RU2050245C1

RU2050245C1 - Module joining apparatus

Info

Publication number: RU2050245C1
Authority: RU
Inventors: Сергей Владимирович Назаров
Original assignee: Сергей Владимирович Назаров
Priority date: 1991-08-05
Filing date: 1991-08-05
Publication date: 1995-12-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: apparatus has casing 1 with datum end surface 2 and datum cylindrical surface 3 perpendicular to surface 2. Holder 4 has flexible lobes with mating end surface 6 and mating cylindrical surface 7. Outer cones of pressure mechanism cams interact with inner cones of flexible lobes. Axis 16 of inner cones is extending in parallel with axis 17 of cam outer cones and offset towards datum end surface 2. Holder 4 is clamped on casing 1 by conjugation of datum surfaces in two stages due to their geometry and under the action of press force. EFFECT: increased efficiency, simplified construction and enhanced reliability in operation. 4 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства для соединения валов, деталей машин и механизмов в условиях, требующих повышенной точности по их соосности. The invention relates to mechanical engineering and can be used in all sectors of the economy for connecting shafts, machine parts and mechanisms in conditions requiring increased accuracy in alignment.

Техническим результатом изобретения является:
повышение точности базирования держателя в корпусе за счет последовательного геометрического замыкания базовых поверхностей в два этапа вследствие смещения оси внутренних конусов на упругих лепестках держателя относительно оси кулачков механизма зажима в сторону торцовой базовой поверхности, использования кулачков механизма зажима в качестве элемента передающего крутящий момент, самоцентрирования и самозаклинивания соединения;
простота, технологичность конструкции, уменьшение габаритов за счет размещения механизма зажима в корпусе, а не в держателе, цилиндрической форме отверстий в корпусе и цилиндрических кулачков механизма зажима, отсутствие торцовой шпонки, передающей крутящий момент;
расширение области использования устройства за счет возможности механизации и автоматизации зажима вследствие размещения механизма зажима в корпусе, а не в держателе;
На фиг. 1 показана система сил на 1 этапе зажима, общий вид; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 система сил, действующих на держатель при зажиме; на фиг.4 система сил, действующих на держатель в процессе работы.The technical result of the invention is:
improving the accuracy of basing the holder in the housing due to the successive geometric closure of the base surfaces in two stages due to the displacement of the axis of the inner cones on the elastic petals of the holder relative to the axis of the cams of the clamp mechanism towards the end base surface, the use of cams of the clamp mechanism as an element transmitting torque, self-centering and self-jamming connections;
simplicity, manufacturability of the design, reduction of dimensions due to the placement of the clamping mechanism in the housing, and not in the holder, the cylindrical shape of the holes in the housing and the cylindrical cams of the clamping mechanism, the absence of a mechanical key transmitting torque;
expanding the scope of use of the device due to the possibility of mechanization and automation of the clamp due to the placement of the clamping mechanism in the housing, and not in the holder;
In FIG. 1 shows a system of forces at the 1st stage of clamping, general view; figure 2 section aa in figure 1; figure 3 a system of forces acting on the holder during clamping; figure 4 system of forces acting on the holder in the process.

Устройство соединения модулей содержит корпус 1 с торцовой 2 и перпендикулярной к этой поверхности цилиндрической 3 базовой поверхностью. На держателе 4 имеются упругие лепестки 5, ответные торцовая 6 и цилиндрическая 7 на упругих лепестках 5 базовые поверхности. В корпусе установлены с возможностью осевого перемещения от зажимного винта с правой и левой резьбой 8 спаренные кулачки левый 9 и правый 10 с наружными конусами 11,12, а также стопорное кольцо 13 для фиксации и исключения поворота этих кулачков вокруг оси. The device for connecting the modules comprises a housing 1 with an end face 2 and a cylindrical 3 base surface perpendicular to this surface. On the holder 4 there are elastic petals 5, a mating face 6 and a cylindrical 7 on the elastic petals 5 base surfaces. Paired cams left 9 and right 10 with outer cones 11,12 and a snap ring 13 for fixing and preventing the rotation of these cams around the axis are mounted in the housing with the possibility of axial movement from the clamping screw with right and left thread 8.

