Устройство соединения модулей

 

Изобретение относится к станкостроению, в частности к устройствам для соединения модулей. Устройство состоит из базового модуля 1 и присоединяемого модуля 5, соединение которых происходит посредством кулачка. Модуль 5 содержит конический хвостовик 6, в котором выполнено радиальное отверстие с поверхностями 22 и 23. В конический хвостовик 6 модуля 5 установлен распорный элемент 9. Кулачок взаимодействует последовательно с поверхностями 22, 23 радиального отверстия, распорным элементом 9 и упорный поверхностью 21, выполненной в радиальном отверстии. 3 з.п. ф-лы, 14 ил.

Изобретение относится к устройствам соединения модулей, преимущественно для инструментальных блочных систем многоцелевых станков.

Известны устройства соединения модулей с креплением боковыми винтами, где расточка базового модуля охватывает хвостовик присоединяемого модуля и поджимает к его торцу посредством ввинчивае- мого в радиальное отверстие корпуса винта, коническая головка которого взаимодействует с поверхностью конического углубления, выполненного в устанавливаемой в хвостовике вставке, эксцентричного относительного отверстия под винт. Для повышения жесткости конструкции в стенке отверстия державки соосно с винтом выполнено обращенное к нему коническое углубление, а в хвостовике корпуса - поперечное отверстие под вставку, на одном из торцов которой расположено коническое углубление, а другой выполнен в виде конуса, взаимодействующего с поверхностью коничес- кого углубления державки.

Недостатком данных устройств является невысокая жесткость фиксации соединяемых модулей при относительно высокой сложности конструкции.

Известно также соединение модулей с радиальным креплением [1], где соединение двух модулей базового и присоединяемого происходит при помощи тяги с конической поверхностью и ввернутой по резьбе в присоединяемый модуль, двух клиновидных сухарей, взаимодействующих с конической поверхностью тяги и винта, с разными направлениями (правая-левая) резьб, приводящего в движение сухари.

Недостатком данного устройства является относительная сложность конструкции, низкое быстродействие и удобство сборки-разборки модулей из-за большого количества деталей и отсутствия выталкивающего механизма при разборке модулей.

Известно также устройство соединения модулей с радиальным креплением [2] , где соединение двух модулей - базового и присоединяемого происходит при помощи винта с коническим наконечником и взаимодействующего с шариками, которые в свою очередь деформируют упругий хвостовик присоединяемого модуля и тем самым происходит базирование и крепление модулей.

Недостатком данного устройства является относительная сложность конструкции при относительно низких жесткости и быстродействии сборки модулей, заключающихся в том, что соединение имеет достаточно большое количество деталей.

Тянущие элементы (шарики), которые предназначены и для создания жесткости при взаимодействии с эластичным хвостовиком, работают параллельно, т.е. подтягивают при соединяемый модуль и взаимодействуют с упругим хвостовиком одновременно, в результате чего возможно заклинивание в сопрягаемых конусных поверхностях при недостаточно достигнутой жесткости на торцах модулей. Причем из-за радиального расположения заклинивающего винта усилие зажима, а следовательно и жесткость соединяемых модулей, зависит от центробежных сил при их работе. Отсутствие выталкивающего механизма в соединении модулей при разборке снижают быстродействие их сборки.

Целью изобретения является упрощение конструкции, повышение жесткости и быстродействия сборки модулей.

Это достигается тем, что на хвостовике присоединяемого модуля выполнена упорная поверхность, а распорный элемент выполнен в виде пробки и сопряжен с упругим хвостовиком по клиновой поверхности. Соединительный элемент модулей выполнен в виде кулачка с профильными поверхностями, последовательно взаимодействующими с отверстиями присоединяемого модуля, распорным элементом и упорной поверхностью, служащей для выталкивания присоединяемого модуля при разборке модулей.

На фиг. 1 и 2 показано устройство, общий вид в исходном положении - разрез; на фиг. 3-5 - фрагменты положений модулей; на фиг. 6 - кулачок; на фиг. 7 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 8 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 9 - разрез В-В на фиг. 1; на фиг. 10 - разрез Г-Г на фиг. 1; на фиг. 11 - развертка рабочих поверхностей кулачка по образующей; на фиг. 12 - разрез Д-Д на фиг. 5; на фиг. 13 - вид по стрелке Е на фиг. 3; на фиг. 14 - вариант исполнения шарнира кулачка.

В корпусе базового модуля 1 выполнена полость с посадочным коническим отверстием 2, открытым на базирующий торец 3, на который опирается базирующим торцом 4 другой присоединяемый модуль 5. Модуль 5 имеет эластичный хвостовик 6 с отверстием 7 и входящим конической поверхностью 8 в посадочное отверстие 2 базового модуля 1. Наружный диаметр хвостовика 6 имеет по меньшей мере в одном из сечений диаметр не менее диаметра посадочного отверстия 2.

В отверстие 7 установлен распорный элемент 9 (в виде пробки) который сопряжен с ним по клиновой поверхности 10, например по конической резьбе с небольшим углом α (фиг. 12). Распорный элемент 9 содержит криволинейную поверхность 11, выполненную по дуге окружности. Для соединения модулей 1 и 5 служит кулачок 12, содержащий две шарнирные поверхности 13 и 14, взаимодействующие с соответствующими отверстиями 15 и 16, выполненными в модуле 1, и четыре профильные поверхности 17 - 20.

