PL189070B1

PL189070B1 - Turning chuck driving assembly

Info

Publication number: PL189070B1
Application number: PL99331554A
Authority: PL
Inventors: Maciej Szafarczyk
Original assignee: Politechnika Warszawska
Priority date: 1999-02-19
Filing date: 1999-02-19
Publication date: 2005-06-30
Also published as: PL331554A1

Abstract

1. The lathe chuck driving assembly consists of a body secured to a machine tool spindle, and a driving mechanism, which transforms rotary motion into axial-translational motion of the shifting coupler, which drives the chuck jaws. It is characterised in that the driving mechanism is constituted by an external bushing (8), connected through the internal driving thread to the internal bushing (13). The latter constitutes an extension of the connecting member (14), which drives the jaws. The disk springs (3) are mounted by means of the ring (7) to rotate on the external bushing (8). The external circumference of the springs is fitted into the cylindrical recess in the body (2).

Description

Przedmiotem wynalazku jest zespół napędowy uchwytu tokarskiego.The invention relates to a drive unit for a lathe chuck.

Uchwyty tokarskie mocujące przedmiot obrabiany do wrzeciona mogą być obsługiwane ręcznie lub automatycznie. W przypadku uchwytów automatycznych ruch szczęk uchwytu mocującego przedmiot jest napędzany zespołem przymocowanym do tylnego końca wrzeciona. Zespół ten, wirujący wraz z wrzecionem, wprowadza w ruch poosiowy łącznik przesuwny, najczęściej w postaci tulei, umieszczony w otworze wrzeciona. Poosiowy ruch tego elementu zamyka lub otwiera szczęki uchwytu tokarskiego.Lathe chucks securing the workpiece to the spindle can be operated manually or automatically. With automatic chucks, the movement of the workpiece chuck jaws is driven by an assembly attached to the rear end of the spindle. This assembly, rotating together with the spindle, causes an axial movement of the sliding connector, most often in the form of a sleeve, placed in the spindle bore. The axial movement of this element closes or opens the jaws of the lathe chuck.

Typowy zespół napędowy uchwytu tokarskiego składa się z hydraulicznego cylindra i tłoka oraz kolektora doprowadzającego do cylindra olej pod ciśnieniem, również w czasie wirowania. Wielkość siły mocującej przedmiot określa wielkość ciśnienia doprowadzanego oleju. Ze względu na niebezpieczeństwo otwarcia się uchwytu w przypadku awaryjnego zaniku ciśnienia oleju w zespole napędowym znajduje się tzw. zamek hydrauliczny. Jego zadaniem jest zamknięcie oleju znajdującego się w cylindrze w przypadku awaryjnego zaniku ciśnienia zasilającego. Kolektor jest elementem zużywającym się i wymagającym okresowych przeglądów. Ze względu na tarcie obracających się względem siebie elementów kolektor nagrzewa się w czasie wirowania wrzeciona, dlatego specjalnie wprowadza się w nim przecieki oleju w celu chłodzenia. Przecieki te powodują straty mocy nawet gdy niepotrzebne są ruchy tłoka w zespole napędowym. Kolektor ogranicza często dopuszczalną prędkość obrotową wrzeciona.A typical lathe chuck drive unit consists of a hydraulic cylinder and piston, and a manifold supplying pressurized oil to the cylinder, also during spinning. The size of the clamping force of the object determines the pressure of the supplied oil. Due to the risk of the handle opening in the event of an emergency loss of oil pressure, there is a so-called hydraulic lock. Its task is to close the oil in the cylinder in the event of an emergency loss of supply pressure. The collector is a consumable item that requires periodic inspections. Due to the friction of the rotating elements relative to each other, the collector heats up during the spinning of the spindle, therefore oil leaks are introduced into it for cooling purposes. These leaks cause power losses even when the piston movement in the drive unit is unnecessary. The collector often limits the permissible spindle speed.

