СТОЛ ТОКАРНО-КАРУСЕЛЬНОГО СТАНКА

Стол токарно-карусельного станка
Полезная модель относится к области станкостроения и может быть использована в токарно-карусельных станках.
Из уровня техники известна конструкция стола токарно-карусельного станка на основе 18-ступенчатой коробки скоростей (Руководство по эксплуатации токарно-карусельного станка модели 1516Ф3271, Краснодар, 1972, станкостроительный завод им. Седина).
Данная конструкция стола обеспечивает простоту управления токарно-карусельным станком.
Однако, ступенчатое регулирование скорости планшайбы с помощью электромагнитных муфт не позволяет плавно регулировать скорость вращения планшайбы, вследствие чего происходит большой износ зубчатых колес, подшипников и муфт, а также режущего инструмента. Данные недостатки отрицательно сказываются на качестве обрабатываемых деталей.
Частично указанных недостатков лишен токарно-карусельный станок, стол которого содержит трехступенчатый редуктор (Руководство по эксплуатации токарно-карусельного станка модели 1А512 МФЗ и IA516 МФЗ, Краснодар, 1979, станкостроительный завод им. Седина). При таком построении стола токарно-карусельного станка вращение планшайбы осуществляется от трехступенчатого редуктора, приводимого во вращение двигателем постоянного тока через конические зубчатые колеса, расположенные на выходном валу редуктора и на вертикальном валу стола, далее через цилиндрическую шестерню и венцовое колесо, жестко связанное с планшайбой.
Данная конструкция обеспечивает плавное регулирование скорости вращения планшайбы в широком диапазоне, но имеет ряд недостатков: наличие трехступенчатого редуктора, снижающего КПД и надежность всей установки, что ведет к потерям мощности, к увеличению установленной мощности электродвигателя постоянного тока и увеличению массогабаритных показателей станка.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому - прототипом - является стол токарно-карусельного станка, построенный по принципу совмещенной конструкции, содержащий основание, установленный в подшипниковых опорах основания с возможностью вращения вертикальный вал с закрепленной на нем планшайбой и привод вращения вала с планшайбой, выполненный в виде электродвигателя, плоский статор которого горизонтально закреплен на основании, а ротор механически соединен с планшайбой (SU №1668093 А1, опубл. 07.08.1991). При таком построении стола токарно-карусельного станка вращающий момент планшайбе передается от статора электродвигателя торцового типа через воздушный зазор между планшайбой и статором.
Данная конструкция обеспечивает бесступенчатое, плавное регулирование скорости вращения планшайбы, снижение металлоемкости станка.
К недостаткам прототипа следует отнести большую суммарную нагрузку на подшипниковые опоры, формируемую весом вращающихся частей стола и силой магнитного притяжения между статором и ротором, что снижает энергоэффективность стола токарно-карусельного станка из-за потерь на трение в подшипниковых опорах, увеличивает массогабаритные размеры подшипниковых опор и снижает их долговечность.
Задача полезной модели - снижение суммарной нагрузки на подшипниковые опоры.
Технический результат - повышение энергоэффективности стола токарно-карусельного станка. Дополнительный технический результат - уменьшение массогабаритных характеристик подшипниковых опор и увеличение их долговечности.
Поставленная задача решается, а заявленный технический результат достигается тем, что в столе токарно-карусельного станка, содержащем основание, вал с закрепленной на нем планшайбой, установленный вертикально в подшипниковых опорах основания с возможностью вращения, и привод вращения вала с планшайбой, выполненный в виде электродвигателя с плоским статором, закрепленным горизонтально на основании, при этом ротор электродвигателя механически соединен с планшайбой, электродвигатель выполнен синхронным на постоянных магнитах, статор которого содержит сердечник, установленный на его нижней поверхности и состоящий из ярма и зубцов с расположенными на них фазовыми обмотками, причем ротор закреплен на валу под статором так, что его постоянные магниты обращены в сторону зубцов сердечника статора с образованием с ними фиксированного зазора.
