SE526258C2 - Kraftförstärkare för maskinspindel med samverkande kilar - Google Patents

Description

o o OI o 00 o o o 0 I o O con lo 'I .DUO OI Ü Ü Ö I D U Û I C I I I Û I I n; oc nu e.. 10 20 25 30 35 526 258 q. un o I. ' .

I q 9 t nu o ooonon n c ooøaoo o gon u o . nu ', oo 0 , q an 2 Ett ytterligare syfte med föreliggande uppfinning är att samtliga uppsättningar kilar i kraftförstärkaren skall i lika stor utsträckning vara delaktiga i den kraftförstärkande funktionen. Ännu ett syfte med föreliggande uppfinning är att minska det radiella utrymmesbehovet för kraftförstärkaren, vilket leder till en mindre diameter hos maskinspindeln och medger högre rotationshastighet för densamma. Åtminstone det primära syftet med föreliggande uppfinning realiseras medelst en fastspänningmekanism som erhållit de i det efterföljande självständiga patentkravet 1 angivna särdragen. Föredragna utföringsformer av uppfinningen är definierade i de osjälvständiga patentkraven.

Kort beskrivning av ritningarna Nedan kommer ett exempel på känd teknik samt en utföringsform av uppfinningen att beskrivas med hänvisning till de bifogade ritningarna, där: Fig A. visar en maskinspindel enligt känd teknik, varvid en kraftförstärkare enligt känd teknik ingår i maskinspindeln; Fig 1 visar en maskinspindel med en kraftförstärkare enligt föreliggande uppfinning, varvid maskinspindeln även innefattar en nyutvecklad gasfjäder; Fig 2 visar i detalj väsentliga komponenter hos kraftförstärkaren i utgångsläge; Fig 3 visar separat två i kraftförstärkaren ingående kilar; Fig 4 visar i detalj de väsentliga komponenterna hos kraftförstärkaren i ett mellanliggande läge; Fig 5 'visar i detalj de väsentliga komponenterna hos kraftförstärkaren i ett läge där kraften stegras; och Fig 6 visar en detalj av en i kraftförstärkaren ingående dragstàng.

Detaljerad beskrivning av känd teknik samt en föredragen utföringsfonm av uppfinningen Den i Fig A visade maskinspindeln innefattar ett hölje B, vilket år rotationssymmetriskt med avseende på en längsgående centrumaxel C-C hos maskinspindeln. Höljet B oo anno nu I O Q 0 0 0 Û I Q 0 0 u c 0 o oo on oo p 10 15 20 25 35 526 258 oo o oc n o 0 ua oo anoo . o 0 nu 0 3 uppvisar en invändig, genomgående kanal D, vilken har ett cirkulärcylindriskt tvärsnitt och är symmetrisk med avseende pà centrumaxeln C-C, dvs centrumaxeln C-C utgör även centrumaxel för kanalen D, vilken uppvisar varierande tvärsnitt utefter sin längd för att möjliggöra montering av de olika i maskinspindeln ingående komponenterna. I kanalen D är anordnad en i maskinspindeln ingående fastspänningsmekanism som består av en gasfjâder E, en kraftförstärkare F samt ett fastspänningsorgan G, varvid kraftförstärkaren F är belägen mellan gasfjädern E och fastspänningsorganet G. Såsom framgår av Fig A är en första dragstång H hos gasfjädern E och en andra dragstång I hos kraftförstärkaren F inbördes förbundna medelst ett gängförband J, vilket således är beläget mellan gasfjädern E och kraftförstärkaren F.

Den i Fig l visade maskinspindeln innefattar ett hölje 1, vilket är rotationssymmetriskt med avseende på en längsgående centrumaxel C-C hos maskinspindeln. Höljet 1 uppvisar en invändig, genomgående kanal 3, vilken har ett i huvudsak cirkulärcylindriskt tvärsnitt och är symmetrisk med avseende på centrumaxeln C-C, dvs centrumaxeln C-C utgör även centrumaxel för kanalen 3, vilken uppvisar varierande tvärsnitt utefter sin längd för att möjliggöra montering av de olika i maskinspindeln ingående komponenterna. I kanalen 3 är anordnad en i maskinspindeln ingående fastspänningsmekanism som består av en gasfjäder 5, en kraftförstärkare 7 samt ett fastspänningsorgan 9, varvid kraftförstärkaren 7 är belägen mellan gasfjädern S och fastspànningsorganet 9.

