RU2175598C2

RU2175598C2 - Shaped clamping device

Info

Publication number: RU2175598C2
Application number: RU99108193/02A
Authority: RU
Inventors: С.А. Немыткин; А.Ю. Бухарцев
Original assignee: Самарский государственный технический университет
Priority date: 1999-04-19
Filing date: 1999-04-19
Publication date: 2001-11-10

Abstract

FIELD: machine engineering, namely automatization of removing clamping member of clamping device by action of locking torque in attachments for milling-boring and drilling operations, possibly in automatic mode in numerical program control machine tools. SUBSTANCE: device may be used when it is necessary to automatically lock and unlock blank at working process and after such process in order to take blank off spindle of machine tool with the aid of limiting torque wrench. Shaped clamping device includes body with cylindrical cavity in which cylindrical clamping member with holder is mounted with possibility of axial motion. Compression spring placed in cavity of clamping member forces the last to fixed end stop of screw passing through central opening of clamping member. Threaded portion of screw is engaged with threaded hole of body. Screw has flange and head for wrench. Axial dimension between screw flange and end stop is more than height of clamping member by working gap value determined according to conditions providing effective operation of holder. Body has stoppers for limiting rotation angle of clamping member. EFFECT: improved design providing compactness of clamping device, increased rigidity and enhanced reliability of part clamping. 2 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к металлообрабатывающей промышленности. The invention relates to the field of engineering, in particular to the metal industry.

Изобретение может быть использовано для автоматизации отвода зажимного элемента прихвата действием момента закрепления в приспособлениях для фрезерно-расточных и сверлильных работ, в том числе выполняемых в автоматическом режиме на станках с ЧПУ и наиболее эффективно в случаях, когда требуется автоматическое закрепление и раскрепление заготовки в процессе обработки и после нее от шпинделя станка с помощью ключа предельного момента. The invention can be used to automate the removal of the clamping clamp element by the action of the moment of fastening in devices for milling, boring and drilling operations, including those performed in automatic mode on CNC machines and most effectively in cases where automatic fixing and unfastening of the workpiece is required during processing and after it from the machine spindle using the torque limit wrench.

Известен Г-образный прихват (А.К. Горошкин "Приспособления для металлорежущих станков", М.: Машиностроение, 1979, с.112, верхн. рис.). Зажимной элемент прихвата имеет спиральный паз, который обеспечивает автоматический поворот прихвата при его отводе от детали и подводе. Known L-shaped clamp (AK Goroshkin, "Devices for metal-cutting machines", M .: Mashinostroenie, 1979, p.112, top. Fig.). The clamping element of the stick has a spiral groove, which provides automatic rotation of the stick when it is withdrawn from the part and the supply.

Недостатком такого зажима является то, что для отвода Г-образного прихвата требуется его значительное осевое перемещение, а также конструктивная сложность его исполнения. The disadvantage of this clamp is that for the removal of the L-shaped stick is required its significant axial movement, as well as the structural complexity of its execution.

Наиболее близким по сущности решения технической задачи является Г-образный прихват (автор. свид. СССР N 1502244, B 23 Q 3/06, опубл. 23.08.89 г., Б. И. N 12, автор Еремин А.В.), содержащий корпус, в цилиндрической полости которого с возможностью осевого перемещения установлен зажимной элемент, внутри которого размещен подшипник качения, поджатый пружиной, другой торец которой опирается на корпус. Через центральное отверстие зажимного элемента проходит винт, взаимодействующий резьбовой частью с резьбовым отверстием корпуса и имеющий фланец и головку под ключ. The closest in essence to solving the technical problem is the L-shaped stick (author. Certificate. USSR N 1502244, B 23 Q 3/06, publ. 08/23/89, B. I. N 12, author Eremin A.V.) comprising a housing, in the cylindrical cavity of which, with the possibility of axial movement, a clamping element is installed, inside which a rolling bearing is placed, preloaded by a spring, the other end of which rests on the housing. A screw passes through the central hole of the clamping element, interacting with the threaded part with the threaded hole of the housing and having a flange and a turnkey head.