На упругих лепестках 5 держателя 4 выполнены внутренние конуса 14 и 15, ось 16 которых параллельна, но смещена относительно оси 17 наружных конусов 11,12 кулачков 9,10 в сторону торцовой базовой поверхности 6. Держатель инструмента 4 имеет паз 18 для входа и выхода зажимного винта 8 при переустановке держателя в корпусе. On the elastic petals 5 of the holder 4, the inner cones 14 and 15 are made, the axis 16 of which is parallel, but shifted relative to the axis 17 of the outer cones 11,12 of the cams 9,10 in the direction of the end base surface 6. The tool holder 4 has a groove 18 for the input and output of the clamping screw 8 when reinstalling the holder in the housing.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Держатель инструмента вставляется в корпус 1 своими упругими лепестками 5 с зазорами между торцовыми 2-6 и цилиндрическими 3-7 базовыми поверхностями так, чтобы зажимной винт 8 вошел в паз 18 держателя. The tool holder is inserted into the housing 1 with its elastic petals 5 with gaps between the end faces 2-6 and the cylindrical 3-7 base surfaces so that the clamping screw 8 fits into the groove 18 of the holder.

При вращении зажимного винта с правой и левой резьбой 8 против часовой стрелки ключом через углубление под ключ 19 происходит осевое перемещение спаренных кулачков 9 и 10 друг к другу. Осевое усилие Р перемещает наружные конуса 11 и 12 на кулачках 9 и 10 до касания их с внутренними конусами 14 и 15. When the clamping screw is rotated with the right and left-hand thread 8 counterclockwise with a key through a keyed recess 19, axial movement of the paired cams 9 and 10 towards each other occurs. The axial force P moves the outer cones 11 and 12 on the cams 9 and 10 until they touch the inner cones 14 and 15.

Возникает радиальное усилие F, которое вследствие малого угла уклона конуса α превосходит осевую составляющую Р/2 (фиг.3): F N cos α P/2 N sin α, где N сила нормального давления; α угол уклона конуса ( α< 30^о).There is a radial force F, which due to the small angle of inclination of the cone α exceeds the axial component P / 2 (Fig. 3): FN cos α P / 2 N sin α, where N is the normal pressure force; α cone slope angle (α <30 ^° ).

Радиальное усилие F (фиг.1) раскладывается в точке касания на две составляющие силы, действующие на держатель 4:
Т направлена вдоль оси держателя;
Q направлена перпендикулярно оси держателя.The radial force F (figure 1) is displayed at the point of contact on the two components of the force acting on the holder 4:
T is directed along the axis of the holder;
Q is directed perpendicular to the axis of the holder.

Зажим держателя 4 в корпусе 1 осуществляется геометрическим и силовым замыканием базовых поверхностей 2-6, 3-7 в два этапа. The clamp of the holder 4 in the housing 1 is carried out by geometric and power closure of the base surfaces 2-6, 3-7 in two stages.

На первом этапе вследствие смещения оси внутренних конусов 16 относительно оси 17 наружных конусов в сторону торцовой базовой поверхности происходит касание наружных конусов 11 и 12 на кулачках 9 и 10 с внутренними конусами 14 и 15 первоначально в местах 20. Составляющая Т радиального усилия F в местах 20 больше составляющей Q, что приводит к перемещению держателя 4 внутрь корпуса 1 вдоль оси до геометрического замыкания торцовых базовых поверхностей 2-6. At the first stage, due to the displacement of the axis of the inner cones 16 relative to the axis 17 of the outer cones towards the end face of the base surface, the outer cones 11 and 12 on the cams 9 and 10 touch the inner cones 14 and 15 initially in places 20. Component T of the radial force F in places 20 more than the component Q, which leads to the movement of the holder 4 into the housing 1 along the axis until the geometric end faces of the base surfaces 2-6.

