ВАЛ ДЛЯ ПЕРЕДАЮЩЕГО ВРАЩЕНИЕ СОЕДИНЕНИЯ РУЧНОЙ МАШИНЫ С ТРУБЧАТЫМ УСТРОЙСТВОМ
SHAFT FOR ROTATIONALLY COUPLING HAND-HELD MACHINE TO TUBULAR DEVICE

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к валу для передающего вращение соединения ручной машины как основного устройства с трубчатым устройством, в соответствии с родовым понятием соответствующего независимого пункта формулы изобретения.
Уровень техники
В публикации DE 10211371 А1 раскрыт вал для передающего вращение соединения основного устройства с трубчатым устройством, позволяющего посредством вала передавать крутящий момент между основным устройством и устанавливаемым на вал трубчатым устройством, причем: вал имеет первый, свободный, конец, вводимый для монтажа в трубчатое устройство; вал выполнен с возможностью крепления на основном устройстве по меньшей мере своим вторым концом, противоположным первому концу; вал вдоль своей наружной боковой поверхности, т.е. наружной периферии, имеет по меньшей мере одну первую посадочную часть, выполненную с возможностью сопряжения с полой гнездовой частью трубчатого устройства при монтаже трубчатого устройства на валу; вал вдоль своей наружной боковой поверхности имеет по меньшей мере один передающий крутящий момент участок, выполненный с возможностью зацепления с передающим крутящий момент участком трубчатого устройства; и на валу расположено по меньшей мере одно фиксирующее устройство по меньшей мере для осевой фиксации трубчатого устройства на валу.
Такое решение обеспечивает быстроту монтажа и демонтажа. Однако осевая удерживающая сила, которая фиксирует рабочий инструмент на валу, ограничивается диктуемым эргономическими требованиями усилием, которое оператор технологической машины может прикладывать при монтаже и демонтаже рабочего инструмента. Эта сила относительно мала. Если рабочий инструмент, например во время работы технологической машиной, получит удар, направленный против действия удерживающей силы, создаваемой фиксирующим устройством, то еще вращающийся рабочий инструмент может соскочить с вала, что в частности также можно назвать непреднамеренным отделением.
Раскрытие изобретения
Вал для передающего вращение соединения ручной машины как основного устройства (ниже по тексту термины "основное устройство" и "ручная машина" используются взаимозаменяемо) с трубчатым устройством, характеризующийся признаками соответствующего независимого пункта формулы изобретения, имеет по сравнению с уровнем техники то преимущество, что установленное на валу трубчатое устройство застраховано от непреднамеренного отделения, но в то же обеспечивается легкость монтажа и/или демонтажа трубчатого устройства.
Это достигается тем, что предложен вал для передающего вращение соединения ручной машины с трубчатым устройством, позволяющего посредством вала передавать крутящий момент между ручной машиной и устанавливаемым на вал трубчатым устройством. Предлагаемый вал имеет первый, свободный, конец, вводимый в трубчатое устройство для сборки вала с трубчатым устройством. При этом предлагаемый вал выполнен с возможностью крепления на ручной машине своим вторым концом, противоположным первому концу. Вдоль своей наружной боковой поверхности предлагаемый вал имеет первую посадочную часть, выполненную с возможностью сопряжения с полой гнездовой частью трубчатого устройства при монтаже трубчатого устройства на валу. Вдоль своей наружной боковой поверхности предлагаемый в изобретении вал имеет по меньшей мере один передающий крутящий момент участок, выполненный с возможностью зацепления с передающим крутящий момент участком трубчатого устройства. На предлагаемом валу расположено по меньшей мере одно фиксирующее устройство по меньшей мере для осевой фиксации трубчатого устройства на валу. Фиксирующее устройство имеет стопор, выполненный в виде шарика и имеющий удерживающий участок, радиально выступающий над наружной поверхностью вала таким образом, чтобы в заблокированном состоянии препятствовать демонтажу трубчатого устройства с вала, а в разблокированном состоянии - за счет погружения в выемку вала допускать демонтаж трубчатого устройства с вала. Кроме того, фиксирующее устройство имеет запор, обеспечивающий разблокирование и блокирование стопора и расположенный у первого конца вала, причем запор имеет скошенную поверхность, в которую стопор упирается в своем заблокированном состоянии и которая наклонена к продольной оси вала таким образом, что воздействие на стопор направленной радиально внутрь силы вызывает перемещение запора в направлении второго конца вала и перевод стопора из заблокированного в разблокированное состояние.
Простота монтажа обеспечивается, если вал выполнен с возможностью его ввода в трубчатое устройство вместе со стопором и запором.
Кроме того, простота монтажа обеспечивается, если стопор имеет удерживающий участок, радиально выступающий с возможностью удерживания смонтированного, т.е. установленного, на валу трубчатого устройства и при монтаже трубчатого устройства пропускаемый в полую гнездовую часть.
Для демонтажа целесообразно, чтобы фиксирующее устройство, по меньшей мере при демонтаже смонтированного на валу трубчатого устройства, оставалось на валу.
Для монтажа и демонтажа целесообразно, чтобы фиксирующее устройство в заблокированном состоянии находилось в положении блокировки, а в разблокированном состоянии - в положении разблокировки, и чтобы положение блокировки и положение разблокировки были разнесены на валу в радиальном и/или окружном и/или осевом направлении, т.е. отстояли друг от друга в соответствующем направлении.
Надежность фиксации обеспечивается, если стопор для контакта по меньшей мере с одним выступом трубчатого устройства имеет по меньшей мере один удерживающий участок, который предпочтительно по меньшей мере в заблокированном состоянии выступает в радиальном направлении над граничащей со стопором наружной поверхностью вала.
Компактность исполнения обеспечивается, если вал имеет по меньшей мере один проходящий от его первого конца паз, из дна которого, по меньшей мере в заблокированном состоянии, выступает стопор, причем при наличии нескольких пазов стопор предпочтительно предусмотрен в дне только одного из них.
Также компактность конструкции обеспечивается, если запор расположен у торцевой стороны первого конца вала.
Легкость управления достигается за счет того, что фиксирующее устройство выполнено с возможностью его перевода из заблокированного в разблокированное состояние путем осевого нажатия на орган управления в сторону вала или путем поворота органа управления вокруг продольной оси вала.
По сравнению с трубчатыми устройствами, закрепляемыми посредством обычных резьбовых соединений, особенно целесообразен вариант осуществления изобретения, в котором запор поворачивается между положением блокировки и положением разблокировки фиксирующего устройства менее чем на 360°, предпочтительно - на 180°.
Легкость и быстрота управления обеспечиваются тем, что стопор разблокируется вручную, т.е. за счет воздействия от руки, и блокируется самопроизвольно, т.е. без дополнительных действий, но в заблокированном состоянии допускает монтаж трубчатого устройства. Дальнейшее усовершенствование этого варианта заключается в том, что стопор удерживается в заблокированном состоянии посредством упругой силы.
Компактность конструкции обеспечивается, если фиксирующее устройство закреплено в осевой выемке, проходящей внутрь вала от торцевой стороны первого конца вала, предпочтительно в виде высверленного продольного канала, причем осевая выемка имеет у торцевой стороны форму поперечного сечения, по существу постоянную по длине выемки, на которой (длине) фиксирующее устройство проходит в валу, или уменьшающуюся в направлении второго конца вала. Надежная фиксация трубчатого устройства обеспечивается, если стопор в заблокированном состоянии нагружен силой, действующей поперек осевой выемки наружу.
Экономичность конструкции обеспечивается тем, что осевая выемка имеет дно, на котором расположена пружина, создающая силу, действующую в осевом направлении наружу и воздействующую на запор и/или стопор, предпочтительно посредством скошенной поверхности.
Легкость изготовления обеспечивается, если поперек осевой выемки расположена боковая выемка, образующая на наружной боковой поверхности вала первое отверстие и второе отверстие, причем второе отверстие больше первого отверстия, а из первого отверстия выступает наружу стопор.
Простота конструкции обеспечивается, если сила, в частности сила упругости, действует таким образом, что она стремится выдавить фиксирующее устройство из вала через первый конец последнего, и что фиксирующее устройство со стопором удерживается в валу.