Конструкция Г-образного прихвата обеспечивает автоматический поворот зажимного элемента в рабочее положение и его отвод в исходное положение до упоров действием момента закрепления, вследствие разнородности моментов трения в местах контакта зажимного элемента с фланцем винта и в подшипнике качения, поскольку момент трения качения, возникающий в подшипнике качения значительно меньше момента трения скольжения, возникающего в месте контакта зажимного элемента с фланцем винта. The design of the L-shaped grip ensures automatic rotation of the clamping element to the working position and its removal to its original position until it stops by the action of the fixing moment, due to the heterogeneity of the friction moments at the contact points of the clamping element with the screw flange and in the rolling bearing, since the rolling friction moment arising in the bearing rolling is much less than the moment of sliding friction that occurs at the contact point of the clamping element with the screw flange.

Однако недостатком указанного устройства является обязательное наличие подшипника качения, влияющего на габариты и жесткость Г-образного прихвата и усложняющего его конструкцию, что, в свою очередь, ведет к снижению надежности и применяемости. However, the disadvantage of this device is the mandatory presence of a rolling bearing, which affects the dimensions and rigidity of the L-shaped stick and complicates its design, which, in turn, leads to a decrease in reliability and applicability.

Таким образом, задачей изобретения является упрощение конструкции Г-образного прихвата, обеспечения его компактности и повышение жесткости и надежности. Thus, the object of the invention is to simplify the design of the L-shaped stick, ensure its compactness and increase rigidity and reliability.

Решение поставленной задачи достигается за счет того, что Г-образный прихват, содержащий корпус с упорами для ограничения поворота расположенного в его цилиндрической полости с возможностью осевого перемещения цилиндрического зажимного элемента с прижимом, винт, установленный в центральном отверстии зажимного элемента, контактирующий с последним посредством фланца и взаимодействующий с резьбовым отверстием корпуса, и пружину сжатия, расположенную в полости зажимного элемента, снабжен торцевым упором, зафиксированным на винте, а пружина сжатия расположена между зажимным элементом и фланцем винта, при этом осевой размер между последним и торцевым упором больше высоты зажимного элемента на величину рабочего зазора. The solution to this problem is achieved due to the fact that the L-shaped grip containing a housing with stops to limit the rotation located in its cylindrical cavity with the possibility of axial movement of the cylindrical clamping element with the clamp, a screw installed in the Central hole of the clamping element in contact with the latter through the flange and interacting with the threaded hole of the housing, and the compression spring located in the cavity of the clamping element is provided with an end stop fixed on the screw, and ina compression element positioned between the clamping screw and a flange, wherein the axial dimension between the latter and the end abutment greater than the height of the clamping element by an amount of the working gap.

Разнородность моментов трения, вызывающая автоматический поворот зажимного элемента, достигается не путем замены трения скольжения на трение качения в месте контакта торца пружины и зажимного элемента, а с помощью целенаправленного управления величиной и зоной действия момента трения скольжения, возникающего в месте попеременного контакта торцов зажимного элемента с торцевыми упорами винта, между которыми с рабочим зазором в осевом направлении размещается Г-образный зажимной элемент. The heterogeneity of the friction moments, which causes the automatic rotation of the clamping element, is achieved not by replacing sliding friction with rolling friction at the contact point of the spring end and the clamping element, but by purposefully controlling the magnitude and range of the sliding friction moment occurring at the alternating contact of the ends of the clamping element with end stops of the screw, between which with a working clearance in the axial direction is the L-shaped clamping element.

Сущность изобретения поясняется следующими чертежами. The invention is illustrated by the following drawings.

На фиг. 1 изображен общий вид схемы и конструкции, а также вид сверху Г-образного прихвата, который изображен в положении, когда заготовка закреплена и зажимной элемент находится в рабочем положении; на фиг. 2 - общий вид и вид сверху Г-образного прихвата в положении, когда заготовка не закреплена и зажимной элемент находится в нерабочем положении. In FIG. 1 shows a General view of the diagram and design, as well as a top view of the L-shaped stick, which is shown in the position when the workpiece is fixed and the clamping element is in the working position; in FIG. 2 is a general view and a top view of an L-shaped stick in a position where the workpiece is not fixed and the clamping element is in an inactive position.

