RU134102U1

RU134102U1 - SPINDLE ROTATION DEVICE

Info

Publication number: RU134102U1
Application number: RU2013116459/02U
Authority: RU
Inventors: Андрей Анатольевич Кутин; Вера Александровна Кравченко; Денис Юрьевич Рязанов; Михаил Иванович Седых; Виктор Васильевич Васильев
Priority date: 2013-04-11
Filing date: 2013-04-11
Publication date: 2013-11-10

Abstract

Устройство вращения шпинделя обрабатывающего центра, содержащее корпус и электропривод, расположенные в корпусе передающий вал и промежуточный вал, расположенный на одной оси со шпинделем, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит шкив, жестко связанный с промежуточным валом, и натяжной зубчатый ремень с регулируемым натяжным роликом, обеспечивающий передачу момента вращения от передающего вала на упомянутый шкив.A device for rotating a spindle of a machining center, comprising a housing and an electric drive located in the housing, a transmission shaft and an intermediate shaft located on the same axis as the spindle, characterized in that it further comprises a pulley rigidly connected to the intermediate shaft, and a tension toothed belt with an adjustable tension roller , providing the transmission of torque from the transmitting shaft to said pulley.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к машиностроению, а более конкретно к станкостроению, и может быть использована в обрабатывающих центрах с перемещающимися по управляемым координатам шпинделем инструмента.The proposed utility model relates to mechanical engineering, and more specifically to machine tool engineering, and can be used in machining centers with a tool spindle moving in controlled coordinates.

Из уровня техники известно техническое решение, сущность которого заключается в том, что устройство управления подвижным узлом станка, содержащее шариковинтовой механизм, упругий элемент, тянущий трос, датчики перемещения, систему управления, управляемый золотник и привод гидравлического типа, дополнительно снабжено вторым тянущим тросом, связанным упругим элементом с приводом гидравлического типа и закрепленным диаметрально противоположно оси шпинделя. Технический результат изобретения состоит в повышении качества обработки (RU 2280543 С2 27.07.2006, В23В 47/26).The technical solution is known from the prior art, the essence of which lies in the fact that the control unit of the movable assembly of the machine, containing a ball screw mechanism, an elastic element, a pulling cable, displacement sensors, a control system, a controlled spool and a hydraulic type drive, is additionally equipped with a second pulling cable connected an elastic element with a hydraulic drive and fixed diametrically opposite to the axis of the spindle. The technical result of the invention is to improve the quality of processing (RU 2280543 C2 07.27.2006, B23B 47/26).

Недостатком этого устройства является необходимость использования тянущих тросов и упругих элементов, которые препятствуют реализации некоторых движений по управляемым координатам, кроме того, служит дополнительным регулируемым элементом, требующим высокоточных датчиков положения.The disadvantage of this device is the need to use pulling cables and elastic elements, which impede the implementation of certain movements in controlled coordinates, in addition, serves as an additional adjustable element requiring high-precision position sensors.

Наиболее близким к заявленной полезной модели по совокупности существенных признаков и решаемой технической задаче является известное из уровня техники устройство для вращения шпинделя, содержащее корпус и электродвигатель с редуктором, а так же расположенные в корпусе передающий и промежуточный валы. Промежуточный вал установлен на одной оси со шпинделем. Выходной вал редуктора посредством клиноременной передачи связан с передающим валом. На передающем валу жестко установлена ведущая шестерня, которая через паразитную шестерню и ведомую шестерню передает вращение на второй передающий вал. Для передачи крутящего момента с передающего вала на промежуточный вал служат приводные электромагнитные муфты, установленные на соответствующих передающих валах (RU 2071405 С1 10.01.1997, B23Q 5/08).The closest to the claimed utility model in terms of the set of essential features and the technical problem to be solved is a spindle rotation device known from the prior art, comprising a housing and an electric motor with a gearbox, as well as transmitting and intermediate shafts located in the housing. The intermediate shaft is mounted on the same axis as the spindle. The output shaft of the gearbox through a V-belt transmission is connected to the transmitting shaft. A drive gear is rigidly mounted on the transmission shaft, which transmits rotation to the second transmission shaft through the parasitic gear and the driven gear. To transmit torque from the transmitting shaft to the intermediate shaft, drive electromagnetic couplings mounted on the respective transmitting shafts (RU 2071405 C1 10.01.1997, B23Q 5/08) are used.