Конструктивно рациональная реализация фиксирующего устройства предусматривает, что фиксирующее устройство содержит опору, предпочтительно штифтообразную опору, в которой расположен стопор, предпочтительно шарообразный, причем опора предпочтительно выполнена со скошенной поверхностью, которая способна перемещать стопор в радиальном направлении и расстояние от которой до наружной боковой поверхности вала увеличивается от второго к первому концу вала, так что перемещение опоры внутрь вала от первого ко второму концу сопровождается перемещением стопора от наружной боковой поверхности, т.е. к оси вала.
Компактность вала, в частности вала для ручной машины, в радиальном направлении обеспечивается, если отношение ширины пазов к диаметру первой посадочной части составляет от 30 до 60%, предпочтительно - от 40 до 50%.
Кроме того, для компактного в радиальном направлении выполнения вала, способного передавать высокий крутящий момент, целесообразно, чтобы по меньшей мере первая посадочная часть вала имела диаметр 11,7 мм, а по меньшей мере один паз имел ширину 5,2 мм и, в частности, длину, измеряемую от торцевой стороны вала и равную 23,8 мм, причем вал предпочтительно имеет четыре равномерно распределенных по окружности паза, из которых каждые два диаметрально противоположных паза отстоят друг от друга на 8,55 мм. При использовании трубчатого устройства из синтетического, в частности полимерного, материала эти характеристики предупреждают возникновение чрезмерно высокого удельного давления, или контактных напряжений.
Компактность вала в осевом направлении обеспечивается, если его первая посадочная часть имеет длину от торцевой стороны вала, составляющую по меньшей мере 30 мм, предпочтительно равную 48,4 мм, и к первой посадочной части предпочтительно примыкает вторая посадочная часть, имеющая больший диаметр, чем первая посадочная часть, причем длина первой и второй посадочных частей, вместе взятых, составляет, в частности, 63,5 мм.
Объектом изобретения является также способ изготовления вала, характеризующийся тем, что в фиксирующее устройство помещают стопор, в осевую выемку вставляют пружину, и после установки пружины фиксирующее устройство со стопором вдвигают внутрь вала до тех пор, пока стопор не выступит через первое отверстие, обеспечив установку фиксирующего устройства в валу, и предпочтительно на выступающий из вала конец устанавливают наконечник, действующий в качестве нажимного органа управления.
Объектом изобретения является также технологическая машина, прежде всего ручная машина, с предлагаемым в изобретении валом, имеющая гнездо для вала, обеспечивающее привод вала по меньшей мере во вращательное и/или возвратно-вращательное (осциллирующее) движение. Преимущество предлагаемой в изобретении технологической машины заключается в легкости монтажа (установки) и демонтажа (снятия) рабочих инструментов. Кроме того, преимущество предлагаемой технологической машины заключается в надежности крепления рабочих инструментов.
Еще одним объектом изобретения является система, включающая в себя технологическую машину и по меньшей мере одно трубчатое устройство, приводимое в движение технологической машиной, и предпочтительно рабочий инструмент, причем система предпочтительно включает в себя набор трубчатых устройств, по выбору приводимых в движение технологической машиной. В подобной системе обеспечивается возможность быстрой смены отдельных рабочих инструментов. При этом достигается надежная фиксация рабочих инструментов на технологической машине.
Краткое описание чертежей
Ниже рассматриваются примеры осуществления изобретения, поясняемые чертежами, на которых показано:
на фиг. 1 - технологическая машина с валом в первом примере его выполнения,
на фиг. 2 - фрагмент изображенной на фиг. 1 технологической машины со смонтированным на валу шлифовальным валиком,
на фиг. 3 - вид показанного на фиг. 2 фрагмента технологической машины слева, на котором видна торцевая сторона шлифовального валика и вала,
на фиг. 4 - перспективное изображение вала без шлифовального валика,
на фиг. 5 - вид с торца шлифовального валика без вала,
на фиг. 6 - вид сбоку отдельно взятого вала,
на фиг. 7 - продольный разрез вала,
на фиг. 8 - перспективное изображение втулки в продольном разрезе по линии VIII, показанной на фиг. 9,
на фиг. 9 - первая торцевая сторона втулки,
на фиг. 10 - вторая торцевая сторона втулки,
на фиг. 11 - продольный разрез втулки по линии XI, показанной на фиг. 9,
на фиг. 12 - продольный разрез втулки по линии XII, показанной на фиг. 9,
на фиг. 13 - перспективное изображение укороченной втулки в продольном разрезе,
на фиг. 14 - перспективное изображение штифтообразной опоры,
на фиг. 15 - перспективное изображение нажимного наконечника,
на фиг. 16 - вид сбоку нажимного наконечника,
на фиг. 17 - вид спереди нажимного наконечника,
на фиг. 18 - вид в продольном разрезе шлифовального валика и вала во время сборки, т.е. монтажа шлифовального валика на вал,
на фиг. 19 - вид в продольном разрезе шлифовального валика и вала в собранном состоянии,
на фиг. 20 - вид в продольном разрезе шлифовального валика и вала в первом состоянии во время разборки, т.е. демонтажа шлифовального валика с вала.
Осуществление изобретения
На фиг. 1 показано основное, или базовое, устройство, выполненное в виде технологической, а именно ручной, машины 10 и известное, например, из публикации WO 2012/052242 A2. Вместе с тем, технологическая машина 10 также может быть выполнена в виде стационарной или полустационарной машины, т.е. технологической машины, приспособленной для применения на строительных площадках, в том числе с возможностью ее переноски. Технологическая машина 10 имеет исполнение с питанием от сети, хотя также возможно исполнение с питанием от аккумулятора. Технологическая машина 10 может использоваться, например, в качестве валиковой шлифовальной машины, также называемой валиковым шлифователем, или же пилы с вращательным и/или возвратно-вращательным (осциллирующим или колебательным) движением выходного вала.
Технологическая машина 10 имеет корпус 12, в котором расположен не показанный на чертежах приводной двигатель. Корпус 12 имеет вытянутую форму и может удерживаться одной рукой или двумя руками. На одном конце корпуса расположена продолговатая полая консоль 14. Продольная ось консоли 14 проходит с некоторым отклонением от продольной оси корпуса 12. Вместе с тем, продольная ось консоли 14 также может проходить под большим углом к продольной оси корпуса или параллельно ей либо может совпадать с продольной осью корпуса 12. В консоли 14 расположен трансмиссионный вал или иной передаточный элемент, например ремень. На удаленном от корпуса 12 конце консоли 14 выполнена головка 18 вывода мощности. Головка 18 вывода мощности также может быть расположена непосредственно на корпусе 12. В этом случае консоль 14 будет отсутствовать. Возможет также вариант без головки 18 вывода мощности.
В головке 18 вывода мощности посредством гнезда 19 установлен вал 20, используемый в качестве выходного (ведомого) вала. Вал 20 может быть закреплен в гнезде 19 так, чтобы его демонтаж был невозможен без разрушения конструкции. Однако предпочтительно, чтобы вал 20 был установлен в гнезде 19 с возможностью снятия для технического обслуживания или ремонта. Центральная, или продольная, ось 22 вала 20 проходит перпендикулярно продольной оси корпуса 12 и находится в одной плоскости с ним. Вместе с тем, продольная ось 22 вала 20 может проходить и под другим углом к продольной оси корпуса 12 и/или может не находиться в одной плоскости с ним. Вал 20 приводится во вращательное и/или возвратно-вращательное движение. Также может быть предусмотрено осевое движение, например, возвратно-поступательное движение по типу лобзиковой пилы. Осевое движение также может совершаться одновременно с вращательным и/или возвратно-вращательным движением. Возможен также вариант, в котором вал 20 не приводится от трансмиссионного вала 16, а приводит трансмиссионный вал 16. При этом передача движения может использоваться для приведения в действие технологической машины 10 или основного устройства в ином исполнении, например, динамо-машины (генератора).
На фиг. 2 и 3 показан валик 24, установленный на технологической машине 10, т.е. смонтированный на валу 20. Валик 24 установлен на валу 20 посредством трубчатого устройства, выполненного в виде втулки 30. Таким образом, вал 20 служит для передающего вращение соединения технологической машины 10 с втулкой 30, обеспечивающего возможность передачи между технологической машиной 10 и втулкой 30 крутящего момента.
В рассматриваемом примере осуществления изобретения валик 24 выполнен из резины. На валик 24 крепится не показанная на чертеже шлифовальная лента на бумажной основе или полировальная лента. По окружности валика 24 выполнены проходящие в продольном направлении щели 26. Вместо изображенного валика 24 может быть предусмотрен и другой рабочий инструмент, например пластинчатый шлифовальный диск, проволочная щетка, нейлоновая щетка или так называемая фладдер-щетка. Кроме того, вместо валика 24 может быть предусмотрен пильный диск, пильный сегмент (сектор), иной диск, который служит, например, для шлифования, или сегмент диска.