На чертежах и в тексте приняты следующие обозначения. In the drawings and in the text, the following notation.

1. Корпус. 1. Case.

2. Г-образный зажимной элемент. 2. L-shaped clamping element.

3. Прижим. 3. The clip.

4. Пружина. 4. The spring.

5. Штифт. 5. The pin.

6. Торцевой упор. 6. End stop.

7. Винт. 7. Screw.

8. Фланец. 8. Flange.

9. Головка под ключ. 9. Turnkey head.

10. Упор для фиксации прижима в положении, когда заготовка не закреплена. 10. An emphasis for fixing a clip in a position when the workpiece is not fixed.

11. Упор для фиксации прижима в положении, когда заготовка закреплена. 11. An emphasis for fixing a clip in position when the workpiece is fixed.

12. Стопорный винт. 12. Locking screw.

13. Заготовка. 13. Procurement.

Предлагаемое устройство (фиг. 1,2) включает корпус 1, в цилиндрической полости которого с возможностью осевого перемещения установлен цилиндрический Г-образный зажимной элемент 2, с прижимом 3. В полости зажимного элемента 2 расположена пружина сжатия 4, поджимающая его к зафиксированному штифтом 5 торцевому упору 6 винта 7, проходящего через центральное отверстие зажимного элемента 2 и резьбовой частью входящего в резьбовое отверстие корпуса 1. Винт 7 снабжен фланцем 8 и головкой под ключ 9. The proposed device (Fig. 1,2) includes a housing 1, in a cylindrical cavity of which axially displaceable, a cylindrical L-shaped clamping element 2 is installed, with a clamp 3. A compression spring 4 is located in the cavity of the clamping element 2, pressing it against a fixed pin 5 the end stop 6 of the screw 7 passing through the Central hole of the clamping element 2 and the threaded part of the housing 1 entering the threaded hole. The screw 7 is equipped with a flange 8 and a turnkey head 9.

Таким образом зажимной элемент 2 расположен между торцевым упором 6 и фланцем 8. Причем высота цилиндрического зажимного элемента 2 меньше осевого размера между торцевым упором 6 и фланцем 8 на величину рабочего зазора, определяемого исходя из условий обеспечения нормальной работоспособности прихвата и составляющего, например, 0,5. ..2,0 мм. В корпусе 1 выполнены упоры 10 и 11, оформленные в виде специального выреза и служащие для ограничения поворота зажимного элемента 2 относительно корпуса 1 в рабочем и нерабочем положении. Thus, the clamping element 2 is located between the end stop 6 and the flange 8. Moreover, the height of the cylindrical clamping element 2 is less than the axial size between the end stop 6 and the flange 8 by the size of the working gap, determined on the basis of the conditions for ensuring normal operability of the stick and component, for example, 0, 5. ..2.0 mm. In the housing 1 there are stops 10 and 11, designed in the form of a special cut-out and serving to limit the rotation of the clamping element 2 relative to the housing 1 in the working and non-working position.

Вид, размеры и жесткость пружины сжатия 4 определяются особенностями функционирования прихвата. Пружина может быть любой конструкции, например спиральной, тарельчатой, прорезной или в виде волнистой пружинной шайбы, как это показано на фиг. 1 и 2. The type, size and rigidity of the compression spring 4 are determined by the features of the functioning of the stick. The spring may be of any design, for example a spiral, disk, slot, or in the form of a wavy spring washer, as shown in FIG. 1 and 2.

В верхней части корпуса 1 Г-образного прихвата предусмотрен стопорный винт 12, предохраняющий винт 7 от полного вывинчивания и выпадения вместе с зажимным элементом 2, пружиной 4 и торцевым упором 6 из корпуса 1. A locking screw 12 is provided in the upper part of the housing 1 of the L-shaped tack, protecting the screw 7 from completely unscrewing and falling out together with the clamping element 2, the spring 4 and the end stop 6 from the housing 1.

