. 3a, fig. 3d). Te środki zmniejszają nie tylko działanie karbu kamieni zabierakowych 30 w obszarze przenoszenia siły przylegających do siebie powierzchni czołowych 16, 22, lecz również tworzą wolne miejsce 36, 37 w powierzchni przylegania promieniowych powierzchni bocznych kamieni zabierakowych 30 na promieniowych powierzchniach bocznych rowków dla kamieni zabierakowych 32. Jest więc zapewnione strefę separacji 34, 36, 37 obszarów przenoszenia siły kamienie zabierakowe//powierzchnie czołowe. Z jednej strony pole naprężeń w położonym wewnątrz w kierunku promieniowym dnie karbu kamieni zabierakowych 30 jest przemieszczone z płaszczyzny powierzchni czołowej 22, z drugiej zaś strony działanie karbu na bocznym dnie karbu w kierunku promieniowym jest złagodzone za pomocą zaokrąglonego przejścia materiału. Dodatkowo wolne miejsce osadzenia kamieni zabierakowych 30 w rowkach dla kamieni zabierakowych 32 w obszarze powierzchni czołowych zapewnia także w tym obszarze strefę separacji obszarów przenoszenia siły, tak że występujące pola naprężeń nie nakładają się lub nakładają się w małym stopniu.

Na figurach 1 do 3 jest widoczny także obrobiony otwór osiowy, przez który może być przeprowadzona śruba z gwintem różnicowym służąca do napięcia wstępnego stożkowego połączenia wtłaczanego.

Przeprowadzone w znacznym zakresie symulacje za pomocą metody sztywnych elementów skończonych - FEM (Finite Elemente Methode) wykazały, że przenoszenie siły na powierzchniach czołowych 16, 22 i na kamieniach zabierakowych 30 występuje stopniowo dopiero wraz ze wzrastającym obciążeniem całkowitym na narzędzie. Z ilościowymi wynikami symulacji można zapoznać się na fig. 4.

Na fig. 4a przedstawiono rozkład przenoszonego momentu skręcającego w różnych obszarach przenoszenia siły; obciążenie skręcające na powierzchniach czołowych 16, 22 jest narysowane jako linia zbudowana na przemian z kresek długich i krótkich, obciążenie skręcające na pierwszym kamieniu zabierakowym 32 jako linia kreskowa zbudowana z długich kresek, obciążenie skręcające na drugim kamieniu zabierakowym 32 jako linia kreskowa zbudowana z dwóch krótkich kresek na przemian z jedną długą kreską. Stała wartość przenoszonego obciążenia skręcającego w całym zakresie obciążeń na stożku 14, 18, która odpowiada jego napięciu wstępnemu jest przedstawiona za pomocą linii ciągłej. Jako wartość odniesienia osiągalnego przenoszenia obciążeń skręcających w jednym zabieraku zwykłego zabieraka pierścieniowego z dwoma zabierakami (pierścień z dwoma zabierakami według DIN) jest przedstawiona linia kreskowa z krótkimi kreskami.

Natomiast pierścień według DIN o porównywalnych wymiarach na każdym kamieniu zabierakowym może przenosić tylko pewien moment skręcający. Okazało się, że przy przenoszeniu takiego samego całkowitego momentu skręcającego kamienie zabierakowe w pierścieniu według DIN są bez

PL 210 194 B1 porównania bardziej obciążone niż kamienie zabierakowe w sprzęgle według wynalazku, przy czym przejmowanie momentu skręcającego na stożku zaciskającym urządzenia mocującego pozostaje stałe i w ten sposób jest on chroniony przed przeciążeniem. Dlatego zaprezentowane sprzęgło może wytrzymać znacznie większe całkowite obciążenia niż sprzęgła ze zwykłymi pierścieniami według DIN; to znaczy za pomocą sprzęgła w przedłożonym korzystnym wariancie wykonania przenoszone są momenty skręcające, które przekraczają znoszone dotychczas graniczne obciążenia skręcające.