Поверхность 17 служит для разъединения модулей 1 и 5 и фиксации кулачка 12 от его выпадения при возникновении центробежных сил от вращения модулей. Для этого в модуле 5 на хвостовике 6 выполнена упорная поверхность 21 в виде скоса возле отверстия 22, с которой взаимодействует поверхность 17. Поверхности 18 и 19 служат для выбора зазора Δ и обеспечивания натяга на торцах 3, 4, а также в сопряжении конических поверхностей 2 и 8 (первый пояс I-I контакта, фиг. 4) при взаимодействии с соответствующими отверстиями 22 и 23, выполненными в хвостовике 6. Поверхность 20 взаимодействует с поверхностью 11 распорного элемента 9 и служит для выбора углового зазора β между поверхностями 2, 8 и создания в них натяга F второй пояс II-II контакта, фиг. 5). Поверхность 11 выступает на расстояние δ по отношению к поверхностям 22 и 23. Для обхода выступа δ и беспрепятственного ввода кулачка 12 в отверстия модулей 1 и 5 на поверхности 19 кулачка 12 выполнено занижение профиля на угле поворота α₁. (фиг. 9).

Поверхности 18, 19 и 20 кулачка 12, на развертке обозначены: поверхность 18 - сплошной линией, поверхность 19 штрихпунктирной и поверхность 20 - пунктирной. Перечисленные поверхности имеют два угла подъема профиля λ и λ₁. Угол подъема λ выполнен на поверхностях 18 и 19 на угле α₁ и α₂ (фиг. 8), поворота кулачка 12 и служит для выбора зазора Δ между торцами 3 и 4. Угол подъема λ₁ выполнен на поверхностях 18, 19 и 20 на угле α₃ - α₂ (фиг. 8, 9) поворота кулачка 12 и служит для выбора углового зазора β и самоторможения кулачка 12. В связи с тем, что зазор β намного меньше зазора Δ (фиг. 2) угол λ₁ < λ. Угол λ₁соответствует расстоянию Δ₁, необходимому для выбора зазора β, и обеспечивает надежное самоторможение кулачка 12.

С целью подвода СОЖ в распорном элементе 9 содержится отверстие 24, а в кулачке 12 - канавка 25. Для передачи крутящего момента и улучшения удобства собираемости модулей 1 и 5 используется шпонка 26, которая может быть выполнена в виде штифта и служить одновременно фиксатором кулачка 12 (фиг. 14) при выполнении канавки 27 в кулачке 12. В связи с тем что кулачок 9 при вводе в отверстия модулей 1 и 5 должен быть сориентирован, на кулачке 9 и модуле 1 выполнены метки 28 и 29 соответственно. Метка 28 должна располагаться между метками 29. Для повышения удобства сборки модулей (обеспечения стабильного зазора Δ) может быть использован технологический щуп 30.

Предлагаемое устройство соединения модулей функционирует следующим образом.

В исходном положении модулей 1 и 5 (фиг. 2) между торцами 3 и 4 образуется зазор Δ, определяемый натягом поверхностей 2 и 8, а между поверхностями 2 и 8 - угловой зазор β.

При повороте кулачка 12 по часовой стрелке (фиг. 3) профиль кулачка 12 - поверхность 18 взаимодействует с поверхностью 22 хвостовика 6 присоединяемого модуля 5. После поворота кулачка 12 на угол α₁поверхность 19 также начинает взаимодействовать с поверхностью 23 хвостовика 6. При повороте кулачка 12 на угол α₂ выбирается зазор Δ. Между поверхностями 2 и 8 создается радиальный натяг F₁ (первый пояс контакта I-I фиг. 4) и торцовой натяг F₂.

После дальнейшего поворота кулачка 12 поверхность 20 начинает взаимодействовать с поверхностью 11 распорного элемента 9. В результате этого взаимодействия возникает усилие F на профиле резьбы 10, которое разлагается на осевое F_o и радиальное F_p. Радиальное усилие F_pдеформирует упругий хвостовик 6, увеличивая его в диаметральном размере. Этим выбирается угловой зазор β и между поверхностями 2 и 8 создается радиальный натяг F₃ (второй пояс II-II контакта), а торцовой натяг F₂увеличивается до F₄ из-за увеличения осевой силы F_o. Для симметричного распределения деформации резьба 10 делается многозаходной. При разборе модулей 1 и 5 кулачок 12 вращают в обратном (против часовой стрелки, фиг. 3) направлении. В результате взаимодействия поверхностей 17 с 21 присоединяемый модуль 5 выталкивается на расстояние Δ по отношению к модулю 1.

Экономическая эффективность предложенного технического решения заключается в снижении затрат на изготовление устройства соединения модулей, повышении быстродействия сборки и жесткости, а следовательно точности их сопряжения.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО СОЕДИНЕНИЯ МОДУЛЕЙ, содержащее базовый модуль с коническим посадочным отверстием, присоединяемый модуль с ответным коническим хвостовиком, в котором выполнено осевое отверстие, распорный элемент, размещенный в осевом отверстии присоединяемого модуля, и соединительный элемент, установленный в радиальных отверстиях, выполненных в базовом и присоединяемом модуле с возможностью взаимодействия с распорным элементом, отличающееся тем, что в радиальном отверстии присоединяемого модуля выполнена упорная поверхность для разъединения модулей и радиальной фиксации соединительного элемента, распорный элемент выполнен в виде пробки, а поверхности сопряжения распорного элемента и осевого отверстия присоединяемого модуля выполнены коническими, при этом соединительный элемент выполнен в виде кулачка с профильными поверхностями, расположенными с возможностью последовательного взаимодействия с поверхностью радиального отверстия присоединяемого модуля, распорным элементом и упорной поверхностью.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поверхности сопряжения распорного элемента и осевого отверстия присоединяемого модуля выполнены в виде конической резьбы с углом наклона не менее 10¹.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что коническая резьба выполнена многозаходной.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что упорная поверхность выполнена под углом к оси модулей.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14