Полезная модель поясняется графическими материалами, где:
- на Фиг. 1 схематично показан стол токарно-карусельного станка в разрезе;
- на Фиг. 2 схематично показан стол токарно-карусельного станка, разнесенная сборка;
- на Фиг. 3 схематично показан статор в сборе, вид снизу (повернуто на 180°).
Стол токарно-карусельного станка содержит следующие элементы:
1 - основание;
2 - статор;
3 - зубцы сердечника статора;
4 - ярмо сердечника статора;
5 - планшайба;
6 - ротор;
7 - постоянный магнит;
8 - воздушный зазор между ротором и статором;
9 - вал;
10 - подшипниковая опора (радиально-упорный подшипник);
11 - подшипниковая опора (радиальный подшипник);
12 - фазовая обмотка статора;
13 - датчик угла и угловой скорости;
14 - пазы для установки статора.
Конструкция стола токарно-карусельного станка включает основание 1, установленный в подшипниковых опорах 10 и 11 основания 1 с возможностью вращения вертикальный вал 9 с закрепленной на нем планшайбой 5 и привод вращения вала 9 с планшайбой 5, выполненный в виде электродвигателя, плоский статор 2 которого горизонтально закреплен на основании 1 (например, посредством периферийных выступов статора 2, входящих и закрепленных, например - сваркой, в ответных пазах 14 на внутренней поверхности основания 1 - Фиг. 1), а ротор 6 механически (через вал 9) соединен с планшайбой 5. В отличие от прототипа, электродвигатель выполнен синхронным на постоянных магнитах, статор 2 которого содержит установленный на его нижней поверхности и состоящий из ярма 4 и зубцов 3 сердечник с расположенными на его зубцах фазовыми обмотками 12, а ротор 6 закреплен на валу 9 под статором 2 так, что его постоянные магниты 7 обращены в сторону зубцов сердечника статора 3 с образованием с ними фиксированного зазора 8.
Стол токарно-карусельного станка работает следующим образом.
Вал 9 с ротором 6 и планшайбой 5 свободно вращается в подшипниковых опорах 10 и 11, размещенных в корпусе 1. Подача напряжения с помощью системы управления (на изображении не показана), включающей устанавливаемый на валу 9 датчик угла и угловой скорости 13, на расположенные в статоре 2 фазовые обмотки 12 создает вращающееся электромагнитное поле, взаимодействие которого с магнитным полем постоянных магнитов 7 ротора 6 создает тяговое усилие, обеспечивающее синхронное вращение ротора 6. Частичная компенсация веса Р (Фиг. 1) вала 9, ротора 6 и планшайбы 5 с установленной на ней заготовкой (на изображении не показана) происходит вследствие действия силы магнитного притяжения F (Фиг. 1) постоянных магнитов 7 ротора 6 к зубцам 3 сердечника статора 2, разгружая, таким образом, подшипниковую опору 10.
Расчет предлагаемого устройства показывает возможность полной компенсации общего веса, приложенного к подшипниковой опоре 10.
Преимуществом заявленного стола токарно-карусельного станка является повышение его энергоэффективности за счет уменьшения потерь на трение в подшипниковой опоре 10. Кроме того, разгрузка подшипниковой опоры 10 позволяет уменьшить ее массогабаритные характеристики и увеличить срок эксплуатации.
Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в формуле признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности неизвестной на дату приоритета из уровня техники необходимых признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Следовательно, поставленная задача - снижение суммарной нагрузки на подшипниковые опоры - решена, а заявленный технический результат - повышение энергоэффективности стола токарно-карусельного станка - достигнут.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении относится к области станкостроения и может быть использован в токарно-карусельных станках;
- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте формулы полезной модели, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в материалах заявки и известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.
Следовательно, заявленный объект соответствуют требованиям условиям патентоспособности «новизна» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.