На втором этапе происходит постепенное перемещение точки касания наружных конусов 11,12 с внутренними конусами 14,15 от места 20 до места 21. Соотношение составляющих сил Т и Q радиального усилия F меняется по мере перемещения точки касания. Чем точка касания дальше от места 20 к месту 21, тем больше угол между векторами составляющей Т и усилием F и соответственно сила Т уменьшается, а Q увеличивается, Упругие лепестки 5, деформируясь за счет возрастающей силы Q, направленной перпендикулярно оси держателя, выбирают зазоры и центрируют держатель 4 в корпусе 1 до обеспечения соосности и геометрического замыкания базовых цилиндрических поверхностей 3-7 (фиг.2). At the second stage, the contact point of the outer cones 11,12 with the inner cones 14,15 gradually moves from place 20 to place 21. The ratio of the component forces T and Q of the radial force F changes as the point of contact moves. The farther the point of contact farther from place 20 to place 21, the greater the angle between the vectors of the component T and the force F and, accordingly, the force T decreases and Q increases, the elastic petals 5, deforming due to the increasing force Q directed perpendicular to the axis of the holder, select the gaps and center the holder 4 in the housing 1 to ensure alignment and geometric closure of the base cylindrical surfaces 3-7 (figure 2).

Кулачки 9 и 10 являются элементами, передающими крутящий момент от корпуса 1 к держателю 4. В процессе работы силы М крутящего момента (фиг.4) создают усилия К, которые деформируют упругие лепестки 5 держателя 4, выбирают зазоры по цилиндрическим поверхностям и центрируют держатель 4 в корпусе. Происходит процесс самозаклинивания и самоцентрирования устройства. Чем больше передаваемый крутящий момент, тем больше натяжение и соответственно точность на торцовых и цилиндрических базовых поверхностях. Cams 9 and 10 are elements that transmit torque from the housing 1 to the holder 4. During operation, the torque forces M (Fig. 4) create forces K that deform the elastic petals 5 of the holder 4, select gaps along cylindrical surfaces, and center the holder 4 in the case. The process of self-jamming and self-centering of the device. The greater the transmitted torque, the greater the tension and, accordingly, the accuracy on the end and cylindrical base surfaces.

Освобождение держателя 4 из корпуса 1 осуществляется вращением зажимного винта с правой и левой резьбой 8 по часовой стрелке. Происходит осевое перемещение спаренных кулачков 9 и 10 друг от друга, выход из силового контакта наружных конусов 11 и 12 кулачков с внутренними конусами 14 и 15 упругих лепестков 5 держателя 4 и размыкание цилиндрических 3-7, торцовых 2-6 базовых поверхностей держателя 4 и корпуса 1. Держатель может быть заменен. The holder 4 is released from the housing 1 by rotating the clamping screw with the right and left threads 8 clockwise. The coupled cams 9 and 10 are axially displaced from each other, the cams 11 and 12 of the cams exit from the force contact with the inner cones 14 and 15 of the elastic petals 5 of the holder 4 and the cylindrical 3-7, end 2-6 of the base surfaces of the holder 4 and the housing open 1. The holder can be replaced.

Держатель может быть использован не только в устройстве соединения модулей инструмента, а также в устройствах крепления инструмента на станках, в том числе устройствах автоматической смены инструмента. The holder can be used not only in the device for connecting tool modules, but also in devices for fastening tools on machines, including devices for automatic tool change.

Использование предлагаемого устройства соединения модулей позволяет:
повысить точность базирования держателя в корпусе; упростить конструкцию; улучшить условия обслуживания; расширить область использования.Using the proposed device connecting modules allows you to:
increase the accuracy of the base holder in the housing; simplify the design; improve service conditions; expand the scope of use.

Claims

DEVICE FOR CONNECTING MODULES, comprising a housing with an end and a cylindrical base surfaces perpendicular to it, a holder with mating end and cylindrical surfaces, and a clamping mechanism with paired cams, the axis of which are parallel to the end base surface, characterized in that elastic petals with internal cones are made on the holder, and the twin cams of the clamping mechanism are located in the housing, are torque transmission elements and have external cones designed to interact with internal cones, the outer surface of elastic tabs is a cylindrical mating surface, and the axis of the latter and parallel to the axis of the cam is offset toward the base end surface.