Gasfjädern 5 innefattar ett hus 6 med ett gavelparti 8, vid gasfjâderns 5 vänstra ände i Fig 1.

Såsom framgår av Fig l sträcker sig en i ett stycke utförd första dragstång 10 från gasfjäderns 5 högra ände till området för kraftförstârkaren 7. Därvid är den första dragstångens 10 vänstra ände i Fig 1 upptagen i en axiellt sig sträckande urtagning 4 hos en andra dragstång 11, relativ vilken den första dragstängen 10 kan röra sig i sin längdriktning en begränsad sträcka. En mellan den första dragstångens 10 vänstra ände och en urtagning hos den andra dragstàngen 11 anordnad fjäder 12 dämpar denna rörelse. När den första dragstången 10 förskjuts åt vänster i Fig l kommer 10 20 25 30 35 526 258 4 fjädern 12 att skjuta den andra dragstången 11 likaså åt vänster innan flänsen 17 hos den första dragstången 10 kommer i kontakt med den andra dragstången 11. Vid sin vänstra ände i Fig 1 uppvisar den andra dragstången 11 en hangänga 13, vilken samverkar med en hongänga 14 hos ett aktiveringsorgan 15 hos fastspänningsorganet 9. Hangängan 13 och hongângan 14 bildar således ett första gängförband. Den andra dragstången 11 ingår i kraftförstärkaren 7 och både den andra dragstången 11 och aktiveringsorganet 15 är axiellt förskjutbara i kanalen 3 hos höljet 1.

Fastspänningsorganet 9 innefattar även segment 16, vilka i en inledande fas av montering eller demontering av ett verktyg är stationära relativt höljet 1 i dess längdriktning.

Dessa segment 16 påverkas av aktiveringsorganet 15 när detta förskjuts axiellt i kanalen 3, varvid segmentens 16 fria ändar rör sig i radiell och axiell led och effektuerar fastspänning av en verktygskoppling, exempelvis av typen Coromant Capto®.

Detta är känd teknik som därför ej beskrivs i detalj.

Såsom framgår av Fig 1 år den första dragstàngen 10 försedd med en flâns 17 i det område av den första dragstången 10 som befinner sig mellan gasfjädern 5 och kraftförstärkaren 7. Vid det i Fig 1 visade läget av maskinspindeln har flänsen 17 kommit till anliggning mot den vänstra änden av gasfjädern 5. Vid sin passage genom gasfjäderns 5 vänstra ände i Fig 1 är den första dragstången 10 avtätad på konventionellt sätt.

I området för gasfjäderns 5 högra ände i Fig 1 är den första dragstången 10 försedd med en hangänga 18, vilken samverkar med en hongänga 19 hos en i gasfjädern 5 ingående kolv 20, vilken är förskjutbar relativt huset 6 hos gasfjädern 5. Därvid är kolven 20 på konventionellt sätt avtätad mot huset 6, varvid huset 6 och kolven 20 definierar ett invändigt utrymme 21 hos gasfjädern 5, i vilket utrymme ett gasmedium, normalt kvävgas, är inneslutet. Gasmediet har ett tryck som är högre än atmosfärstrycket.

Vid en jämförande studie av maskinspindeln enligt Fig A och Fig 1 framgår att maskinspindeln enligt Fig 1 har en mindre längd än den kända maskinspindeln enligt Fig A. Detta har åstadkommits genom att gängförbandet J respektive 18/19 mellan delarna hos dragstången H respektive 10 har olika 10 15 20 25 30 526 258 o o o o oo o 0 oo oooo oo o OCH' o Oo o o o o oo o: o o g g I I I I I OI? . , o o o o oooo o o o o o o o o o o o o oo oo o ooo :oo o 5 position i maskinspindeln. Därigenom har en förkortning av längden hos den första dragstàngen 10 àstadkommits jämfört med längden hos dragstàngen H. Det vid kolven 20 anordnade gängförbandet 18/19 har anordnats utan att denna del av den första dragstàngen 10 har behövt förlängas, dock har en smärre ökning av diametern gjorts i samband med anordnandet av gängförbandet 18/19. Denna ökning av diametern har dock ej någon betydelse i praktiken.

Maskinspindeln enligt föreliggande uppfinning innefattar även en kraftförstärkare 7, vilken kommer att beskrivas mer i detalj nedan med hänvisning till Fig 2-6.

