ПНЕВМОЗАЖИМ СОВМЕЩЕННОГО ДЕЙСТВИЯ

Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована для зажима заготовок на металлообрабатывающем оборудовании при их механической обработке.
Известна конструкция пневмоцилиндра, содержащая гильзу с закрепленной на ней крышкой, поршень, размещенный с возможностью перемещения в гильзе, направляющую втулку, установленную в гильзе, на поршне жестко закреплен шток, содержащий прижим и размещенный в отверстии направляющей втулки (Ансеров М.А. Приспособления для металлорежущих станков. - Л.: Машиностроение, 1975, стр.204-211; ГОСТ 15608-70 Цилиндры пневматические).
Данный пневмоцилиндр применяется в конструкциях зажимных приспособлений и позволяет создать необходимое усилие для прижима детали при ее обработке.
Недостатком пневмоцилиндра являются узкие технологические возможности, ограничивающие его применение для зажима заготовок. Шток пневмоцилиндра может перемещаться только вдоль его оси, это затрудняет эксплуатацию пневмоцилиндра, который перекрывает своим корпусом зону установки и съема заготовки.
Частично данная проблема может быть решена использованием дополнительного рычажного механизма, состоящего из прижима, шарнирно закрепленного в корпусе, подвижной серьги, шарнирно связанной с прижимом и штоком, жестко связанным с исполнительным элементом привода, ролика, закрепленного с возможностью вращения на серьге и штоке и имеющего возможность качения по плоской опоре (Горошкин А.К. Приспособления для металлорежущих станков. Справочник. - М.:
Машиностроение, 1979, стр.191-192).
Зажим и освобождение заготовки осуществляется за счет качательного движения прижима. Однако при малой величине хода штока освобождение пространства над заготовкой для ее установки и съема не обеспечивается в полной мере.
Возможно использование вместе с пневмоцилиндром более сложных дополнительных механизмов, совмещающих качательное и поступательное движение прижима. Примером такого механизма является приспособление зажимное, содержащее корпус, размещенные в нем базирующие элементы и механизм зажима, состоящий из прижима, шарнирно закрепленного в корпусе, подвижной серьги, шарнирно связанной с прижимом и штоком, жестко связанным с исполнительным элементом привода, ролика, закрепленного с возможностью вращения на серьге и штоке и имеющего возможность качения по плоской опоре, с прижимом выполненным с продольным отверстием, в котором размещен шарнирно закрепленный в корпусе сухарь, и дополнительно связан с серьгой посредством подпружиненной тяги, осевое перемещение которой ограничено упором, шарнирно закрепленным на серьге (пат. РФ на полезную модель №65807 от 27.08.2007).
Применение данного приспособления не возможно, при компактной рабочей зоне или при зажиме крупногабаритных заготовок, занимающих все свободное пространство.
Технической задачей, на решение которой направлена полезная модель является расширение технологических возможностей пневмоцилиндра за счет совершенствования его конструкции и обеспечения свободного съема и установки заготовки в вертикальном направлении без применения дополнительных механизмов.
Указанная задача решается тем, что в пневмоцилиндре, содержащем гильзу с закрепленной на ней крышкой, поршень, размещенный с возможностью перемещения в гильзе, направляющую втулку, установленную в гильзе, поршень выполняется полым, внутри которого размещен клин,
x2
контактирующий с роликом, посредством оси, установленным на штоке, направляющая втулка выполняется с возможностью поворота в корпусе гильзы, а шток, содержащий плавающий прижим выполнен с упором и связан с корпусом гильзы пружиной, причем поршень выполняется с опорными поверхностями, имеющими возможность контакта с осью ролика, вертикальное перемещение прижима связано с продольным перемещением поршня на величину хода l зависимостью:
2
1
h=2(l-R)sinα,
2
где l - расстояние от упора до прижима на штоке;
R - радиус направляющей втулки;
1
x2
α - половина угла поворота штока при перемещении поршня на величину хода l.
1
Величина угла α рассчитывается по следующей зависимости
1
1
α=arcsin (а/(2(l+R))),
x2
где α - величина вертикального перемещения ролика при перемещении поршня на величину хода l,
x2
a=ltgα;
α - угол клина,
1
l - расстояние от центра ролика до упора на штоке.