Podczas gdy napięcie wstępne stożka 14, 18 występuje także przy nieobciążonym sprzęgle, przenoszenie siły na styku utworzonym przez przylegające do siebie powierzchnie czołowe 16, 22 i na kamieniach zabierakowych ma miejsce dopiero wraz ze wzrostem obciążenia. W wypadku nieobciążenia panuje tylko zamocowanie siłą tarcia (na stożku), ze wzrostem obciążenia wprowadza się stopniowo dodatkowe zamknięcie kształtowe na pierwszym kamieniu zabierakowym, przy nadal rosnącym obciążeniu także na drugim kamieniu zabierakowym.

Na figurach 4b, 4c i 4d przedstawiono obliczone podczas symulacji pola naprężeń 26, 27, 28 na stożku zaciskowym urządzenia mocującego 14, 18 (przy nieobciążonym sprzęgle), docisku 16, 22 i w bardziej obciążonym połączeniu kamień zabierakowy/rowek dla kamienia zabierakowego 30, 32. Kierunek obrotu jest przeciwny do kierunku ruchu wskazówek zegara. Na fig. 4b za pomocą linii kreskowej narysowany jest na obwodzie wewnętrznym w kierunku promieniowym określony potencjał naprężeń. Za pomocą linii punktowej jest narysowany drugi, wyższy potencjał naprężeń. W kierunku do kamieni zabierakowych i do powierzchni czołowej maleje więc naprężenie spowodowane dociskiem stożka, dopóki na linii kreskowej nie osiągnie wartości granicznej. Wyraźnie widać, że ta kreskowa linia graniczna po większej części przebiega w odstępie od kamieni zabierakowych i powierzchni czołowej.

Na fig. 4c przedstawiono wynik symulacji rozkładu naprężeń na powierzchni czołowej. Otoczone linią kreskową obszary dużego naprężenia oznaczone za pomocą 27 tworzą pole naprężeń na styku powierzchni czołowych. Można zauważyć, że to pole naprężeń po stronie położonej w kierunku obrotu jest oddalone od pola naprężeń 28 w dnie karbu bardziej obciążonego kamienia zabierakowego (patrz fig. 4d).

Obciążenie 28 widoczne na fig. 4d na dnie karbu (u podstawy kamieni zabierakowych), które mogłoby prowadzić do zmęczenia materiału jest małe i z uwagi na odstęp w kierunku osiowym słabo oddziałuje lub co najmniej tylko nieznacznie oddziałuje na rozkład naprężeń 26 od docisku stożka (fig. 4b). Jednakże na fig. 4c jest widoczne silne przeciwdziałanie kamieni zabierakowych na docisk stożka w obszarze den karbów, które nie są położone w kierunku obrotu (jasne, obszary otoczone za pomocą linii punktowych).

Na fig. 4b jest poza tym widoczne, że kamienie zabierakowe są wciągane do wewnątrz przez naprężenia promieniowe na stożku zaciskającym urządzenia mocującego, gdyż stożek jest rozszerzany w wyniku połączenia wtłaczanego.

Na figurach 5 do 7 przedstawiony jest następny korzystny wariant wykonania omawianego wynalazku, w którym nie są przewidziane kamienie zabierakowe, lecz tylko obydwa obszary przenoszenia siły połączenia piasta - wał i przylegających do siebie powierzchni czołowych. Na figurach 5 pokazano męską część sprzęgła 112, na figurach 6 pokazano zaś żeńską część sprzęgła 120 i figury 7 przedstawiają sprzęgło 100 złożone w wyniku wetknięcia w siebie obydwóch części 112, 120.