Недостатками описанного решения являются высокие показатели вибрации и шума, обусловленные длинной кинематической цепью от электродвигателя до шпинделя и, вследствие чего, низкая геометрическая точность обрабатываемых деталей.The disadvantages of the described solutions are high vibration and noise, due to the long kinematic chain from the electric motor to the spindle and, as a result, the low geometric accuracy of the machined parts.

Техническим результатом, на решение которого направлена заявленная полезная модель, является обеспечение снижения вибраций за счет применения упрощенной кинематической связи между подвижными элементами заявленного устройства, что в итоге позволяет увеличить геометрическую точность обрабатываемых деталей.The technical result, the solution of which the claimed utility model is aimed at, is to provide vibration reduction through the use of simplified kinematic coupling between the movable elements of the claimed device, which ultimately allows to increase the geometric accuracy of the machined parts.

Данный технический результат достигается посредством того, что устройство вращения шпинделя, содержащее корпус и электропривод, расположенные в корпусе передающий вал и промежуточный вал, расположенный на одной оси со шпинделем, согласно полезной модели, дополнительно содержит шкив, жестко связанный с промежуточным валом, а также натяжной зубчатый ремень с регулируемым натяжным роликом, обеспечивающий передачу момента вращения от передающего вала на упомянутый шкив.This technical result is achieved by the fact that the spindle rotation device comprising a housing and an electric drive located in the housing of the transmitting shaft and the intermediate shaft located on the same axis with the spindle, according to the utility model, further comprises a pulley rigidly connected to the intermediate shaft, as well as a tension a toothed belt with an adjustable tension roller, which provides the transmission of torque from the transmitting shaft to the said pulley.

Заявленная полезная модель поясняется графическими материалами, где изображено устройство вращения шпинделя.The claimed utility model is illustrated by graphic materials, which depict a spindle rotation device.

1. Шпиндельное устройство;1. Spindle device;

2. Механизм зажима инструмента;2. Tool clamping mechanism;

3. Корпус;3. Case;

4. Передний фланец привода;4. Front drive flange;

5. Фланец привода;5. Drive flange;

6. Передающий вал;6. Transmission shaft;

7. Зубчатый ремень;7. Toothed belt;

8. Шкив;8. Pulley;

9. Промежуточный вал;9. The intermediate shaft;

10. Чашка крепления шпиндельного устройства 1;10. Cup mounting spindle device 1;

11. Осевой вал;11. Axial shaft;

12. Фланец осевого вала 11;12. The flange of the axial shaft 11;

13. Центрирующий фланец осевого вала 11;13. The centering flange of the axial shaft 11;

14. Шток;14. The stock;

15. Подшипники;15. Bearings;

16. Регулируемый натяжной ролик.16. Adjustable tension roller.

Устройство вращения шпинделя содержит корпус 3 и электропривод (на чертеже не изображен), а также расположенные в корпусе 3 передающий вал 6 и промежуточный вал 9. Упомянутый промежуточный вал 9 расположен на одной оси со шпинделем 1. Кроме того заявленное устройство содержит шкив 8, жестко связанный с промежуточным валом 9, а также натяжной зубчатый ремень 7 с регулируемым натяжным роликом 16. Натяжной зубчатый ремень 7 сконструирован таким образом, что обеспечивает передачу момента вращения от передающего вала 6 на упомянутый шкив 8.The spindle rotation device comprises a housing 3 and an electric drive (not shown in the drawing), as well as a transmitting shaft 6 and an intermediate shaft 9 located in the housing 3. The said intermediate shaft 9 is located on the same axis as the spindle 1. In addition, the claimed device contains a pulley 8, rigidly connected to the intermediate shaft 9, as well as the tensioning toothed belt 7 with an adjustable tensioning roller 16. The tensioning toothed belt 7 is designed in such a way as to transmit the torque from the transmitting shaft 6 to said pulley 8.