Валик 24 расположен на трубчатом устройстве, выполненном в виде втулки 30. Валик 24 может представлять собой одну деталь или узел из нескольких деталей. Втулка 30 также может представлять собой одну деталь или узел из нескольких деталей. В данном примере осуществления изобретения и валик 24, и втулка 30 сами по себе выполнены цельными. Следует отметить, что втулка 30 также может быть неотъемлемой частью валика 24, или валик 24 может быть неотъемлемой частью втулки 30. Если валик 24 и втулка 30 являются отдельными деталями или узлами, валик 24 может быть закреплен на втулке 30 съемным или несъемным образом, т.е. с возможностью демонтажа или без таковой. В случае съемного крепления валика 24 он может крепиться на втулке 30 посредством прессовой посадки (посадки с натягом), резьбового соединения, стопорного соединения (защелки) или байонетного соединения. В случае несъемного, т.е. не допускающего демонтажа, крепления валика 24 он может быть приклеен к втулке 30, приварен к ней ультразвуковой сваркой и/или напрессован на нее. Вместе с тем, последние из вышеназванных видов крепления могут быть реализованы с возможностью последующего разъединения валика 24 и втулки 30 без их разрушения. Кроме того, валик 24 и втулка 30 можно соединять друг с другом в процессе литья или литья под давлением со вставкой. Например, валик 24 может быть выполнен из синтетического, в частности полимерного, материала, а втулка 30 - из металла, или наоборот, причем синтетический материал наносится на металл методом литья под давлением. Из синтетического материала или металла либо иного подходящего материала также могут быть выполнены оба этих компонента. В рассматриваемом примере осуществления изобретения втулка 30 выполнена в виде детали из синтетического материала, изготовленной методом литья под давлением.
На фиг. 4 изображен вал 20 при взгляде с торца на его первый, свободный, конец 31, а на фиг. 5 приведен вид с торца валика 24 с втулкой 30. На этих чертежах хорошо видно, что поперечные сечения вала 20 и втулки 30 соответствуют друг другу. Это обеспечивает возможность монтажа на вал 20 только для тех втулок 30, которые для этого предназначены.
На фиг. 4 также видно, что у торцевой стороны первого конца 31 вала 20 расположен наконечник 32, охватывающий конец вала по типу колпачка. Кроме того, предусмотрен выполненный в виде шарика 34 стопор, причем наконечник 32 и шарик 34 являются частью фиксирующего устройства 36, т.е. входят в его состав. Фиксирующее устройство 36 служит для по меньшей мере осевой фиксации втулки 30 на валу 20 после их сборки. Для указанной сборки вал 20 вводится первым концом 31 во втулку 30: отсюда первый конец 31 и является свободным концом вала 20. При этом вал 20 может вводиться в показанную на фиг. 5 полую гнездовую часть 38 втулки 30 вместе с наконечником 32 и шариком 34, что облегчает сборку. В полой гнездовой части 38 выполнены ребра 39, предпочтительно - четыре таких ребра, которые направлены, т.е. выступают, внутрь и проходят в продольном направлении полой гнездовой части 38, или втулки 30.
Наряду с фиг. 4, другие подробности выполнения вала 20 показаны на фиг. 6 и 7. Вал 20 предпочтительно имеет длину 89,6 мм. Следует отметить, что этот размер, а также другие приведенные ниже размеры могут включать в себя технологические допуски, составляющие до нескольких десятых миллиметра. Вал 20 имеет цапфу 40 (шип), ступенчатую промежуточную часть 42 и монтажную часть 44. Цапфа 40 предусмотрена на втором конце 37 вала, противоположном первому концу 31. Цапфа 40 предпочтительно имеет длину 15 мм и диаметр 7 мм. Цапфа 40 предпочтительно установлена в гнезде 19 с помощью прессовой посадки. Цапфой 40 вал 20 закреплен на технологической машине 10, в частности на ее головке 18 вывода мощности. К цапфе 40 вала 20 примыкает ступенчатая промежуточная часть 42, которая предпочтительно имеет длину 11 мм и образует переход от диаметра цапфы 40 к большему относительно него диаметру монтажной части 44. Втулка 30 располагается на этой монтажной части 44 вала.
Монтажная часть 44 предпочтительно имеет длину 63,5 мм. На монтажной части 44 и вдоль наружной боковой поверхности вала 20 предусмотрена первая посадочная часть 46, которая начинается от первого конца 31 и при монтаже втулки 30 на валу 20 устанавливается в полой гнездовой части 38 втулки 30. Первая посадочная часть 46 имеет длину 48,4 мм и диаметр, предпочтительно составляющий 11,7 мм. Между первой посадочной частью 46 и промежуточной частью 42 предпочтительно выполнена вторая посадочная часть 48. Вторая посадочная часть 48 имеет несколько больший, по сравнению с первой посадочной частью 46, диаметр, предпочтительно составляющий 12,1 мм. Диаметры посадочных частей 46 и 48 предпочтительно выдерживать с особенной точностью.
От первого конца 31 вала 20 по его наружной боковой поверхности параллельно продольной оси 22, т.е. в продольном направлении вала 20, проходят четыре паза 50.1, 50.2, 50.3, 50.4, разнесенных друг от друга на 90°, т.е. расположенных относительно друг друга с соответствующим угловым смещением в окружном направлении вала. Эти пазы 50.1, 50.2, 50.3, 50.4 представляют собой передающие крутящий момент участки вала 20. В рассматриваемом примере осуществления изобретения предусмотрено четыре паза 50.1, 50.2, 50.3, 50.4, что является выгодным с точки зрения монтажа. Вместе с тем, возможно выполнение на наружной боковой поверхности вала 20 двух, трех или более чем четырех пазов 50.1, 50.2, 50.3, 50.4. Например, для различных классов мощности технологических машин 10 может быть предусмотрено различное число пазов 50.1, 50.2, 50.3, 50.4, причем для более высоких классов мощности предусматривается больше пазов 50.1, 50.2, 50.3, 50.4. В случае более высоких классов мощности, например, может передаваться более высокий крутящий момент.
В рассматриваемом примере осуществления изобретения пазы 50.1, 50.2, 50.3, 50.4 имеют прямоугольное поперечное сечение. Пазы 50.1, 50.2, 50.3, 50.4 имеют ширину, предпочтительно составляющую 5,2 мм, и длину 23,8 мм. Расстояние от дна 52 первого паза 50.1 или 50.2 до дна 52 второго, диаметрально противоположного, паза 50.3 или 50.4, соответственно, составляет предпочтительно 8,5 мм. Иначе говоря, ширина раствора, измеряемая между доньями 52 двух диаметрально противоположных пазов, предпочтительно составляет 8,5 мм. Таким образом, расстояние от дна 52 паза 50.1, 50.2, 50.3, 50.4 до продольной оси 22 вала 20, под которой в данном случае понимается центральная ось вала 20, составляет около 4,25 мм. Поскольку ширина пазов 50.1, 50.2, 50.3, 50.4 составляет 5,2 мм, а диаметр первой посадочной части 46 составляет 11,7 мм, отношение ширины к диаметру примерно равно 44%. Целесообразно, чтобы отношение ширины пазов 50.1, 50.2, 50.3, 50.4 к диаметру первой посадочной части 46 составляло от 30 до 60%, предпочтительно - от 40 до 50%. Это обеспечивает компактность конструкции и низкое удельное давление. В частности, это позволяет передавать на втулку 30 из синтетического материала высокий крутящий момент, не допуская чрезмерно высокого удельного давления на ее поверхности.
На конце 53 каждого из пазов, противоположном первому концу 31 вала 20, боковые поверхности 54 пазов 50.1, 50.2, 50.3, 50.4 предпочтительно образуют полуокружность, радиус которой соответствует половине ширины пазов 50.1, 50.2, 50.3, 50.4. Этот вариант осуществления изобретения предпочтителен с точки зрения изготовления и монтажа. Вместе с тем, пазы 50.1, 50.2, 50.3, 50.4 могут быть выполнены и с переходом от дна 52 паза к наружной боковой поверхности вала 20 по дуге окружности. Кроме того, вместо вышеназванной полукруглой формы конца 53 паза в качестве конца паза может быть предусмотрена сторона, проходящая перпендикулярно боковым поверхностям 54 и дну 52 паза. Также боковые поверхности 54 пазов 50.1, 50.2, 50.3, 50.4 могут проходить не параллельно друг другу, как это показано на чертежах, а под углом друг к другу. Таким образом, каждый паз 50.1, 50.2, 50.3, 50.4 может иметь свою форму поперечного сечения: например, трапециевидную, в частности - в форме ласточкина хвоста, либо треугольную или закругленную.