Połączenie piasta - wał jest wykonane ze stożka zaciskającego urządzenia mocującego 114 i odpowiedniego elementu mocującego 118. Między powierzchnią czołową 122 i stożkiem wewnętrznym elementu mocującego 118 znajduje się wytoczenie 124 (figury 6), między powierzchnią czołową 116 i czopem stożkowym 114 znajduje się odpowiednie wytoczenie 125 (figury 5). Reasumując, w stanie zmontowanym sprzęgła 100 dzięki wolnemu miejscu 124, 125 w połączeniu piasta - wał powstaje strefę separacji lub oddzielenie obszaru przenoszenia siły na stożku zaciskającym urządzenia mocującego 114 w elemencie mocującym 118 i na przylegających do siebie powierzchniach czołowych 114, 118. Także tutaj przewidziany jest centralny otwór osiowy, przez który może być przeprowadzona śruba do napięcia wstępnego stożka zaciskającego urządzenia mocującego.

Na figurach 8 do 10 przedstawiono zmieniony wariant wykonania wynalazku. Męska część sprzęgła 212 jest pokazana na figurach 8, żeńska zaś część sprzęgła 220 jest pokazana na figurach 9 i zmontowane sprzęgło 200 jest pokazane na figurach 10.

Żeńska część 220 posiada stożkowy element mocujący 218 dla czopa 214 męskiej części sprzęgła 212. Do elementu mocującego przylega bezpośrednio powierzchnia czołowa 222, która w stanie zmontowanym sprzęgła przylega do przeciwległej powierzchni czołowej 216 (patrz figury 8a, 8b).

PL 210 194 B1

Z powierzchni czołowej 222 żeńskiej części sprzęgła 220 wystają dwa kamienie zabierakowe 230. Po przeciwnej stronie, na męskiej części sprzęgła 212 przewidziane są odpowiadające im dwa rowki dla kamieni zabierakowych 232.

W przeciwieństwie do dotychczas omówionych wariantów wykonania, w przedłożonym zmienionym wariancie wykonania, strefę separacji obszarów przenoszenia siły stożka zaciskowego urządzenia mocującego i styku nie jest przewidziane za pomocą wytoczenia w elemencie mocującym, lecz za pomocą podtoczenia czołowego lub podcięcia 224 (patrz fig. 8c, fig. 8d i fig. 10b), które na męskiej części oddziela czop 214 od powierzchni czołowej 16. Podcięcie 224 oddziela część pierścieniową od centralnego czopa 216 na pewnej długości określonej długością w kierunku osiowym. W zmontowanym sprzęgle 200 czop pod obciążeniem może się swobodnie skręcać na całej długości podcięcia 224 bez występowania wypukłości na przylegających do siebie powierzchniach czołowych 216, 222.

Żeńska część sprzęgła posiada dodatkowo sfrezowanie 234 (fig. 9b, fig. 9c), które dno karbu kamieni zabierakowych 30 z płaszczyzny powierzchni czołowej 22 przesuwa dalej do wnętrza elementu mocującego 18 pod jego powierzchnię położoną wewnątrz w kierunku promieniowym, a zatem oddziela od siebie obszar przenoszenia siły kamieni zabierakowych 230 i stożka zaciskającego urządzenia mocującego 218. Na promieniowych powierzchniach bocznych kamieni zabierakowych 230 znajduje się zaokrąglone przejście materiału 37 (fig. 9d). Po przeciwnej stronie rowki dla kamieni zabierakowych 232 mają odpowiednie zaokrąglenia (porównaj z fig. 8d). Te środki zaradcze osłabiają działanie karbu w kamieniach zabierakowych. Zapewnia to strefę separacji obszarów przenoszenia siły w układzie kamienie zabierakowe/część chwytowa z wydrążonym stożkiem.

Czop 212 może skręcać się swobodnie w elemencie mocującym 218 w obszarze podcięcia 224. Dno karbu kamieni zabierakowych 230 znajdujące się wewnątrz w kierunku promieniowym z jednej strony jest przesunięte z płaszczyzny powierzchni czołowej 222, z drugiej zaś strony znajduje się w odstępie od obwodu elementu mocującego 218. Także więc tutaj zapewnione jest strefę separacji obszarów przenoszenia siły, tak że występujące pola naprężeń nie nakładają się lub nakładają się tylko w nieznacznym stopniu.

