НАПРАВЛЯЮЩИЙ УЗЕЛ

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована в составе широкого спектра оборудования для обеспечения прямолинейного и радиусного перемещения функциональных элементов.
Известно линейное направляющее устройство, содержащее неподвижную направляющую, выполненную в виде рельса и установленную на ней с возможностью перемещения каретку, образующую с направляющей поверхностью рельса скользящую пару. Каретка оснащена верхним уплотнением, которое закрывает зазор между продольными поверхностями направляющей и каретки (см. патент Японии №4071974, B23Q 1/26, 2002 г.).
Известное направляющее устройство обладает ограниченными функциональными возможностями, так как осуществляет только прямолинейное перемещение каретки. Кроме того, отсутствие защиты по торцам скользящей пары приводит к попаданию инородных частиц между ее контактирующими поверхностями, что сокращает срок эксплуатации устройства.
Известен направляющий механизм металлорежущего станка, состоящий из скользящих пар по каждой оси координат, при этом пара состоит из направляющей скольжения и качения. Все направляющие снабжены системами смазки и защитными устройствами в виде телескопических кожухов и гармошек (см. патент Японии №4190801, B23Q 1/26, 2002 г.).
Известное техническое решение весьма сложно конструктивно, требует постоянного обслуживания, скользящие элементы подвержены износу, а кроме того, оно имеет достаточно большие габариты, что ограничивает область его использования.
Известен направляющий узел, состоящий из корпуса прямоугольной формы, образованного соединенными в жесткий каркас двумя продольными и двумя поперечными боковинами. Снизу к боковинам прикреплено днище, выполненное из упругой пластины. В днище в два ряда расположены стяжные и упорные винты. Внутри корпуса расположена направляющая с U-образными рабочими поверхностями, на которых размещен подвижный элемент - каретка, поджатая к направляющей с помощью плоской пружины с двумя шарикоподшипниками.
Подвижный элемент выполнен так, что его поверхности трения перекрываются поверхностями трения направляющей со стороны большего размера между коническими поверхностями и выступающими за конические поверхности направляющей со стороны меньшего размера между поверхностями. Такое перекрытие обеспечивает беспрепятственное перемещение при изнашивании поверхностей трения. Торцовые зазоры выбираются при закреплении направляющей за ее торцы винтами.
Механизм перемещения каретки направляющего узла состоит из ходового винта, навинченной на него гайки, имеющей возможность осевого перемещения по ходовому винту, с которой связана тяга, имеющая шарнирную часть, введенную в отверстие в корпусе каретки. Шарнирная часть тяги расположена в поперечном пазу гайки, которая удерживается от проворота П-образной плоской пружиной, упруго взаимодействующей своими концами с продольными боковинами корпуса.
Прямолинейное перемещение каретки осуществляется вращением ходового винта. Погрешности прямолинейного перемещения каретки устраняют деформацией направляющей стяжными и упорными винтами. (см. патент РФ №2028907, B23Q 1/01, 1995 г.) - наиболее близкий аналог.
В результате анализа выполнения известного направляющего узла необходимо отметить, что он обладает ограниченными функциональными возможностями, так как обеспечивает только прямолинейное перемещение каретке. Кроме того, он довольно сложен конструктивно, а трущаяся пара «направляющая - каретка» подвержена износу, что сокращает срок эксплуатации узла и приводят к необходимости довольно частого регулирования направляющего узла за счет использования стяжных и упорных винтов, что неудобно.
Техническим результатом настоящей полезной модели является упрощение конструкции направляющего узла, увеличение срока его эксплуатации за счет полного исключения абразивного износа его деталей, простота в изготовлении, а также расширение функциональных возможностей за счет обеспечения перемещения каретки как по прямой линии, так и по радиусу.
Указанный технический результат достигается тем, что в направляющем узле, содержащем корпус и размещенную в корпусе с возможностью перемещения каретку, предназначенную для установки функционального элемента, новым является то, что каретка подвешена относительно корпуса на плоских пружинах, закрепленных одним концом на переднем и заднем торцах каретки и корпуса, а свободные концы плоских пружин передних торцов корпуса и каретки и задних торцов корпуса и каретки закреплены друг относительно друга, при этом, длина плоских пружин, закрепленных на корпусе может быть больше или меньше длины плоских пружин, закрепленных на каретке.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, на которых представлен направляющий узел, общий вид.