Kraftförstärkaren 7 innefattar den utanför huset 6 hos gasfjädern 5 belägna delen av den första dragstàngen 10 samt den andra dragstàngen 11, vilka således är axiellt förskjutbara i kanalen 3 hos höljet 1. Kraftförstärkaren 7 innefattar även ett antal uppsättningar av samverkande kilar, varvid kraftförstärkaren 7 innefattar tre sådana uppsättningar som är jämt fördelade utefter omkretsen av den invändiga kanalen 3.

Varje uppsättning samverkande kilar hos kraftförstärkaren 7 innefattar en första kil 22 samt en andra kil 23, varvid dessa kilar 22 och 23 är anordnade i en tillhörande försänkning 24 i den första dragstàngen 10.

Därigenom reduceras det radiella utrymmesbehovet för varje uppsättning kilar 22, 23. “ I Fig 3 visas kilarna 22 och 23 separat. Den första kilen 22 uppvisar en första glidyta 31, en andra glidyta 32, en tredje glidyta 33 och en fjärde glidyta 34, varvid den fjärde glidytan 34 är belägen i papperets plan i Fig 3.

Samtliga dessa glidytor är företrädesvis plana. De inbördes vinklarna mellan närliggande glidytor är företrädesvis trubbiga. Den andra kilen 23 uppvisar en femte glidyta 35 och en sjätte glidyta 36, varvid dessa bàda glidytor 35, 36 företrädesvis är plana. Den inbördes vinkeln mellan dessa glidytor 35, 36 är företrädesvis trubbig. Den andra kilen 23 uppvisar även en första stödyta 41 och en andra stödyta 42, varvid dessa stödytor 41, 42 i den visade utföringsformen har en utsträckning vinkelrätt mot varandra. Den andra kilen 23 uppvisar även en sidoyta 43 med en inskärning 44, varvid 10 15 20 25 30 35 526 258 6 sidoytan 43 generellt har en utsträckning tvärs de femte och sjätte glidytorna 35, 36. Företrädesvis uppvisar glidytorna och sidoytorna hos kilarna 22 och 23 en friktionsreducerande beläggning.

Den i kraftförstärkaren 7 ingående andra dragstången 11 är försedd med ett antal radiella spår 50, se Fig 6, varvid antalet spår 50 motsvarar antalet uppsättningar kilar, dvs en uppsättning kilar 22, 23 är upptagen i varje spår 50. Såsom framgår av Fig 6 har spåret 50 generellt en avlång form i den andra dragstångens 11 längdriktning och spåret 50 vidgar sig mot sin ena ände i axiell led av den andra dragstången ll, varvid den första kilen 22, vilken samverkar med denna ände av spåret 50 har en motsvarande form. Försänkningen 24 är även försedd med en vulst 51 på sin ena sidovägg, varvid denna vulst 51 är avsedd att samverka med inskärningen 44 hos den andra kilen 23. Dessutom uppvisar spåret 50 i området för sin vidgade ände en åttonde glidyta 58, vilken generellt har en utsträckning tvärs maskinspindelns centrumaxel C-C.

I kraftförstärkaren 7 ingår även ett mothåll 55 i form av en hylsa, vilken är anordnad i den invåndiga kanalen 3, varvid mothållet 55 anligger mot en klack 56 i den invändiga kanalen 3. Vid sin från klacken 56 vända ände uppvisar mothållet 55 en lutande, sjunde glidyta 57, vilken är avsedd att samverka med den första glidytan 31 hos den första kilen 22. Den första plana glidytan 31 och den sjunde plana glidytan 57 har en lutning av ca 45° mot maskinspindelns centrumaxel C-C. Mothället 55 är stationärt monterat i den invändiga kanalen 3, dvs mothållet 55 anligger permanent mot klacken 56.