В валу 20 имеется осевая выемка, проходящая внутрь вала от торцевой стороны первого конца 31 вала в виде высверленного продольного канала 56. Продольный канал 56 предпочтительно имеет диаметр 6,05 мм. Вместе с тем, он также может иметь ступенчатую или коническую форму. Продольный канал 56 представляет собой глухое высверленное отверстие с коническим концом. Вместе с тем, он также может быть выполнен в виде глухого высверленного отверстия с плоским дном. Продольный канал 56 также может быть выполнен в виде сквозного высверленного отверстия с постоянным, коническим или ступенчатым диаметром. Помимо круглой формы поперечного сечения может быть предусмотрена и другая форма поперечного сечения, например, угловатая или овальная.
На расстоянии 6,8 мм от торцевой стороны конца 31 вала 20 перпендикулярно продольному каналу 56, или продольной оси 22 вала, предусмотрена боковая выемка, выполненная в виде поперечного сверления 58 и проходящая от паза 50.1 до паза 50.3. Поперечное сверление 58 образует на наружной боковой поверхности вала 20 первое отверстие 60 и второе отверстие 62. Второе отверстие 62 предпочтительно больше первого отверстия 60. Второе отверстие 62 предпочтительно имеет диаметр 4,1 мм, а первое отверстие 60 имеет диаметр 3,65 мм по дну 52 паза. Отверстие 60 выполнено в дне 52 паза 50.1, а второе отверстие 62 выполнено в дне 52 диаметрально противоположного паза 50.3. Выполнение поперечного сверления 58 с образованием отверстий 60, 62 возможно и в другом месте вала 20. Первое отверстие 60 меньше потому, что при его образовании сверло с коническим острием проводят через дно 52 паза 50.1 не полностью. В результате первое отверстие 60 имеет участок, образуемый боковой поверхностью усеченного конуса. Благодаря этому из первого отверстия 60 выступает часть шарика 34, который для этого предпочтительно имеет диаметр 4 мм, или часть стопора в ином исполнении, нежели шарик, причем шарик 34 таким образом застрахован от выпадения из вала. Того же эффекта можно достичь, предусмотрев только первое отверстие 60. Также можно высверлить отверстие 60 диаметром, позволяющим ввести шарик 34 внутрь вала. Затем, после введения шарика, первое отверстие 60 может быть зачеканено. Вместо одного поперечного сверления 58, или первого отверстия 60, также может быть предусмотрено несколько поперечных сверлений 58, или первых отверстий 60, расположенных, например, друг за другом в осевом направлении. Однако предпочтительно иметь только одно поперечное сверление 58 и, соответственно, первое отверстие 60.
На фиг. 8-12 приведены дальнейшие подробности выполнения втулки 30. На фиг. 13 изображена втулка 30a, укороченная по сравнению с втулкой 30. Части, области и участки укороченной втулки 30a обозначены теми же номерами позиций, что используются для втулки 30, изображенной на фиг. 8-12.
Как указано выше, втулка 30 представляет собой трубчатое устройство для соединения с валом 20 с возможностью передачи посредством вала 20 между технологической машиной 10 или основным устройством в ином исполнении и втулкой 30 крутящего момента. В данном примере осуществления изобретения крутящий момент передается с втулки 30 на валик 24. Трубчатое устройство отличается от дискообразного тем, что его длина больше диаметра. В частности, длина трубчатого устройства, или втулки 30, больше его/ее внутреннего диаметра, что подробнее рассматривается ниже. Благодаря этому вал 20 и находящееся в нем фиксирующее устройство 36 могут быть выполнены компактными в радиальном направлении. Кроме того, установка валика 24 на трубчатом устройстве, или втулке 30, является надежной, что обеспечивается большей площадью контакта этих элементов. Вместе с тем, в случае цельного выполнения втулки 30 и валика 24 их материал также испытывает заметно меньшие нагрузки, благодаря, например, меньшему удельному давлению и/или меньшим срезающим напряжениям.
Втулка 30 имеет длину 60 мм. Наружная боковая поверхность является по существу цилиндрической и имеет наружный диаметр 16,05 мм. Втулка 30 имеет по меньшей мере одну полую гнездовую часть 38 для размещения первой и второй посадочных частей 46, 48 вала 20. В качестве альтернативы этому варианту также может быть предусмотрено две параллельно проходящих полых гнездовых части 38, в которые вставляются два параллельных вала 20. Однако предпочтение отдается одиночному исполнению втулки, т.е. ее исполнению с одной гнездовой частью.
Полая гнездовая часть 38 предпочтительно простирается по всей длине втулки 30 и открыта с обеих торцевых сторон, или концов, 64 и 66 втулки 30. На первой торцевой стороне 64 находится монтажное отверстие 68 полой гнездовой части 38, или втулки 30. На второй торцевой стороне 66 находится эксплуатационное отверстие 70 полой гнездовой части 38, или втулки 30. Для установки на вал 20 втулки 30, или валика 24, либо иного устройства втулку 30 надевают на вал 20 монтажным отверстием 68 вперед, как это подробнее обсуждается ниже.
В зоне эксплуатационного отверстия 70, т.е. вблизи второй торцевой стороны 66, на внутренней боковой поверхности втулки 30 штриховыми линиями обозначено два возвышения в виде участков 71 стенки, выдающихся в полую гнездовую часть 38. Вместе с тем, такие участки стенки также могут отсутствовать. Также может быть предусмотрен только один участок 71 стенки или более двух участков. Кроме того, может быть предусмотрено число участков 71 стенки, соответствующее трем, четырем или любому иному числу ребер 39.1, 39.2, 39.3, 39.4. Участки 71 стенки служат преграждающими участками, препятствующими установке на вал 20 втулки 30 с неправильной ориентацией, т.е. эксплуатационным отверстием 70 вперед.
Расстояние от участков 71 стенки до центральной, или продольной, оси 73 втулки 30 меньше радиуса первой посадочной части 46 вала 20. Участки 71 стенки выполнены между двумя соседними ребрами 39.1 и 39.4, а также между двумя соседними ребрами 39.2 и 39.3. Протяженность этих участков стенки в продольном направлении втулки 30 предпочтительно составляет от 1 до 2 мм. Участки 71 стенки находятся рядом со второй торцевой стороной 66, т.е. с находящимися в этой области местами начала ребер 39.1, 39.2, 39.3, 39.4. Вместо участков 71 стенки, выполненных между ребрами 39.1 и 39.4, а также между ребрами 39.2 и 39.3, в качестве устройств, препятствующих установке втулки 30 с неправильной ориентацией, также могут быть предусмотрены возвышения иной формы. Например, боковые поверхности 54 пазов 50.1, 50.2, 50.3, 50.4 могут сходиться в направлении краев 53 этих пазов, а ребра 39.1, 39.2, 39.3, 39.4 могут иметь соответствующую этой форме геометрию, также сужаясь в направлении монтажного отверстия 68. При этом форма поверхностей может изменяться непрерывно или ступенчато.
Полая гнездовая часть 38 втулки 30 имеет по меньшей мере первую контактную поверхность 72 для радиального опирания на первую посадочную часть 46 вала 20. Контактная поверхность 72 может начинаться сразу от второй торцевой стороны 66 втулки 30. Однако в рассматриваемом примере осуществления изобретения между первой торцевой стороной 66 и контактной поверхностью 72 выполнена промежуточная часть 74, имеющая несколько больший внутренний диаметр. Промежуточная часть 74 начинается от второй торцевой стороны 66 и имеет длину 76, равную 20 мм, за вычетом длины 78, приходящейся на раззенковку 80, которая выполнена с торцевой стороны 66. Раззенковка 80 выполнена под углом 90°. Контактная поверхность 72 имеет внутренний диаметр 11,8 мм и проходит по длине 82, равной 10 мм. Если втулка 30 выполнена из синтетического материала методом литья под давлением, то на контактной поверхности 72 предпочтительно отсутствует формовочный (литьевой) уклон.