Место сопряжения фланца 8 и зажимного элемента 2 выполнено в виде замка, предохраняющего внутреннюю полость зажимного элемента от попадания стружки и технологической жидкости. Г-образный прихват крепится на базовой плите приспособления (на фиг. 1 и 2 не показана) любым известным способом таким образом, чтобы в рабочем положении прижим 3 находился над закрепляемой поверхностью заготовки 13, а в нерабочем - полностью открывал доступ к ней. The interface between the flange 8 and the clamping element 2 is made in the form of a lock protecting the internal cavity of the clamping element from ingress of chips and process fluid. The L-shaped grip is attached to the base plate of the device (not shown in FIGS. 1 and 2) in any known manner so that in the working position, the clamp 3 is above the fixed surface of the workpiece 13, and in the non-working position it completely opens access to it.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

В исходном положении (см. фиг. 1), после установки очередной заготовки 13, ключ предельного момента, установленный в шпинделе станка с ЧПУ (на фиг. 1 и 2 не показаны), по программе подводится к головке 9 винта 7 и сопрягается с ней. Далее вращением шпинделя по часовой стрелке винт 7 начинает ввинчиваться в резьбовое отверстие корпуса 1. In the initial position (see Fig. 1), after the installation of the next workpiece 13, the torque limit key installed in the spindle of the CNC machine (not shown in Figs. 1 and 2) is fed to the head 9 of screw 7 and mates with it according to the program . Then, by rotating the spindle clockwise, screw 7 begins to be screwed into the threaded hole of the housing 1.

В результате действия момента трения, возникающего между торцевым упором 6 и торцом зажимного элемента 2, последний увлекается в направлении вращения винта 7 и поворачивается до касания прижима 3 с упором 11. При этом прижим 3 останавливается в рабочей зоне над закрепляемой заготовкой 13. As a result of the action of the friction moment arising between the end stop 6 and the end face of the clamping element 2, the latter is carried away in the direction of rotation of the screw 7 and rotates until the clamp 3 touches the stop 11. In this case, the clamp 3 stops in the working area above the workpiece 13 to be fixed.

При необходимости торцевой упор 6 дополнительно снабжается прокладкой из фрикционного материала или его рабочая поверхность выполняется в форме, способствующей повышению момента трения между торцевым упором 6 и торцом зажимного элемента 2. If necessary, the end stop 6 is additionally equipped with a friction material gasket or its working surface is made in a form that contributes to an increase in the friction moment between the end stop 6 and the end face of the clamping element 2.

Последующее вращение винта 7 заставляет перемещаться зажимной элемент 2 до касания прижима 3 и заготовки 13. Далее зажимной элемент 2 прекращает осевое перемещение, а винт 7 продолжает ввинчиваться в резьбовое отверстие корпуса 1 и перемещает тем самым торцевой упор 6 и фланец 8 относительно зажимного элемента 2. Это ведет к сжатию пружины 4 и уменьшению величины осевого зазора между торцом зажимного элемента 2 и фланцем 8, причем образуется и начинает увеличиваться осевой зазор между другим торцом зажимного элемента 2 и торцевым упором 6. Процесс продолжается пока фланец 8 не коснется торца зажимного элемента 2 (см. фиг. 2). The subsequent rotation of the screw 7 causes the clamping element 2 to move until it touches the clamp 3 and the workpiece 13. Next, the clamping element 2 stops axial movement, and the screw 7 continues to be screwed into the threaded hole of the housing 1 and thereby moves the end stop 6 and the flange 8 relative to the clamping element 2. This leads to compression of the spring 4 and a decrease in the axial clearance between the end face of the clamping element 2 and the flange 8, and the axial clearance between the other end of the clamping element 2 and the end stop 6 is formed and begins to increase. c continues until the flange 8 touches the end face of the clamping element 2 (see Fig. 2).

Дальнейшее завинчивание винта 7 ведет к возрастанию сил закрепления заготовки 13. Когда силы закрепления достигают расчетного значения, момент сопротивления завинчиванию достигает величины, при которой срабатывает муфта ключа предельного момента, воздействующего на головку 9 винта 7. После закрепления заготовки ключ предельного момента переносится автооператором из шпинделя в инструментальный магазин, в шпиндель устанавливается необходимый инструмент и начинается обработка заготовки. Further screwing of screw 7 leads to an increase in the fastening forces of the workpiece 13. When the fastening forces reach the calculated value, the moment of resistance to screwing reaches the value at which the clutch of the torque limit key acts on the head 9 of screw 7. After fixing the workpiece, the limit torque key is transferred by the auto operator from the spindle in the tool magazine, the necessary tool is installed in the spindle and processing of the workpiece begins.