Den ovan beskrivna kraftförstärkaren 7 fungerar på följande sätt. I Fig 2 visas kraftförstärkaren 7 i utgångsläge, varvid den andra dragstången 11 med sin fria ände anligger mot flänsen 17 hos den första dragstången 10. I detta läge är alltså den första dragstången 10 förskjuten maximalt åt vänster i Fig 2, varvid detta sker medelst en extern hydraulkolv (ej visad) eller dylikt, vilken ansätts mot den första dragstångens 10 högra ände, se Fig 1. Förskjutningen åt vänster av den andra dragstången ll sker mot verkan av det i gasfjâdern 5 inneslutna tryckmediet. Därvid är segmenten 16 i sina radiellt innersta lägen och ett önskat verktyg kan to 0 0 O av a on conz ao o o I o n n o sann nan n n u u c nu. un o 10 15 20 25 30 35 526 258 7 monteras på fastspänningsorganet 9. När den externa hydraulkolven avlägsnas eller medger den första dragstángen 10 att röra sig åt höger i Fig 2 kommer den i Fig 4 visade övergängsfasen att inledas. Därvid kommer den direkta anliggningen mellan den andra dragstàngen 11 och flänsen 17 hos den första dragstàngen 10 att upphöra. Förskjutningen åt höger i Fig 4 av den första dragstángen 10 medför att det sker en inbördes förskjutning av den andra plana glidytan 32 hos den första kilen 22 relativt den femte plana glidytan 35 hos den andra kilen 23. Den andra plana glidytan 32 hos den första kilen 22 och den femte plana glidytan 35 hos den andra kilen 23 har en lutning av ca 65° mot maskinspindelns centrumaxel C-C. Därvid kommer den första kilen 22 att röra sig radiellt utåt, vilket innebär att den första plana glidytan 31 hos den första kilen 22 kommer att förskjutas längs den sjunde plana glidytan 57 hos mothàllet 55 samtidigt som den fjärde plana glidytan 34 hos den första kilen 22 förskjuts relativt den åttonde plana glidytan 58 hos spåret 50 i den andra dragstàngen 11. Eftersom mothàllet 55 är stationàrt kommer den radiella förskjutningen utåt av den första kilen 22 att innebära att det sker en viss axiell förskjutning àt höger i Fig 4 av den andra dragstàngen 11.

En fortsatt relativförskjutning mellan den första kilen 22 och den andra kilen 23 innebär att samverkan mellan den andra plana glidytan 32 och den femte plana glidytan 35 upphör, varefter den tredje plana glidytan 33 hos den första kilen 22 kommer till samverkan med den sjätte plana glidytan 36 hos den andra kilen 23, se Fig 5. Därmed har själva kraftförstârkningsfasen inletts. Eftersom den tredje glidytan 33 och den sjätte glidytan 36 har en väsentligt mindre lutning relativt maskinspindelns centrumaxel C-C än den andra glidytan 32 och den femte glidytan 35 kommer relativförskjutningen mellan den tredje glidytan 33 och den sjätte glidytan 36 att generera en mindre radiell förskjutning utàt av den första kilen 22 vid motsvarande axiella förskjutning av den första dragstàngen 10 jämfört med den ovan beskrivna relativförskjutningen mellan den andra glidytan 32 och den femte glidytan 35. Detta medför en utväxling som resulterar i en kraftförstärkning, vad gäller den axiella kraft som pàförs musens 6 ooooan 0 nu 0000 OI .Q | a 0 I I c I I I Icon 000 0 o 0 I I 000 av I lt nu Ueno I 0 I 0 0 0 O 10 20 25 30 35 526 258 non non 0 n an 000 u o c 0 n o - Q q 0 0 a u u c I nos 0 u 0 I 0 I 1 0 0 U u 0 s o 0 I n 0 o c I Il en en 0 0000 sno 0 8 den andra dragstàngen 11, när det sker en övergång fràn samverkan mellan den andra glidytan 32 och den femte glidytan 35 till samverkan mellan den tredje glidytan 33 och den sjätte glidytan 36. Vid samverkan mellan den tredje glidytan 33 och den sjätte glidytan 36 sker överföringen av kraften till den andra dragstången pà motsvarande sätt, dvs den första glidytan 31 hos första kilen 22 samverkar med den sjunde glidytan 57 hos mothàllet 55 och den fjärde glidytan 34 hos den första kilen 22 överför den axiella kraften till den åttonde glidytan 58 hos den andra dragstàngen ll.

Generellt gäller att de inbördes samverkande glidytorna 32 och 35 respektive 33 och 36 hos de samverkande kilarna 22, 23 är parallella med varandra, varigenom säkerställs en fullgod ytkontakt. Även den första glidytan 31 hos den första kilen 22 är parallell med den sjunde glidytan 57 hos mothàllet 55.

Vid studium av Fig 6 inses att den samverkande utformningen av spàrets 50 vidgade del och koniciteten hos den första kilen 22 gör att kilen 22 ej kan förskjutas axiellt utan enbart radiellt relativt den andra dragstàngen ll. När det gäller den andra kilen 23 är den såsom ovan påpekats försedd med en inskärning 44 som i monterat läge av den andra kilen 23 samverkar med en vulst 51 hos försänkningen 24.