От торцевой стороны 66 или края раззенковки 80 во втулке 30 проходят в продольном направлении четыре возвышения, выполненных в виде стенок или ребер 39.1, 39.2, 39.3, 39.4 и равномерно распределенных по внутренней боковой поверхности. Таким образом, ребра 39.1, 39.2, 39.3, 39.4 расположены со смещением относительно друг друга на 90°. Ребра 39.1, 39.2, 39.3, 39.4 делят контактную поверхность 72 на частичные поверхности 86.1, 86.2, 86.3, 86.4, предпочтительно одинакового размера. Поскольку ребра 39.1, 39.2, 39.3, 39.4 проходят в продольном направлении не до самого края контактной поверхности 72, частичные поверхности 86.1, 86.2, 86.3, 86.4 у своих обращенных в направлении первой торцевой стороны 64 краев на внутренней боковой поверхности втулки 30 соединены между собой полоской. Вместо предпочтительного равномерного распределения ребер 39.1, 39.2, 39.3, 39.4 на внутренней боковой поверхности втулки 30 возможны и другие виды распределения. Вместо четырех ребер 39.1, 39.2, 39.3, 39.4 также может быть предусмотрено их другое число. Таким образом, на внутренней боковой поверхности может быть расположено по меньшей мере два, в частности три, предпочтительно - четыре, ребра 39.1, 39.2, 39.3, 39.4. Также возможно наличие только одного из ребер 39.1, 39.2, 39.3, 39.4. Кроме того, может быть предусмотрено более четырех ребер 39.1, 39.2, 39.3, 39.4, например пять, шесть, семь, восемь или более ребер; однако предпочтительно иметь четыре ребра.
Таким образом, в соответствии с изобретением втулка 30, как минимум, имеет по меньшей мере один передающий крутящий момент участок, предпочтительно - в форме стенки или ребра 39.1, 39.2, 39.3, 39.4, вводимый в зацепление по меньшей мере с одним передающим крутящий момент участком, предпочтительно в виде выполненного в валу 20 паза 50.1, 50.2, 50.3, 50.4. Ребра 39.1, 39.2, 39.3, 39.4 представляют собой возвышения втулки 30, выступающие из контактной поверхности 72 в полую гнездовую часть 38. Вместо возвышений втулки 30 в форме ребер 39.1, 39.2, 39.3, 39.4 в качестве передающих крутящий момент участков могут быть предусмотрены стенки или участки стенки другой формы. Также достаточно, если предусмотрено по меньшей мере одно такое возвышение втулки 30. Предпочтительно, чтобы по меньшей мере одно возвышение было выполнено за одно целое с втулкой 30. Соответственно, в этом случае оно является неотъемлемой частью втулки 30. Втулку 30 с по меньшей мере одним возвышением, или по меньшей мере одним ребром 39.1, 39.2, 39.3, 39.4, предпочтительно изготавливать методом литья под давлением, причем предпочтительно предусмотреть четыре возвышения, или четыре ребра 39.1, 39.2, 39.3, 39.4. Одно или несколько ребер 39.1, 39.2, 39.3, 39.4 также можно изготавливать из иного материала, нежели остальную часть втулки 30. Например, в качестве материала для одного или нескольких ребер 39.1, 39.2, 39.3, 39.4 может использоваться металл, помещаемый в пресс-форму для литья под давлением в качестве вставки, заключаемой во впрыскиваемый в пресс-форму материал втулки 30. Одно или несколько ребер 39.1, 39.2, 39.3, 39.4 также можно запрессовывать в соответствующие выемки, имеющиеся в стенке втулки 30. Также возможно приклеивание одного или нескольких ребер 39.1, 39.2, 39.3, 39.4 к втулке 30 или их посадка на клей в выемки втулки 30. Возможно также закрепление одного или нескольких ребер 39.1, 39.2, 39.3, 39.4 во втулке 30 или в выемках втулки 30 методом ультразвуковой сварки. Разумеется, можно предусмотреть возможность отделения одного или нескольких ребер 39.1, 39.2, 39.3, 39.4 от втулки 30 без разрушения втулки или одного или нескольких ребер 39.1, 39.2, 39.3, 39.4. Результат, достигаемый в этих различных исполнениях втулки, заключается в том, что одно или несколько ребер 39.1, 39.2, 39.3, 39.4 либо возвышение, выполненное иным образом, неподвижно удерживается во втулке 30. Этим обеспечивается простота монтажа втулки 30 на валу 20. Кроме того, одно или несколько ребер 39.1, 39.2, 39.3, 39.4 либо возвышение, выполненное иным образом, при этом застрахованы от выпадения.
Ребра 39.1, 39.2, 39.3, 39.4 имеют параллельные боковые стенки 87 шириной 5,05 мм. Между боковыми стенками 87 у ребер 39.1, 39.2, 39.3, 39.4 выполнены поверхности 88. Расстояние между поверхностями 88 двух диаметрально противоположных ребер 39.1, 39.2, 39.3, 39.4 составляет предпочтительно 8,65 мм. Расстояние от ребра 39.1, 39.2, 39.3, 39.4, или поверхности 88 ребра 39.1, 39.2, 39.3, 39.4, до центральной оси втулки 30 составляет 4,325 мм. Как уже упоминалось, контактная поверхность 72 имеет внутренний диаметр 11,8 мм. Таким образом, отношение расстояния от ребра 39.1, 39.2, 39.3, 39.4 до продольной оси 73 втулки 30 к диаметру контактной поверхности составляет около 37%. Это обеспечивает компактность исполнения втулки 30 в радиальном направлении. Целесообразные значения отношения расстояния от ребра 39.1, 39.2, 39.3, 39.4 до продольной оси 73 втулки 30 к диаметру контактной поверхности 72 также находятся в интервале от 25 до 50%, в частности от 30 до 45%, предпочтительно - от 35 до 40%. При ширине ребер 39.1, 39.2, 39.3, 39.4, равной 5,05 мм, ее отношение к диаметру первой контактной поверхности 72, равной 11,8 мм, составляет около 43%. Это отношение в сочетании с отношением расстояния между ребрами 39.1, 39.2, 39.3, 39.4 к внутреннему диаметру монтажной поверхности 72 дает благоприятную форму и площадь поперечного сечения ребра 39.1, 39.2, 39.3, 39.4, причем в поперечном сечении ребер 39.1, 39.2, 39.3, 39.4 могут быть выполнены дополнительные выемки, что подробнее обсуждается ниже. Кроме того, выгодные значения площади поперечного сечения ребра или ребер 39.1, 39.2, 39.3, 39.4 достигаются в случае, если отношение ширины ребра или ребер 39.1, 39.2, 39.3, 39.4 к диаметру первой контактной поверхности 72 составляет от 30 до 60%, в частности от 40 до 50%, предпочтительно - от 40 до 45%.
Ребра 39.1, 39.2, 39.3, 39.4 имеют длину 29,35 мм. Таким образом, они проходят по меньшей мере по части общей длины втулки 30. Ребра 39.1, 39.2, 39.3, 39.4 начинаются у перехода от первой торцевой стороны 64 к полой гнездовой части 38 втулки 30, который, как показано на чертежах рассматриваемого примера осуществления изобретения, предпочтительно раззенкован, т.е. выполнен с раззенковкой 80. Вместо показанных на чертежах параллельных боковых стенок 87 эти стенки могут быть выполнены с наклоном относительно друг друга, в результате чего ребра 39.1, 39.2, 39.3, 39.4 будут иметь трапециевидное или треугольное поперечное сечение по своим наружным сторонам. Также ребра 39.1, 39.2, 39.3, 39.4 могут быть закругленными. При своей длине, равной 29,35 мм, ребра 39.1, 39.2, 39.3, 39.4 примерно в 2,5 раза длиннее, чем диаметр первой монтажной поверхности 72. Благодаря этому достигается удельное давление, особенно благоприятное для размера боковых стенок 87. Выгодные показатели обеспечиваются также в случае, если длина ребер 39.1, 39.2, 39.3, 39.4 превышает диаметр первой монтажной поверхности 72 в 2…3 раза.