В частности, для обеспечения работоспособности, конструкция устройства содержит следующие элементы: передний фланец 4 привода, закрепленный на корпусе 3; фланец 5 привода, в котором базируется передающий вал 6; чашку 10 крепления шпиндельного устройства 1, установленную в корпусе 3; осевой вал 11, установленный через фланец 12 осевого вала 11 в корпусе 3; центрирующий фланец 13, предназначенный для правильного расположения осевого вала 11 и фланца 12; шток 14, установленный в осевом вале 11; подшипники 15, расположенные в установочных местах между передающим валом 6 и фланцем 5 привода, фланцем 12 осевого вала 11 и шкивом 8, осевым валом 11 и центрирующим фланцем 13; механизм 2 зажима инструмента, расположенный на шпиндельном устройстве 1.In particular, to ensure operability, the device design contains the following elements: front drive flange 4, mounted on the housing 3; drive flange 5, in which the transmitting shaft 6 is based; a cup 10 for mounting the spindle device 1 mounted in the housing 3; an axial shaft 11 mounted through a flange 12 of the axial shaft 11 in the housing 3; a centering flange 13 for correctly positioning the axial shaft 11 and the flange 12; a rod 14 mounted in an axial shaft 11; bearings 15 located in the mounting places between the transmission shaft 6 and the drive flange 5, the flange 12 of the axial shaft 11 and the pulley 8, the axial shaft 11 and the centering flange 13; tool clamping mechanism 2 located on the spindle device 1.

Устройство вращения шпинделя работает следующим образом.The spindle rotation device operates as follows.

От закрепленного на корпусе 3 посредством переднего фланца 4 электропривода через передающий вал 6 момент вращения посредством зубчатого ремня 7 передается на шкив 8, жестко связанный с промежуточным валом 9 и осевым валом 11 с установленным фланцем 12. При этом вращательное движение промежуточного вала 9, выполненного с возможностью осевого перемещения вдоль оси шпиндельного устройства 1 посредством подачи масла в гидросистеме штоком 14, поступает на механизм зажима инструмента 2 путем перемещения промежуточного вала 9 внутри чашки 10 крепления шпиндельного устройства 1, где осевой вал 11 работает в качестве гидроцилиндра. Позиционирование подвижных деталей в заданной системе координат обеспечивается корпусом 3, в котором смонтированы на двух взаимно параллельных осях на фланце 5 привода передающий вал 6 и на фланце 13 осевой вал 11 с фланцем 12, которые базируются через подшипники 15.From the electric drive fixed to the housing 3 by means of the front flange 4 through the transmitting shaft 6, the torque is transmitted via the toothed belt 7 to the pulley 8, which is rigidly connected to the intermediate shaft 9 and the axial shaft 11 with the flange 12 mounted. the possibility of axial movement along the axis of the spindle device 1 by supplying oil in the hydraulic system with the rod 14, is supplied to the clamping mechanism of the tool 2 by moving the intermediate shaft 9 inside the cup 10 is attached spindle device 1, where the axial shaft 11 operates as a hydraulic cylinder. The positioning of moving parts in a given coordinate system is provided by the housing 3, in which the transmitting shaft 6 is mounted on two mutually parallel axes on the drive flange 5 and the axial shaft 11 on the flange 13 with the flange 12, which are based through bearings 15.