Därigenom säkerställs att den andra kilen 23 följer med den första dragstàngen 10 när denna rör sig fràn läget enligt Fig 5 till läget enligt Fig 2.

Tänkbara modifikationer av uppfinningen Vid den ovan beskrivna utföringsformen är den första dragstàngen 10 och kolven 20 förbundna medelst ett gängförband. Emellertid kan man inom ramen för föreliggande uppfinning även tänka sig alternativa sätt att demonterbart förbinda den första dragstàngen 10 och kolven 20, varvid i exemplifierande och ej begränsande syfte kan nämnas en bajonett koppling, varvid denna läses i sammankopplande läge med exempelvis någon typ av làsskruv.

Det är inte heller nödvändigt att gängförbandet är beläget i anslutning till kolven 20 utan i män av utrymme kan 10 U 20 25 30 35 526 258 9 gängförbandet exempelvis vara beläget pà ett mellanliggande område av den första dragstàngen 10.

Lista över hänvisningsbeteckningar B Hölje D Kanal E Gasfjäder F Kraftförstärkare G Fastspânningsorgan H Första dragstàng I Andra dragstàng J Gängförband K Hus L Stopporgan 1 Hölje 3 Genomgående kanal 5 Gasfjáder 7 Kraftförstärkare 8 Gavelparti 9 Fastspänningsorgan 10 Första dragstàng 11 Andra dragstàng 12 Fjäder 13 Hangànga 14 Hongänga 15 Aktiveringsorgan 16 Segment 17 Flâns 18 Hangànga 19 Hongänga 20 Kolv 21 Invändigt utrymme 22 Första kil 23 Andra kil 24 Försänkning 31 Första glidyta 32 Andra glidyta 33 Tredje glidyta 34 Fjärde glidyta 10 15 35 36 41 42 43 44 50 51 55 56 57 58 526 258 10 Femte glidyta Sjätte glidyta Första stödyta Andra stödyta Sidoyta Inskärning Radiella spår Vulst Mothàll Klack Sjunde glidyta Åttonde glidyta

Claims (7)

10 15 20 25 30 35 40 11 Patentkrav

1. Kraftförstärkare ingående i en maskinspindel med ett fastspänningsorgan (9), varvid kraftförstärkaren (7) innefattar delar av två dragstänger (10, 11), av vilka den ena (ll) är förbunden med fastspänningsorganet (9), att kraftförstärkaren (7) även innefattar ett antal uppsättningar av samverkande kilar (22, 23), (32 och 35, 33 och 36) (22, 23) är plana och parallella med varandra, och att (22) k ä n n e t e c k n a d av att den ena ytterligare glidytan (31) (57) ingående mothåll (55), och att den andra ytterligare glidytan varvid inbördes samverkande glidytor hos de samverkande kilarna ytterligare glidytor (31, 34) hos den ena kilen är plana, samverkar med en glidyta hos ett i kraftförstärkaren (34) samverkar med en glidyta (58) hos ett radiellt spår (50) i den andra dragstången (11).

2. Kraftförstärkare enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att glidytorna är försedda med en friktionsreducerande beläggning.

3. Kraftförstärkare enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d (22, av att antalet uppsättningar samverkande kilar 23) är tre.

4. Kraftförstärkare enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att de inbördes vinklarna mellan närliggande glidytor (31 och 31, 32 och 33, 35 och 36) hos kilarna (22, 23) är trubbiga.

5. Kraftförstärkare enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att de i en uppsättning ingående kilarna (22, 23) är anordnade i en tillhörande försänkning (24) i den första dragstången 10.

6. Kraftförstärkare enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att den andra dragstången är försedd med ett radiellt sig sträckande spår (50) för varje (22, 23), (50) ena ände vidgar sig i axiell led av den andra dragstången uppsättning kilar att spåret i området för sin 5 :z 6 2 5 a - *fiš- . -z 12 .U . N . . (11), och att den ena kilen (22) har en mot denna vidgning komplementär form, vilket innebär att nämnda kil (22) enbart kan förskjutas radiellt i spåret (50).

7. Kraftförstärkare enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d av att försänkningen (24) är försedd med en vulst (51), vilken är avsedd att samverka med en inskärning (44) hos den andra kilen (23).