В поверхности 88 каждого из ребер 39.1, 39.2, 39.3, 39.4, обращенной к центральной оси втулки 30, выполнена канавка 90, проходящая в продольном направлении втулки 30, предпочтительно - параллельно продольной оси 73. Канавка 90 имеет длину 92, составляющую 14,4 мм. Канавка 90, которая проходит по части длины ребра 39 и глубина которой предпочтительно меньше высоты ребра 39.1, 39.2, 39.3, 39.4, предпочтительно имеет закругленное поперечное сечение. Радиус этого закругления составляет от 1 до 5 мм, предпочтительно - от 1 до 3 мм. В особенно предпочтительном исполнении этот радиус составляет 2 мм и, соответственно, равен половине диаметра шарика 34. Размер канавки 90 выбран так, чтобы часть поверхности 88, не занятая канавкой, оставалась плоской, и ширина этой оставшейся поверхности предпочтительно составляла в каждом случае от 0,5 до 1 мм.
Канавка 90 оканчивается в стенке 94, которая предпочтительно проходит в плоскости, перпендикулярной продольной оси 73 втулки 30. Таким образом, стенка 94 предпочтительно образует упор для шарика 34 или стопора иного расположенного на валу 20 фиксирующего устройства 36. Вместо исполнения канавки 90 с показанной на чертежах плоской стенкой 94, канавка 90 на своем конце может быть выполнена так же, как конец 53 паза.
Длина 93 соответствующего ребра 39.1, 39.2, 39.3, 39.4 или ребер 39.1, 39.2, 39.3, 39.4 от стенки 94 до его/их конца, противоположного торцевой стороне 66, составляет 14,95 мм. В более общей формулировке длина 93 ребра 39.1, 39.2, 39.3, 39.4 от конца канавки 90 до его конца, противоположного торцевой стороне 66, составляет 14,95 мм, что легко достигается и в случае неплоских стенок 94. Отсюда следует, что вышеупомянутая общая длина ребра 39.1, 39.2, 39.3, 39.4 составляет от 29,3 до 29,4 мм. Однако точность длины 93 предпочтительно выше, чем общей длины.
К канавке 90, т.е. стенке 94, примыкает наклонная поверхность 96, которая предпочтительно проходит в ребре 39.1, 39.2, 39.3, 39.4 и наклон которой таков, что она удаляется от центральной оси втулки 30. Ширина наклонной поверхности 96 составляет от 2 до 5 мм, предпочтительно - от 3 до 4 мм. Благодаря этому по бокам наклонной поверхности 96, глядя в продольном направлении, еще остаются два не занятых канавкой участка поверхности 88 соответствующего ребра 39.1, 39.2, 39.3, 39.4. Между концом наклонной поверхности 96, который также образует удаленный от первой торцевой стороны 64 конец ребра 39.1, 39.2, 39.3, 39.4, и контактной поверхностью 72 выполнен уступ 98. Уступ 98 образован сходящимися боковыми стенками 87, которые па конце ребра закругляются по радиусу, соответствующему половине ширины ребер 39.1, 39.2, 39.3, 39.4, т.е. равному 2,5 мм. Вместо показанной на чертежах косой наклонной поверхности 96 также может быть предусмотрена ступенчатая наклонная поверхность. Кроме того, наклонная поверхность 96 может отсутствовать. В этом случае ребро 39.1, 39.2, 39.3, 39.4 может иметь равномерно ровную поверхность 88.
Соответственно длине 92 канавки 90 и длине 93 соответствующее ребро 39.1, 39.2, 39.3, 39.4 делится в продольном направлении втулки 30 на дополнительный участок 100 и основной участок 102. Дополнительный участок 100 проходит на длине 92, т.е. проходит вдоль канавки 90. Основной участок 102 проходит на длине 93. Таким образом, основной участок 102 имеет длину 93, равную 14,95 мм. Основной участок 102, который в показанном на чертежах примере осуществления изобретения непосредственно примыкает к дополнительному участку 100, удален от второй торцевой стороны 66 втулки 30 на расстояние 14,4 мм. Также возможен вариант, в котором дополнительный участок 100 ребер 39.1, 39.2, 39.3, 39.4 отсутствует. В этом случае у ребер или одного ребра 39.1, 39.2, 39.3, 39.4 был бы только соответствующий основной участок 102. В случае длины 14,95 мм ее отношение к составляющему 11,8 мм диаметру монтажной поверхности 72 примерно равно 1,27. Это отношение еще является благоприятным с точки зрения обеспечения низкого удельного давления на боковых стенках 87. Другие выгодные показатели удельного давления достигаются, если отношение длины основного участка 102 к диаметру первой контактной поверхности 72 находится в интервале от 1 до 1,5, предпочтительно - от 1,2 до 1,3.
3
Как уже упоминалось, приведенное выше описание втулки 30, изображенной на фиг. 8-12, также относится к укороченной втулке 30a, изображенной на фиг. 13. Поэтому во избежание ненужных повторов в отношении втулки 30a делается отсылка к этому описанию. Номера позиций, которые отсутствуют на фиг. 13, но упоминались применительно к фиг. 8-12, непосредственно и однозначно относятся и к фиг. 13. По сравнению с втулкой 30, втулка 30a имеет меньшую длину, равную 30 мм. У перехода от первой торцевой стороны 64 к контактной поверхности 72 втулка имеет раззенковку 99. Объем всей втулки 30a предпочтительно составляет 3,18 см, причем отклонение может составлять до 10%, в частности до 5%.
В отличие от втулки 30a, которая оканчивается за первой контактной поверхностью 72, внутри втулки 30, показанной на фиг. 8-12, к контактной поверхности 72 примыкает переходная область 104, а к ней - вторая контактная поверхность 106. Если втулка 30 изготовлена из синтетического материала методом литья под давлением, вторая контактная поверхность 106 также предпочтительно не имеет формовочного уклона. Между второй контактной поверхностью 106 и первой торцевой стороной 64 предпочтительно выполнена раззенковка 108, проходящая в продольном направлении втулки 30 на 1 мм. Вторая контактная поверхность 106 имеет измеряемую от первой торцевой стороны 64 длину 110, составляющую 10 мм, за вычетом длины, приходящейся на раззенковку 108 при наличии последней. На этой длине 110 диаметр второй контактной поверхности 106 постоянен и составляет 12,2 мм. Соответственно, длина переходной области 104 составляет около 20 мм. Диаметр переходной области 104 находится между диаметрами первой и второй контактных поверхностей 72 и 106, т.е. между 11,8 и 12,2 мм, например, составляет 12 мм. В рассматриваемом примере осуществления изобретения вторая контактная поверхность 106 примыкает к первой контактной поверхности 72 с промежуточным включением между ними переходной области 104, т.е. посредством этой переходной области. Вместе с тем, вторая контактная поверхность 106 также может примыкать к первой контактной поверхности 72 непосредственно. Таким образом, в обоих случаях вторая контактная поверхность 106 примыкает к первой контактной поверхности 72.
3
Еще следует заметить, что объем всей втулки 30 предпочтительно составляет 5,78 см, причем отклонение может составлять до 10%, в частности до 5%.
На фиг. 14 показана штифтообразная опора, в дальнейшем называемая штифтом 120 и расположенная в высверленном продольном канале 56. Штифт 120 служит опорой для шарика 34, вследствие чего штифт 120 образует запор для фиксирующего устройства 36, что подробнее рассматривается ниже. Штифт 120 имеет длину 18 мм и диаметр 5,9 мм и предпочтительно состоит из стали или синтетического материала. Вместо круглого поперечного сечения для штифта также может быть предусмотрена другая, например овальная или угловатая, форма поперечного сечения. Штифт 120 может сужаться в продольном направлении в направлении от первой торцевой стороны 122. Такое сужение может быть плавным (бесступенчатым) и/или коническим, но также может включать в себя уступы. Поведение поперечного сечения штифта 120 по его длине должно быть согласовано с поведением поперечного сечения продольного канала 56 в валу 20, чтобы штифт 120 после его установки в продольном канале 56 имел ходовую посадку с возможностью перемещения на определенное расстояние.
На расстоянии от 1,4 мм от первой торцевой стороны 122 штифта 120 проходит кольцевой паз 124, имеющий ширину 1,2 мм и глубину 0,7 мм от наружной боковой поверхности штифта 120. Соответственно, диаметр кольцевого паза 124 равен 4,5 мм. Таким образом, между первой торцевой стороной 122 и кольцевым пазом 124 расположен поясок 125.
На расстоянии 5,6 мм от первой торцевой стороны 122 выполнен открытый в радиальном направлении карман 126. Карман 126 имеет боковую поверхность 128, проходящую поперек продольной оси штифта 120. Таким образом, боковая поверхность 128 кармана находится на расстоянии 5,6 мм от первой торцевой стороны 122 штифта. Высота боковой поверхности кармана, измеряемая от наружной боковой поверхности штифта 120, предпочтительно равна 4 мм. Край боковой поверхности 128, удаленный от наружной боковой поверхности штифта 120, предпочтительно закруглен, т.е. образует галтель, радиус которой составляет, в частности, 1 мм.