Направляющий узел содержит корпус 1 и установленную в нем с возможностью продольного перемещения каретку 2. К переднему и заднему (в плоскости чертежа) торцам корпуса 1 прикреплены концами плоские пружины 3 (на графических материалах показано по две плоских пружины с каждого торца). К переднему и заднему (в плоскости чертежа) торцам каретки 2 прикреплены концами плоские пружины 4 (на графических материалах показано по две плоских пружины с каждого торца). На каретке 2 имеются базовые элементы (не показаны) для установки функционального элемента 5. Функциональный элемент может быть различным и его исполнение зависит от конкретного назначения направляющего узла. Так, например, это может быть инструментальная головка с режущим инструментом при использовании направляющего узла в составе оборудования для обработки кромок, выполнения пазов, или толкатель, при использовании направляющего узла в составе оборудования для фасовочных линиях и пр (то есть, там, где требуется незначительное рабочее перемещение функционального элемента).
Свободные концы плоских пружин 3 и 4 задних торцов корпуса 1 и каретки 2 закреплены друг относительно друга крепежными элементами 6. Свободные концы плоских пружин 3 и 4 передних торцов корпуса 1 и каретки 2 закреплены друг относительно друга крепежными элементами 6. В качестве крепежных элементов могут быть использованы планки, хомуты и пр. Таким образом, каретка 2 подвешена относительно корпуса 1 и имеет возможность продольного перемещения относительно него. Необходимо отметить, что все плоские пружины 3 и 4 направляющего узла имеют идентичные характеристики. Идентичность характеристик плоских пружин обеспечивается в процессе изготовления методом совместной обработки всего комплекта для направляющего узла за одну установку.
Направляющий узел работает следующим образом.
Направляющий узел монтируют на отведенном месте на оборудовании, в состав которого он входит. Корпус 1 закрепляют неподвижно, а на каретке 2 монтируют соответствующий функциональный элемент (например, фрезерную головку с обрабатывающим инструментом - фрезой). В исходном положении каретка 2 подвешена относительно корпуса 1 на плоских пружинах 3 и 4. У заднего торца каретки 2 монтируют механизм ее перемещения (не показан), например, кулачок, толкатель или рычаг.
При включении механизма перемещения каретки на нее действует сдвигающая сила. Сдвигающая сила перемещает каретку 2 и деформирует плоские пружины 3 и 4, которыми каретка подвешена относительно корпуса. Корпус при этом остается неподвижным, а каретка 2 и функциональный узел 5 совершают перемещение (рабочий ход) по траектории, изображенной линией 7. Функциональный узел 5 при этом осуществляет, например, фрезерование паза на детали или обработку кромки паза. Обратное перемещение каретки 2 осуществляется за счет сил упругости плоских пружин 3 и 4. Таким образом, возвратно-поступательное перемещение каретки 2 происходит практически без непосредственного контакта каретки и корпуса 1, что позволяет практически полностью исключить абразивный износ деталей направляющего узла.
Необходимо отметить, и это весьма важно, что если плоские пружины 3 закрепленные на торцах корпуса 1 короче плоских пружин 4, закрепленных на торцах каретки, то линия перемещения 7 функционального элемента 5 имеет характер вогнутой по радиусу дуги, если плоские пружины, закрепленные на корпусе длиннее плоских пружин, закрепленных на каретке, то перемещение имеет характер выпуклой по радиусу дуги, в случае равенства длин плоских пружин 3 и 4 между собой перемещение каретки 2 с функциональным элементом 5 осуществляется строго прямолинейно. Возможность перемещения функционального элемента как по прямой линии, так и по радиусу существенно расширяет функциональные возможности направляющего узла.
Направляющий узел очень прост конструктивно, удобен и надежен при эксплуатации. То, что каретка 2 кинематически «развязана» с приводом, позволяет использовать для ее перемещения широкую гамму приводов.