Na fig. 11 przedstawiono żeńską część sprzęgła 320 w następnym wariancie wykonania wynalazku z elementem mocującym 318 w kształcie wieloboku służącym do ustalenia odpowiedniego czopa należącego do współdziałającej z nią części sprzęgła. Profil wieloboczny elementu mocującego w obszarze 324 jest stoczony na głębokość równą 0-1 krotności średnicy nominalnej między powierzchnią czołową 322 przebiegającą w kształcie pierścienia i elementem mocującym 318 o kształcie wielobocznym. W ten sposób w zmontowanym sprzęgle w połączeniu piasta - wał jest pozostawione wolne miejsce w obszarze powierzchni czołowej 322, dzięki czemu obydwa obszary przenoszenia siły w wielobocznym połączeniu piasta -wał i na styku dwóch przylegających do siebie powierzchni czołowych są skutecznie rozdzielone.

Element mocujący nie posiada mianowicie kamieni zabierakowych. Jednakże możliwy byłby także wariant wykonania zawierający kamienie zabierakowe, w szczególności w obszarach narysowanych linią kreskową, w których profil wieloboczny elementu mocującego jest najbardziej cofnięty do wewnątrz w kierunku promieniowym od powierzchni czołowej, tak że strefę separacji obszarów przenoszenia siły kamieni zabierakowych i połączenia piasta - wał mogłoby być zrealizowane w szczególnie skuteczny sposób. Także naprężenia w obszarze zaokrąglonych naroży profilu wielobocznego występujące w wielobocznym połączeniu piasta - wał z uwagi na połączenie kształtowe mogłyby w ten sposób być odsunięte od kamieni zabierakowych, tak że nie dochodziłoby do ich nakładania się.

Możliwe byłoby także płynne przejście materiału od średnicy wewnętrznej pierścieniowej powierzchni czołowej do średnicy zewnętrznej profilu wielobocznego.

Wreszcie fig. 12 i fig. 13 przedstawiają ostatni wariant wykonania wynalazku. Na fig. 12 przedstawiono męską część sprzęgła z czopem 414, przy czym między czopem 414 i obejmującą go powierzchnią czołową 416 znajduje się obwodowy rowek 424. Ponadto za pomocą 432 jest oznaczony rowek 432 służący do ustalenia kamienia zabierakowego współdziałającej części sprzęgła. Na fig. 13 pokazano złożone przez wetknięcie sprzęgło w tym wariancie wykonania, przy czym przewidziany jest element mocujący 418 odpowiadający czopowi stożkowemu 414, który jest otoczony przez powierzchnię czołową 422. Z powierzchni czołowej 422 wystają na zewnątrz kamienie zabierakowe 432. Tak więc utworzone są trzy obszary przenoszenia siły: stożek zaciskający urządzenia mocującego 414, styk powierzchni czołowych 416, 422 i zamknięcie kształtowe kamieni zabierakowych 430

PL 210 194 B1 w przewidzianych w tym celu rowkach 432. Dzięki obwodowemu rowkowi 424 w połączeniu piasta wał w stożku zaciskającym urządzenia mocującego w obszarze powierzchni czołowych 416, 422 jest pozostawione wolne miejsce. W ten sposób obszar przenoszenia siły stożka zaciskającego urządzenia mocującego jest oddzielony od dwóch innych obszarów przenoszenia siły. Zapobiega się powstawaniu wypukłości na powierzchniach czołowych jak również nierównomiernemu rozszerzaniu się stożka i kamienie zabierakowe wskutek rozszerzania się w kierunku promieniowym stożka zaciskowego urządzenia mocującego są wciągane do wewnątrz.

Oczywiście w ramach idei wynalazczej wynalazku możliwe są odstępstwa od przedstawionych wariantów wykonania.