В кармане 122 к боковой поверхности 128 примыкает донная поверхность 130. Донная поверхность 130 проходит предпочтительно параллельно продольной оси штифта 120 и, соответственно высоте боковой поверхности 128 кармана, находится на расстоянии 4 мм от наружной боковой поверхности штифта 120. Донная поверхность 130 также оканчивается галтелью, радиус которой предпочтительно равен 1 мм, вследствие чего донная поверхность 130 имеет в основном U-образную форму. К галтели на уровне 1,3 мм над донной поверхностью 130 примыкает скошенная поверхность 132, наклоненная к продольной оси штифта 120 предпочтительно под углом 130°. Скошенная поверхность 132 восходит в сторону от первой торцевой стороны 122. С увеличением высоты над донной поверхностью 130 скошенная поверхность 132 удаляется от донной поверхности 130. Скошенная поверхность оканчивается через 3,25 мм, глядя в продольном направлении, и переходит посредством радиального уступа 134 в наружную боковую поверхность штифта 120. На конце штифта 120, противоположном первой торцевой стороне 122, выполнена вторая торцевая сторона 136. Обе торцевые стороны 122 и 136 предпочтительно выполнены плоскими.
На фиг. 15-17 показан отдельно взятый наконечник 32. Наконечник 32 предпочтительно имеет диаметр 8,2 мм и длину 3,3 мм. Наконечник 32 имеет плоскую, по существу круглую торцевую стенку 142. Торцевая стенка 142 может иметь центральное сквозное отверстие (на чертежах не показано). К торцевой стенке 142 примыкает первый участок 144, который имеет поперечное сечение C-образной формы и наружный радиус которого соответствует наружному радиусу торцевой стенки 142. Внутренний радиус первого участка 144 составляет по меньшей мере 2,95 мм. К первому участку 144 примыкает второй C-образный участок 146, имеющий внутренний радиус 4,5 мм. Длина первого участка 144 по внутренней стороне между торцевой стенкой 142 и вторым участком 146 составляет 1,4 мм. Внутренний радиус имеет такое минимальное значение, которое позволяет C-образному участку 146 заскочить в кольцевой паз 124, защелкнувшись в нем. Два C-образных участка 144 и 146 образуют радиальный зев 147, которым наконечник 32 надевается сбоку на поясок 123 штифта с обеспечением фиксации наконечника. C-образные участки 144 и 146 разделены на сегменты двумя щелями 148, проходящими в осевом направлении наконечника 32, что облегчает крепление наконечника 32 на штифте 120 при сборке. Кроме того, наконечник 32 можно приклеивать к штифту 120, или же наконечник 32 можно формировать на нем методом литья под давлением со вставкой. Существуют и другие возможности крепления наконечника.
Предпочтительно, чтобы наконечник 32 был красного или иного цвета, подсказывающего оператору технологической машины 10, что управление фиксирующим устройством 36 осуществляется путем воздействия на наконечник 32. Кроме того, наконечник 32 может отсутствовать. В этом случае торцевую сторону 122 и/или поясок 123 можно окрасить красным или иным привлекающим внимание цветом.
В качестве альтернативы описанному выше исполнению, первый Сообразный участок 144 также может быть выполнен в форме полого цилиндра без бокового зева 147. Тогда второй участок 146 с меньшим внутренним радиусом будет отсутствовать. Щели 148 могут присутствовать или же отсутствовать. В этом случае наконечник 32 напрессовывают в осевом направлении на область пояска 123, причем в этом случае отсутствовать может также кольцевой паз 124.
Далее с помощью фиг. 18 поясняется сборка вала 20, наконечника 32, шарика 34, штифта 120 и пружины 150. Установка вала 20 в гнездо 19 приводной головки 18 (головки вывода мощности) может выполняться до или после этой сборки. Однако предпочтительно устанавливать вал 20 на технологическую машину 10 до указанной сборки, поскольку тогда напрессовка выполняется легче.
Для проведения вышеупомянутой сборки шарик 34 вкладывают в карман 126, в частности помещают на донную поверхность 128 кармана штифта 120. В результате этого фиксирующее устройство 36 находится, по меньшей мере частично, в предварительно собранном состоянии. В продольный канал 56 вала 20 вставляют пружину 150. Вместе с тем, пружину 150 также можно предварительно закрепить на штифте 120 и ввести в продольный канал 56 со штифтом. Фиксирующее устройство 36 вдавливают, преодолевая силу упругости пружины 150, в продольный канал 56, или внутрь вала 20, так, чтобы шарик 34 оказался в области первого отверстия 60. Затем введенный в продольный канал узел необходимо сориентировать так, чтобы шарик 34 зашел в отверстие 60, выступая через него, и при этом прилегал к скошенной поверхности 132. После этого штифт 120 можно отпустить. При этом пружина 150 отожмет штифт 120, который несколько выдвинется из канала 56. В этом состоянии скошенная поверхность 132 будет давить на шарик 34, который, в свою очередь, будет давить на стенку отверстия 60. Благодаря этому фиксирующее устройство 36 удерживается в валу 20. Таким образом, сила упругости пружины 150 действует в направлении с первого конца 31 вала 20, стремясь выдавить фиксирующее устройство 36 из вала через его первый конец и с помощью шарика 34, т.е. стопора, обеспечивая удерживание фиксирующего устройства 36 в валу 20. Сила, создаваемая пружиной 150 в установленном состоянии, составляет в районе 5…20 Н, предпочтительно - около 10 Н. Наряду с пружиной 150, также возможно применение магнита, способного прикладывать силу к штифту 120, но предпочтительно использовать пружину 150.
Узел, состоящий из вала 20, шарика 34, штифта 120, пружины 150, можно собирать и без наконечника 32. Если же установка наконечника 32 предусмотрена, что является предпочтительным, его надевают на штифт 120. Благодаря этому штифт 120 уже невозможно вдавить в канал 56 настолько, чтобы шарик 34 полностью сел на донную поверхность 130 кармана. Это обеспечивает лучшее предохранение фиксирующего устройства 36 от демонтажа. Вместе с тем, установить наконечник 32 на штифт 120 можно и после сборки узла, состоящего из вала 20, шарика 34, штифта 120, пружины 150.
Также ясно, что шарик 34 под действием скошенной поверхности 132 способен перемещаться в радиальном направлении наружу, т.е. к наружной боковой поверхности вала 20, за счет того, что в направлении от второго конца 37 к первому концу 31 вала 20 расстояние (от наружной боковой поверхности вала) до скошенной поверхности 132 увеличивается, вследствие чего при перемещении штифта в валу 20 в направлении от первого конца 31 ко второму концу 37 стопор может перемещаться вглубь от наружной боковой поверхности.
Теперь фиксирующее устройство 36 закреплено в продольном канале 56, проходящем внутрь вала 20 от торцевой стороны его первого конца 31, или в вышеупомянутой осевой выемке, имеющей иное исполнение. Предпочтительно, чтобы продольный канал 56 проходил в валу на длину штифта 120 в установленном состоянии и дополнительно на путь перемещения штифта 120 вглубь продольного канала 56. Как было указано выше, как штифт, так и продольный канал также могут сужаться в поперечном сечении.
На изображениях вала и втулки в собранном состоянии отчетливее показано то, что, хотя в валу 20 расположено несколько пазов 50.1, 50.2, 50.3, 50.4, фиксирующее устройство 36 содержит предпочтительно только один шарик 34 либо иной стопор, выступающий из дна 52 одного из этих пазов. Кроме того, штифт 120 может быть выполнен большей длины и может иметь несколько расположенных друг за другом карманов 126 для шариков 24. Если вал 20 имеет больший диаметр, то карманы 126 и шарики 34 могут быть распределены на одном уровне по окружности.