Znane są także rozwiązania uchwytów napędzanych silnikiem elektrycznym przez przekładnię zamieniającą ruch obrotowy wirnika silnika na ruch postępowy. Zespół napędowy wraz z silnikiem i przekładnią mocowany jest do tylnego końca wrzeciona i wiruje wraz z nim. Siłę mocowania określa się przez zastosowanie odpowiednio wyregulowanego sprzęgła przeciążeniowego. Energię do silnika doprowadza się przez kolektor elektryczny, który jest elementem zużywającym się, wymagającym okresowych przeglądów i ograniczającym do189 070 puszczalną prędkość obrotową wrzeciona. Ze względów ekologicznych zmierza się obecnie do eliminowania napędów hydraulicznych z obrabiarek.There are also known solutions of holders driven by an electric motor through a gear that converts the rotational motion of the motor rotor into translational motion. The drive unit with the motor and gearbox is attached to the rear end of the spindle and rotates with it. The clamping force is determined by using an appropriately adjusted overload clutch. Energy is supplied to the engine through an electric collector, which is a consumable element that requires periodic inspection and limits the spindle speed to 189,070. For ecological reasons, there is currently an attempt to eliminate hydraulic drives from machine tools.

Z polskiego opisu patentowego nr 156314 znane jest rozwiązanie siłownika elektromechanicznego do uruchamiania uchwytów do mocowania przedmiotów obrabianych, w którym wałek napędowy osadzony jest współosiowo z wrzecionem obrabiarki i połączony sprzęgłem przeciążeniowym z łożyskowaną na nim tocznie ślimacznicą przekładni ślimakowej. Wałek ten sprzęgnięty jest za pośrednictwem sprzęgła elektromagnetycznego zębatego z wałkiem pośrednim, który połączony jest za pomocą sztywnego sprzęgła rozłącznego, ze śrubą ślizgową trapezową przekładni śrubowej ślizgowej łożyskowanej współosiowo w otworze wrzeciona obrabiarki. Przekładnia śrubowa połączona jest za pośrednictwem nakrętki z cięgnem przekazującym ruch postępowy do elementu uchwytu napędzającego szczęki. W rozwiązaniu tym umieszczenie wałków i sprzęgieł w osi wrzeciona uniemożliwia obróbkę przedmiotów z pręta a zmiana siły mocowania wymaga regulacji sprzęgła przeciążeniowego.Polish patent specification No. 156314 discloses an electromechanical actuator solution for activating holders for clamping workpieces, in which the drive shaft is mounted coaxially with the machine tool spindle and is connected by an overload clutch with a worm gear roller bearing on it. This shaft is coupled via an electromagnetic toothed clutch with the intermediate shaft, which is connected by means of a rigid disengaging clutch, with the trapezoidal slide screw of the sliding helical gear mounted coaxially in the machine tool spindle bore. The screw gear is connected by means of a nut with a tie which transmits the translational movement to the jaw driving element. In this solution, the placement of shafts and couplings in the spindle axis prevents machining of objects from the bar, and changing the clamping force requires adjustment of the overload clutch.

Zespół napędowy według wynalazku, zaopatrzony w korpus mocowany do wrzeciona obrabiarki i mechanizm napędowy zamieniający ruch obrotowy na ruch postępowy poosiowy przesuwnego łącznika napędzającego szczęki uchwytu, charakteryzuje się tym, że mechanizm napędowy stanowi zewnętrzna tuleja połączona poprzez wewnętrzny gwint napędowy z wewnętrzną tuleją, która jest przedłużeniem łącznika napędzającego szczęki. Na zewnętrznej tulei osadzone są obrotowo, za pośrednictwem pierścienia, sprężyny talerzowe. Sprężyny te umieszczone zewnętrznym obwodem w cylindrycznym wybraniu w korpusie.The drive unit according to the invention, provided with a body attached to the machine tool spindle and a drive mechanism that converts the rotary motion into an axial translational movement of the sliding connector driving the jaws of the chuck, characterized in that the drive mechanism is an external sleeve connected by an internal drive thread with an internal sleeve, which is an extension an adapter that drives the jaws. Disc springs are rotatably mounted on the outer sleeve, via a ring. These springs are positioned by their outer circumference in a cylindrical recess in the body.