W szczególności możliwe byłoby: zastosowanie dowolnej liczby kamieni zabierakowych; wykonanie połączenia piasta - wał w kształcie elipsy; realizacja napięcia wstępnego nie za pomocą śruby z gwintem różnicowym, lecz za pomocą innego odpowiedniego mechanicznego urządzenia napinającego, tak że nie musiałby być przewidziany centralny otwór dla takiej śruby i czop mógłby być wykonany jako pełny wał, przy czym jako mechaniczne urządzenie napinające mogłyby służyć, na przykład kołki promieniowe, które byłyby wetknięte w odpowiednie otwory; wykonanie zespołów kamienie zabierakowe/rowki dla kamieni zabierakowych jako połączeń kołki pasowane/otwory, które zależnie od życzenia są umieszczone na męskiej lub żeńskiej części sprzęgła; umieszczenie połączeń kamienie zabierakowe/rowki dla kamieni zabierakowych jako przesuniętych w kierunku promieniowym w stosunku do powierzchni czołowych, na przykład za pomocą odpowiedniego występu; zastosowanie jako kamieni zabierakowych dowolnej liczby kołków promieniowych, które po zmontowaniu sprzęgła są wtykane od zewnątrz w przewidziane odpowiednie otwory i w ten sposób wytwarzają połączenie kształtowe między męską i żeńską częścią sprzęgła; zastosowanie jako kamieni zabierakowych kołków gwintowanych wkręconych w odpowiednio dostępne otwory (na przykład kołki promieniowe lub kołki osiowe), które przebiegają przez odpowiednie występy w męskiej i żeńskiej części sprzęgła; zmniejszenie obciążeń w dnie karbu na promieniowych powierzchniach bocznych dzięki odpowiednim podcięciom lub sfrezowaniom na powierzchniach czołowych/powierzchniach kamieni zabierakowych.

Wynalazek składa się więc ze sprzęgła 10; 100; 200; 400 do zastosowania między modułami zbudowanego w systemie modularnym ramienia oprawki narzędziowej, w szczególności obrabiarki, z męską częścią sprzęgła 12; 112; 212; 412, która tworzy zakończenie pierwszego modułu i posiada centralny, o symetrii osiowej czop 14; 114; 214; 414 i z żeńską częścią sprzęgła 20; 120; 220; 320; 420, która tworzy zakończenie drugiego modułu, który ma być połączony z pierwszym modułem i posiada centralny, o symetrii osiowej element mocujący 18; 118; 218; 318; 418. Obydwie części sprzęgła w stanie włączonym tworzą połączenie piasta - wał 14, 18; 114, 118; 214, 218; 414, 418 jako pierwszy obszar przenoszenia siły i co najmniej drugi obszar przenoszenia siły.

Pod obciążeniem w pierwszym obszarze przenoszenia siły jest utworzone co najmniej pierwsze pole naprężeń 26 i na co najmniej drugim obszarze przenoszenia siły co najmniej drugie pole naprężeń 27; 28, przy czym przewidziane jest strefę separacji 24, 25; 124, 224; 324, 424 pierwszego obszaru przenoszenia siły od co najmniej drugiego obszaru przenoszenia siły, tak że każdorazowe pole naprężeń 26; 27; 28 jest utworzone jako wolne od wpływów drugiego obszaru przenoszenia siły/drugich obszarów przenoszenia siły.

Wykaz oznaczeń odsyłających

Sprzęgło

Męska część sprzęgła Czop

Pierwsza powierzchnia czołowa Żeńska część sprzęgła Element mocujący Stożkowy element mocujący Wieloboczny element mocujący Druga powierzchnia czołowa Styk dwóch przylegających do siebie powierzchni czołowych

- 10; 100; 200; 400

- 12; 112; 212; 412

- 14; 114; 214; 414

- 16; 116; 216; 416

- 20; 120; 220; 320; 420

- 18; 118; 218; 318; 418

- 18; 118; 218; 418

- 318

- 22; 122; 222; 322; 422

- 16; 22; 116; 122; 216; 222

PL 210 194 B1

Połączenie piasta - wał - 14; 18; 114; 118; 214; 218; 414; 418

Strefę separacji obszaru przenoszenia - 24; 25; 124; 125; 224; 324; 424 siły połączenie piasta - wał od co najmniej drugiego obszaru przenoszenia siły (osiowy odstęp połączenia piasta - wał w obszarze czołowych powierzchni oporowych