При монтаже валика 24 на вал 20 втулку 30 надевают монтажным отверстием 68 на первый конец 31 вала 20. Разумеется, вместо втулки 30 на вал 20 можно надеть втулку 30a. Для целей описания в дальнейшем упоминается только втулка 30. Однако установка втулки 30а выполняется аналогично. Ребра 39.1, 39.2, 39.3, 39.4 втулки ориентируют по отношению к пазам 50.1, 50.2, 50.3, 50.4 вала так, чтобы каждое ребро 39.1, 39.2, 39.3, 39.4 совместилось со своим пазом 50.1, 50.2, 50.3, 50.4. При наличии четырех ребер 39.1, 39.2, 39.3, 39.4 и четырех пазов 50.1, 50.2, 50.3, 50.4 это сделать легче, чем в случае меньшего числа ребер и пазов. Затем втулку 30 надвигают дальше на вал 20. Когда уступ 98 наклонной поверхности 96 дойдет до шарика 34, он прижмет шарик к скошенной поверхности 132 штифта 120. Поскольку шарик 34 имеет возможность перемещения в высверленном отверстии 60, он вдавливается радиально внутрь, погружаясь в продольный канал 56. При этом штифт 120, преодолевая силу упругости пружины 150, вдавливается в осевом направлении в продольный канал 56 под действием силы, действующей на скошенную поверхность 132. При дальнейшем надевании валика 24, или втулки 30, на вал 20 шарик 34 продолжает вдавливаться наклонной поверхностью 96 втулки 30 в высверленное в валу отверстие 60, пока не будет достигнута высшая точка наклонной поверхности 96. Это место соответствует стенке 94.
При дальнейшем надевании валика 24, или втулки 30, на вал 20 шарик 34 выступает из дна 52 выполненного в валу паза. Оказавшись за стенкой 94, шарик 34 входит в канавку 90, что показано на фиг. 19. Участок 152 шарика 34, который можно назвать удерживающим (запирающим) участком, входит в контакт со стенкой 94. При этом удерживающий участок 152 выступает в радиальном направлении над дном 52 паза, т.е. над граничащей с шариком 34 наружной поверхностью вала 20. Таким образом, очевидно, что шарик 34, или стопор, имеет радиально выступающий участок 152, удерживающий от смещения установленную на валу 20 втулку 30, или трубчатое устройство, и при монтаже втулки 30 пропускаемый в полую гнездовую часть 38.
Помимо шарика 34, вошедшего в контакт со стенкой 94, т.е. упершегося в нее, в контакт с концами 53 пазов 50.1, 50.2, 50.3, 50.4 входят уступы 98 ребер 39.1, 39.2, 39.3, 39.4. В результате втулка 30 на валу 20 зажата в осевом направлении между шариком 34, а именно его удерживающим участком 152, и концом 53 по меньшей мере одного паза 50.1, 50.2, 50.3, 50.4. Таким образом, втулка 30 застопорена на валу 20, причем это стопорение произошло самопроизвольно или автоматически. Такое самопроизвольное стопорение обеспечивается тем, что шарик 34 под действием скошенной поверхности 132 штифта 120, поджимаемого пружиной 150, выдавливается силой, действующей поперек продольного канала 56, наружу в радиальном направлении. Таким образом, шарик 34 удерживается в заблокированном состоянии посредством упругой силы. Если попытаться стянуть втулку 30 с вала 20, стенка 94 втулки будет упираться в удерживающий участок 152, или шарик 34. При этом своим участком 154, удаленным от удерживающего участка 152, шарик 34 прижимается к (образующей первое отверстие) кромке канала 56. Однако внутрь шарик 34 сместиться не может, чем достигается стопорение.
В собранном состоянии первая контактная поверхность 72 втулки 30 прилегает к первой посадочной части 46 вала 20, а вторая контактная поверхность 106 втулки - ко второй посадочной части 48 вала 20. В случае втулки 30a предусмотрено только прилегание контактной поверхности 72 к первой посадочной части 46 вала 20. В пазах 50.1, 50.2, 50.3, 50.4 вала 20 помещаются ребра 39.1, 39.2, 39.3, 39.4 втулки 30. Когда вал 20 приводится во вращение, боковые поверхности 54 четырех пазов 50.1, 50.2, 50.3, 50.4 давят на боковые стенки 87 четырех ребер 39.1, 39.2, 39.3, 39.4. Это позволяет передавать относительно высокий крутящий момент. Пазы 50.1, 50.2, 50.3, 50.4 образуют передающие крутящий момент участки вала 20, входящие в полую гнездовую часть 38 втулки 30.
Таким образом, выгодным аспектом изобретения является то, что фиксирующее устройство 36 имеет стопор, который выполнен, например, в виде шарика 34 и который в заблокированном состоянии препятствует демонтажу втулки 30 или 30a с вала 20, а в разблокированном состоянии допускает демонтаж втулки 30 или 30a с вала 20. Также преимуществом изобретения является то, что фиксирующее устройство 36 имеет запор, который предпочтительно выполнен в виде штифта 120 и обеспечивает разблокирование либо разблокирование и блокирование шарика 34, причем штифт 120 расположен у первого конца вала 20.
Из приведенного выше описания сборки видно, что штифт 120, или запор, отпирается вручную, а запирается самопроизвольно, но в своем запирающем стопор состоянии допускает установку втулки 30 или 30a, или трубчатого устройства.
На фиг. 20 поясняется процесс демонтажа. При этом фиксирующее устройство 36 путем осевого нажатия на наконечник 32 в сторону вала 20 переводят из заблокированного состояния в разблокированное состояние. Штифт 120 вдавливается в продольный канал 56 против действия силы упругости пружины 150. При этом перемещается также скошенная поверхность 132 штифта 120. Вследствие этого шарик 34 смещается в радиальном направлении внутрь. Если теперь валик 24, или втулку 30 или 30a, потянуть в направлении снятия с вала 20, шарик 34 во взаимодействии со стенкой 94 и наклонной поверхностью 96 сможет отодвинуться. После этого валик 24 можно снять с вала 20 полностью. Когда речь идет о демонтаже, выгодным аспектом изобретения является то, что фиксирующее устройство 36, по меньшей мере, при демонтаже смонтированного на валу 20 валика 24 или втулки 30 либо втулки 30а, остается на валу 20. Однако благодаря тому, что осевой путь перемещения штифта 120 ограничивается наконечником 32, шарик 34 не может проникнуть в продольный канал 56 настолько, чтобы могло произойти непреднамеренное извлечение штифта 120, или фиксирующего устройства 36.
Рассмотренный пример осуществления изобретения отчетливо показывает, что фиксирующее устройство 36 в заблокированном состоянии находится в положении блокировки, а в разблокированном состоянии - в положении разблокировки, причем положение блокировки и положение разблокировки разнесены на валу 20 в радиальном направлении. Это достигается тем, что шарик 34 в заблокированном состоянии удерживается на своем месте, а в разблокированном состоянии может подаваться внутрь.
В качестве альтернативы рассмотренному варианту осуществления изобретения также возможен вариант, в котором штифт 120 имеет наружную резьбу, а продольный канал 56 имеет ответную внутреннюю резьбу. Если штифт ввернуть глубже в вал 20, шарик 34 сможет отодвигаться внутрь. В этом состоянии шарик 34 разблокирован вручную. Затем можно установить втулку 30 или 30a. После этого штифт 120 можно вывернуть из вала 20 настолько, чтобы шарик 34 был выдавлен скошенной поверхностью 132 радиально наружу и зафиксировал втулку 30 или 30a. В результате этого втулка 30 или 30a стопорится вручную. При этом предпочтительно, чтобы угол поворота штифта 120 составлял менее 360°, что сокращает время, затрачиваемое на блокировку и разблокировку. Предпочтительно, чтобы штифт 120 поворачивался примерно на 180°. Благодаря этому сокращается время, затрачиваемое на блокировку и разблокировку, причем ощущение оператором процесса блокировки и разблокировки является интуитивно достаточным.
Возможен еще такой вариант осуществления изобретения, при котором штифт установлен в продольном канале 56 с возможностью поворота и поджат в одном направлении пружиной кручения. В этом случае карман штифта имеет дно, расстояние от которого до центральной оси является переменным. Благодаря этому блокировка и разблокировка могут обеспечиваться вращательным движением штифта.
Таким образом, из приведенного выше описания вариантов осуществления изобретения следует, что фиксирующее устройство выполнено с возможностью его перевода из заблокированного в разблокированное состояние путем осевого нажатия на орган управления в сторону вала или путем поворота органа управления вокруг продольной оси вала.
Также из приведенного выше описания следует, что фиксирующее устройство в заблокированном состоянии находится в положении блокировки, а в разблокированном состоянии - в положении разблокировки, причем положение блокировки и положение разблокировки могут быть разнесены на валу в радиальном и/или окружном и/или осевом направлении.