W korzystnym wykonaniu zespołu pierścień ułożyskowany jest ślizgowo na zewnętrznej tulei pomiędzy tocznymi elementami zaciskowymi napiętymi nakrętką poprzez osadzone na zewnętrznej tulei koło zębate i przekładkę, zaś cylindryczne wybranie w korpusie zakończone jest nakrętką napinającą wstępnie sprężyny talerzowe. Ponadto wewnętrzna tuleja posiada wypust wchodzący we wzdłużny rowek elementu pośredniego łączącego wrzeciono z korpusem zespołu napędowego.In a preferred embodiment of the assembly, the ring is slidingly mounted on the outer sleeve between the rolling clamping elements tightened by a nut by a gear wheel and a spacer mounted on the outer sleeve, and the cylindrical recess in the body ends with a nut that pre-tension disc springs. Moreover, the inner sleeve has a projection projecting into the longitudinal groove of the intermediate element connecting the spindle with the body of the drive unit.

Zespół napędowy według wynalazku ma prostą konstrukcję pozwalającą na uzyskanie prostego (zwłaszcza w przypadku tokarek ze sterowanym numerycznie obrotem wrzeciona - z osią C) układu mocowanego do typowego wrzeciona, zapewniającego uzyskanie żądanej siły zacisku szczęk i utrzymanie tej siły po odłączeniu napędu elektrycznego, zabezpieczając przed awaryjnym otwarciem uchwytu w przypadku przerwy w dopływie energii. Nie ma przy tym ograniczeń w stosunku do maksymalnej prędkości obrotowej wrzeciona.The drive unit according to the invention has a simple structure that allows to obtain a simple (especially in the case of lathes with numerically controlled spindle rotation - with the C axis) system attached to a typical spindle, ensuring the required jaw clamping force and maintaining this force after disconnecting the electric drive, preventing emergency opening the handle in the event of a power cut. There are no restrictions to the maximum spindle speed.

Wynalazek uwidoczniony jest w przykładzie wykonania na rysunku, przedstawiającym zespół napędowy uchwytu mocującego przedmiot w przekroju podłużnym.The invention is illustrated in the embodiment on the drawing showing the drive unit of the object fastening device in longitudinal section.

Do elementu pośredniego 1, przymocowanego do tylnej części wrzeciona tokarki przymocowany jest korpus 2 mechanizmu zespołu napędowego, w którym znajdują się sprężyny talerzowe 3 napięte wstępnie nakrętką 4 poprzez tuleję 5. Nakrętka 4 jest zabezpieczona przed odkręceniem śrubą 6. Sprężyny talerzowe 3 obejmują pierścień 7 łożyskowany na zewnętrznej tulei 8 promieniowo ślizgowo pomiędzy tocznymi elementami zaciskowymi 9 napiętymi nakrętką 10 poprzez koło zębate 11 i przekładkę 12. Zewnętrzna tuleja 8 jest połączona napędowym gwintem wewnętrznym z wewnętrzną tuleją 13, która jest przedłużeniem łącznika 14, w kształcie tulei, napędzającego szczęki uchwytu tokarskiego. Do pomiaru przemieszczenia elementów mechanizmu zastosowano nieruchome bezdotykowe czujniki indukcyjne 15, 16. Pierwszy czujnik indukcyjny 15 mierzy położenie osiowe wewnętrznej tulei 13 a przez to pośrednio położenie szczęk uchwytu. Drugi czujnik indukcyjny 16 mierzy położenie osiowe wewnętrznej tulei 8 określające ugięcie sprężyn talerzowych 3 a pośrednio siłę docisku szczęk do mocowanego przedmiotu.Attached to the intermediate element 1, fixed to the rear part of the lathe spindle, is the body 2 of the drive unit mechanism, in which there are disc springs 3, pre-tensioned by a nut 4 through a sleeve 5. The nut 4 is secured against unscrewing by a bolt 6. Disc springs 3 include a ring 7 bearing on the outer sleeve 8 radially sliding between the rolling clamping elements 9 tightened by the nut 10 through the gear 11 and the spacer 12. The outer sleeve 8 is connected by an internal driving thread to the internal sleeve 13, which is an extension of the sleeve-shaped link 14 driving the jaws of the lathe chuck. Fixed non-contact inductive sensors 15, 16 are used to measure the displacement of the mechanism elements. The first inductive sensor 15 measures the axial position of the inner sleeve 13 and thus indirectly the position of the chuck jaws. The second inductive sensor 16 measures the axial position of the inner sleeve 8 which determines the deflection of the cup springs 3 and indirectly the force of pressing the jaws against the fixed object.