Wytoczenie w elemencie mocującym - 24; 124; 324

Obtoczenie stożka na czopie - 25; 125

Zagłębienie (podtoczenie czołowe lub rowek) - 224; 424 na czopie

Podtoczenie czołowe na czopie - 224

Rowek na czopie - 424

Pierwsze pole naprężeń - 26

Drugie pole naprężeń - 27

Trzecie pole naprężeń - 28

Kamienie zabierakowe - 30; 230; 430

Wybrania dla kamieni - 32; 232; 432 zabierakowych

Sfrezowanie powierzchni czołowej - 34; 234

Zukosowania rowków dla - 36 kamieni zabierakowych

Zaokrąglone przejście materiału - 37; 237

Wolne miejsce między powierzchnią - 36; 37

Przylegania promieniowych powierzchni bocznych kamieni zabierakowych do promieniowych powierzchni bocznych rowków dla kamieni zabierakowych

Strefę separacji obszarów przenoszenia siły - 34; 36; 37; 234; 237 kamienie zabierakowe/powierzchnie czołowe

Claims (17)

1. Sprzęgło dla zbudowanego w systemie modułowym ramienia oprawki narzędziowej, zwłaszcza obrabiarki, z męską częścią sprzęgła, tworzącą zakończenie pierwszego modułu i posiadającą centralny, o symetrii osiowej czop oraz z żeńską częścią sprzęgła, tworzącą zakończenie drugiego modułu, który jest łączony z pierwszym modułem i posiada centralny, o symetrii osiowej element mocujący, przy czym obydwie części sprzęgła w stanie włączonym tworzą połączenie typu piasta - wał jako pierwszy obszar przenoszenia siły i posiadają przylegające do siebie powierzchnie czołowe, które tworzą drugi obszar przenoszenia sił, przy czym sprzęgło posiada ponadto kamienie zabierakowe, które tworzą trzeci obszar przenoszenia sił i przy czym co najmniej pod obciążeniem na pierwszym obszarze przenoszenia siły utworzone jest pierwsze pole naprężeń, na drugim obszarze przenoszenia siły drugie pole naprężeń, a na trzecim obszarze przenoszenia trzecie pole naprężeń, znamienne tym, że drugi obszar przenoszenia siły jest oddzielony od trzeciego obszaru przenoszenia siły tak, że każdorazowe pole naprężeń (26; 27; 28) jest wolne od wpływów drugiego obszaru przenoszenia siły.

2. Sprzęgło według zastrz. 1, znamienne tym, że pierwszy obszar przenoszenia siły jest oddzielony od drugiego obszaru przenoszenia siły, tak że każdorazowe pole naprężeń (26; 27; 28) jest wolne każdorazowo od wpływów kolejnego obszaru przenoszenia siły.

3. Sprzęgło według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że połączenie piasta - wał (14, 18; 114, 118; 214, 218; 414, 418) ma kształt stożka, zwłaszcza według normy dla systemu HSK (DIN 69893).

4. Sprzęgło według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że połączenie piasta - wał ma kształt wieloboku (320).

5. Sprzęgło według zastrz. 2, znamienne tym, że strefa separacji pierwszego obszaru przenoszenia siły w obszarze połączenia piasta - wał (14, 18; 114, 118; 214, 218; 414, 418) i drugiego obszaru przenoszenia siły na powierzchniach czołowych (16, 22; 116, 122; 216, 222; 416, 422) jest zrealizowana za pomocą odstępu w kierunku osiowym (24, 25; 124, 125; 224, 225; 324; 424) połączenia

PL 210 194 B1 piasta - wał (14, 18; 114, 118; 214, 218; 414, 418) od powierzchni czołowych (16, 22; 116, 122; 216, 222; 416, 422).