В процессе выполнения комплексной операции обработки, когда возникает необходимость обеспечения доступности закрытой прихватом поверхности или при необходимости перезакрепления, а также окончательного раскрепления заготовки после обработки, ключ предельного момента вновь устанавливается автооператором в шпиндель станка и по программе сопрягается с головкой 9 винта 7. In the process of performing a complex processing operation, when it becomes necessary to ensure the availability of a surface covered by a tack or if necessary, re-fastening, as well as the final unfastening of the workpiece after processing, the limit torque key is again installed by the auto-operator in the machine spindle and, according to the program, is mated to the screw head 9.

Далее вращением шпинделя против часовой стрелки винт 7 вывинчивается из резьбового отверстия корпуса 1. Это ведет к осевому перемещению зажимного элемента 2, находящегося под действием пружины 4, и к раскреплению заготовки 13. Далее винт 7 продолжает вывинчиваться из корпуса 1, что вызывает возникновение и дальнейшее увеличение осевого зазора между торцом зажимного элемента 2 и фланцем 8, причем величина осевого зазора между другим торцом зажимного элемента 2 и торцевым упором 6 начинает уменьшаться. Процесс продолжается до касания торцевого упора 6 с торцом зажимного элемента 2. Then, by rotating the spindle counterclockwise, the screw 7 is unscrewed from the threaded hole of the housing 1. This leads to the axial movement of the clamping element 2, which is under the action of the spring 4, and to the workpiece 13. The screw 7 continues to be unscrewed from the housing 1, which causes further the increase in the axial clearance between the end face of the clamping element 2 and the flange 8, and the magnitude of the axial clearance between the other end of the clamping element 2 and the end stop 6 begins to decrease. The process continues until the end stop 6 touches the end of the clamping element 2.

В результате действия возрастающего момента трения между торцевым упором 6 и торцом зажимного элемента 2 последний увлекается в направлении вращения винта 7 и поворачивается до касания прижима 3 с упором 10. При этом прижим 3 останавливается в нерабочей зоне, полностью открывая доступ к закрытой им ранее поверхности, которая может быть легко обработана (предварительно нужно закрепить заготовку в другом месте), или же заготовка может быть выгружена из приспособления с помощью манипулятора, если обработка завершена. As a result of the action of the increasing friction moment between the end stop 6 and the end face of the clamping element 2, the latter is carried away in the direction of rotation of the screw 7 and rotates until the clamp 3 touches the stop 10. In this case, the clamp 3 stops in the non-working zone, completely opening up access to the surface that was previously closed to it, which can be easily processed (you must first fix the workpiece in another place), or the workpiece can be unloaded from the device using the manipulator, if the processing is completed.

Положительный эффект от применения предлагаемой конструкции обеспечивается за счет автоматизации процесса закрепления и раскрепления детали. Кроме того, использование нескольких поочередно отводимых Г-образных прихватов повышает доступность поверхностей заготовки, что увеличивает эффективность ее комплексной обработки на многоцелевых станках. A positive effect from the application of the proposed design is ensured by automating the process of fixing and unfastening the part. In addition, the use of several alternately diverted L-shaped tacks increases the availability of the workpiece surfaces, which increases the efficiency of its complex processing on multi-purpose machines.

В настоящее время изготовлен опытный образец предлагаемого Г-образного прихвата, который прошел успешное лабораторное испытание. Currently, a prototype of the proposed L-shaped stick is made, which has passed a successful laboratory test.

Claims

An L-shaped grip comprising a housing with stops to limit rotation located in its cylindrical cavity with the possibility of axial movement of the cylindrical clamping element with the clamp, a screw installed in the Central hole of the clamping element in contact with the latter through the flange and interacting with the threaded hole of the housing, and a compression spring located in the cavity of the clamping element, characterized in that it is equipped with an end stop fixed on the screw, and the compression spring is located between the clamp a distinct element and a screw flange, while the axial dimension between the last and end stops is greater than the height of the clamping element by the size of the working gap.