Zespół napędowy, wirujący wraz z wrzecionem, napędzany jest w czasie postoju wrzeciona i wymiany przedmiotu przez stacjonarny silnik, nie wirujący z wrzecionem.The drive unit, rotating together with the spindle, is driven during the spindle standstill and the exchange of the object by a stationary motor, not rotating with the spindle.

W celu uzyskania ruchu szczęk uchwytu należy obrócić zewnętrzną tuleję 8 względem wewnętrznej tulei 13 wywołując wskutek połączenia gwintowego osiowy ruch wewnętrznej tulei 13 i łącznika 14 względem elementu pośredniego 1 a więc i wrzeciona. Obrót ten można uzyskać obracając zewnętrzną, tuleję 8 poprzez napędzanie koła zębatego 11 przy unieruchomionym wrzecionie, lub w przypadku tokarek ze sterowanym numerycznie obrotem wrzecio4In order to move the jaws of the chuck, the outer sleeve 8 must be rotated in relation to the inner sleeve 13, causing, due to the threaded connection, the axial movement of the inner sleeve 13 and the connector 14 in relation to the intermediate element 1 and thus the spindle. This rotation can be achieved by turning the outer sleeve 8 by driving the gear 11 with the spindle stationary, or in the case of lathes with numerically controlled spindle rotation4

189 070 na, unieruchamiając ryglem koło zębate 11 i obracając o określony kąt wrzeciono wraz z elementem pośrednim 1.189 070 on, locking the toothed wheel 11 with the bolt and turning the spindle with the intermediate element 1 by a certain angle.

Gdy szczęki oprą się o przedmiot obrabiany możliwy jest dalszy obrót zewnętrznej tulei 8 i jej przesuwanie wraz z pierścieniem 7 powodujące ugięcie sprężyn talerzowych 3 z siłą przekazywaną na szczęki poprzez przesuwny łącznik 14.When the jaws rest against the workpiece, further rotation of the outer sleeve 8 and its displacement with the ring 7 is possible, causing the disc springs 3 to bend with the force transmitted to the jaws through the sliding link 14.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz.Publishing Department of the UP RP. Circulation of 50 copies

Cena 2,00 zł.Price PLN 2.00.

Claims

Patent claims

1. The drive unit of the lathe chuck, provided with a body fixed to the machine spindle and a drive mechanism that converts the rotary motion into an axial translational movement of the sliding connector driving the jaws of the chuck, characterized in that the drive mechanism is an external sleeve (8) connected by an internal drive thread with an internal sleeve (13), which is an extension of the connector (14) driving the jaws, with the outer sleeve (8) rotatably mounted, via the ring (7), of the cup springs (3) placed by their outer circumference in a cylindrical recess in the body (2).

2. The assembly according to p. A device as claimed in claim 1, characterized in that the ring (7) is slidingly mounted on the outer sleeve (8) between the rolling pincers (9) tightened by the nut (10) through the gear wheel (11) and the spacer (12).

3. The assembly according to p. Device according to claim 1, characterized in that the cylindrical recess in the body (2) ends with a nut (4) that preloads the cup springs (3).

4. The assembly according to claim The method of claim 1, characterized in that the inner bushing (13) has a projection (17) engaging a longitudinal groove of the intermediate element (1) connecting the spindle with the body (2) of the drive unit.