При этом натяжение зубчатого ремня 7 привода вращения шпинделя обеспечивается доработкой механизма натяжения привода вращения шпинделя, а именно использованием регулируемого натяжного ролика 16 относительно зубчатого ремня 7. Точность положения обеспечивается методом пригонки. При правильном расположении зубчатого ремня не требуется дополнительное (слишком сильное) натяжение.In this case, the tension of the toothed belt 7 of the spindle rotation drive is provided by finalizing the mechanism of the tension of the spindle rotation drive, namely, by using an adjustable tensioning roller 16 relative to the toothed belt 7. The position accuracy is provided by the fitting method. If the timing belt is correctly positioned, additional (too much) tension is not required.

Известные конструкции шпиндельных бабок имеют длинную кинематическую цепь от электропривода до шпинделя, что является причиной возникновения вибрации, шума при работе шпинделя. Причем с повышением числа оборотов шпинделя, вибрации и шум возрастают. Вибрации шпинделя значительно снижают геометрическую точность обрабатываемых деталей, что совершенно недопустимо для высокоточных станков, которым является рассматриваемый в качестве базовой модели обрабатывающий центр ИС800МПФ4.Known spindle head designs have a long kinematic chain from the electric drive to the spindle, which causes vibration and noise during spindle operation. Moreover, with increasing spindle speed, vibration and noise increase. Vibration of the spindle significantly reduces the geometric accuracy of the workpieces, which is completely unacceptable for high-precision machines, which is considered as the basic model of the processing center IS800MPF4.

Таким образом, заявленная совокупность признаков, изложенная в формуле полезной модели, позволяет посредством применения указанных изменений позволяет снизить вибрации шпинделя станка и тем самым увеличить геометрическую точность обрабатываемых деталей. Помимо этого, вследствие использования в устройстве стандартных узлов и деталей, реализуется возможность гибкого интегрирования данного устройства в разнообразное станочное оборудование.Thus, the claimed combination of features set forth in the formula of the utility model allows, through the application of these changes, to reduce the vibration of the spindle of the machine and thereby increase the geometric accuracy of the machined parts. In addition, due to the use of standard units and parts in the device, the possibility of flexible integration of this device into a variety of machine tools is realized.

Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные формуле признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности необходимых признаков, неизвестной на дату приоритета из уровня техники, достаточной для получения требуемого синергетического (сверхсуммарного) технического результата.The analysis of the claimed technical solution for compliance with the conditions of patentability showed that the characteristics indicated by the formula are essential and interconnected with the formation of a stable set of necessary features, unknown at the priority date from the prior art, sufficient to obtain the required synergistic (super-total) technical result.

Свойства, регламентированные в заявленной полезной модели, соединены отдельными признаками, общеизвестны из уровня техники и не требуют дополнительных пояснений.The properties regulated in the claimed utility model are connected by individual features, are well known in the art and do not require further explanation.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:Thus, the above information indicates the fulfillment of the following set of conditions when using the claimed technical solution:

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для использования в машиностроении;- an object embodying the claimed technical solution, when implemented, is intended for use in mechanical engineering;

- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в формуле полезной модели, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в материалах заявки известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;- for the claimed object in the form described in the formula of the utility model, the possibility of its implementation using the means and methods known from the prior art on the priority date on the priority date has been confirmed;

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.- the object embodying the claimed technical solution, when implemented, is able to ensure the achievement of the technical result perceived by the applicant.

Следовательно, заявленный объект соответствуют требованиям условиям патентоспособности «новизна» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.Therefore, the claimed subject matter meets the requirements of patentability “novelty” and “industrial applicability” under applicable law.

Claims

A device for rotating the spindle of a machining center, comprising a housing and an electric drive located in the housing, a transmission shaft and an intermediate shaft located on the same axis as the spindle, characterized in that it further comprises a pulley rigidly connected to the intermediate shaft, and a tension toothed belt with an adjustable tension roller , providing the transmission of torque from the transmitting shaft to said pulley.