6. Sprzęgło według zastrz. 5, znamienne tym, że odstęp w kierunku osiowym jest zrealizowany za pomocą wybrania (24, 25; 124, 125; 224, 225; 324; 424) w połączeniu piasta - wał (14, 18; 114, 118; 214, 218; 414, 418) w obszarze powierzchni czołowych (16, 22; 116, 122; 216, 222; 416, 422).

7. Sprzęgło według zastrz. 6, znamienne tym, że wybranie (24, 124, 324) w połączeniu piasta - wał (14, 18; 224, 225) w obszarze powierzchni czołowych jest zrealizowane za pomocą wytoczenia (24, 124, 324) w elemencie mocującym (18; 218; 318).

8. Sprzęgło według zastrz. 1, znamienne tym, że na jednej z części sprzęgła (20; 220; 420) przewidziane są niewspółśrodkowo kamienie zabierakowe (30; 230; 430), na drugiej zaś części sprzęgła (12; 212; 412) przewidziane są wybrania (32; 232; 432) dopasowane do kamieni zabierakowych (30; 230; 430), przy czym kamienie zabierakowe (30; 230; 430) w stanie włączonym sprzęgła (10; 100; 200; 400) wchodzą w dopasowane do nich wybrania (32; 232; 432) tworząc w ten sposób co najmniej jeden dalszy obszar przenoszenia siły.

9. Sprzęgło według zastrz. 8, znamienne tym, że kamienie zabierakowe (30; 230; 430) są jednoczęściowe z jedną z dwóch części sprzęgła (20; 220; 420).

10. Sprzęgło według zastrz. 8 albo 9, znamienne tym, że kamienie zabierakowe (30; 230; 430) znajdują się w osiowym odstępie od połączenia piasta - wał (14, 18; 114, 118; 214, 218; 414, 418).

11. Sprzęgło według zastrz. 8, znamienne tym, że kamienie zabierakowe (30; 230; 430) są usytuowane na żeńskiej części sprzęgła (20; 120; 220).

12. Zastosowanie sprzęgła zgodnego z zastrz. 1-11 do połączenia części chwytowej narzędzia wymiennego dla ramienia oprawki narzędziowej obrabiarki na elemencie mocującym.

13. Zastosowanie sprzęgła zgodnego z zastrz. 1-11 do połączenia przedłużki lub części pośredniej dla ramienia oprawki narzędziowej obrabiarki na części przyłączeniowej.

14. Zastosowanie sprzęgła zgodnego z zastrz. 1-11 do połączenia części chwytowej narzędzia wymiennego lub przedłużki względnie części pośredniej na części zamocowującej dla ramienia oprawki narzędziowej obrabiarki.

15. Zastosowanie sprzęgła zgodnego z zastrz. 1-11 przy ramieniu oprawki narzędziowej składającej się z części chwytowej narzędzia wymiennego z części zamocowującej i opcjonalnie z przedłużki lub części pośredniej.

16. Zastosowanie sprzęgła zgodnego z zastrz. 1-11 w interfejsie obrabiarki do połączenia części chwytowej narzędzia wymiennego, przedłużki lub części pośredniej, części zamocowującej albo ramienia oprawki narzędziowej.

17. Żeńska część sprzęgła do sprzęgła zgodnego z zastrz. 1 do 11 z centralnym elementem mocującym (218), o symetrii osiowej do wytworzenia pierwszego obszaru przenoszenia siły, powierzchnią czołową (222) do wytwarzania drugiego obszaru przenoszenia siły oraz wystającymi osiowo kamieniami zabierakowymi (230) tworzącymi trzeci obszar przenoszenia siły, znamienne tym, że do oddzielenia (234) drugiego obszaru przenoszenia siły od trzeciego obszaru przenoszenia siły w powierzchni czołowej utworzone są promieniowo wewnątrz kamieni zabierakowych (230) sfrezowania (234).