Выполнение в пневмоцилиндре полого поршня с клином внутри него, в сочетании с контактирующим с клином роликом, установленным на штоке и выполнением направляющей втулки с возможностью поворота в корпусе гильзы обеспечит качательное движение штока, осуществляющее прижим заготовки. Пружина связывающая шток с корпусом гильзы обеспечивает постоянный прижим ролика к клину и продольное перемещение штока на величину вылета в начале работы пневмозажима. Выполнение поршня с опорными поверхностями, имеющими возможность контакта с осью ролика позволит осуществить отвод штока и освобождение пространства над заготовкой после ее разжима. Сочетание всех приведенных признаков,
позволяет обеспечить надежный зажим заготовки и свободное пространство над ней в разжатом состоянии, для установки и съема заготовки.
Заявителю не известны пневмозажимы с указанной совокупностью существенных признаков и заявленная совокупность существенных признаков не вытекает явным образом из современного уровня техники, что подтверждает соответствие заявляемого технического решения условию «новизна».
Заявляемое техническое решение поясняется чертежами, где:
фиг.1 - пневмозажим совмещенного действия (общий вид);
фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;
фиг.3 - пневмозажим (момент качательного движения штока);
фиг.4 - пневмозажим (момент горизонтального перемещения штока);
фиг.5 - расчетная схема.
Пневмозажим совмещенного действия содержит гильзу 1 с закрепленной на ней крышкой 2, поршень 3, размещенный с возможностью перемещения в гильзе 1 и направляющую втулку 4, установленную в гильзе, Поршень 3 выполняется полым, и внутри него размещен клин 5, контактирующий с роликом 6. Ролик 6 посредством оси 7 установлен на штоке 8. Направляющая втулка 4 выполняется с возможностью поворота в корпусе гильзы. Шток 8 содержит плавающий прижим 9 и выполнен с упором 10 и связан с корпусом гильзы пружиной 11. Поршень выполняется с опорными поверхностями 12, имеющими возможность контакта с осью 7 ролика 6. Вертикальное перемещение прижима 9 связано с продольным перемещением поршня 3 зависимостью:
2
1
h=2(l-R)sinα,
2
где l - расстояние от упора до прижима на штоке;
R - радиус направляющей втулки;
1
x2
α - половина угла поворота штока при перемещении поршня на величину хода l.
1
Величина угла α рассчитывается по следующей зависимости
1
1
α=arcsin(а/(2(l+R))),
x2
где а - величина вертикального перемещения ролика при перемещении поршня на величину хода l,
x2
а=l tgα;
α - угол клина,
1
l - расстояние от центра ролика до упора на штоке.
x1
x2
Процесс работы пневмозажима совмещенного действия выглядит следующим образом. В исходном разжатом положении поршень 3 находится в крайнем левом (фиг.4) положении и своими опорными поверхностями контактирует с осью 7 ролика 6. Шток 8 также находится в крайнем левом положении, прижим 9 находится слева от заготовки и обеспечивает свободное пространство над ней. После подачи воздуха в левую полость пневмозажима, поршень начинает перемещаться вправо. Ход поршня 3 состоит из двух частей l и l. Вначале поршень 3 и шток 8 перемещаются совместно, при этом ролик 6 прижимается к клину 5. После того как упор 10 на штоке 8 упрется в направляющую втулку 4 осевое перемещение штока прекратится. Дальнейшее перемещение поршня будет приводить к перемещению ролика 6 клином 5 вверх. При этом шток 8 совместно с направляющей втулкой 4 будет поворачиваться. Указанное качательное движение штока 8 обеспечит зажим заготовки прижимом 9. Прижим 9 является плавающим, поэтому его прижимная поверхность прилегает к поверхности заготовки полностью. Разжим заготовки осуществляется в обратном порядке. Воздух подается в правую полость пневмозажима и поршень 3 начинает перемещаться влево. До тех пор пока его опорные поверхности 12 не коснутся оси 7 ролика 6 шток 8 не перемещается горизонтально. Ролик 6 перемещается вниз, а шток 8 совершает качательное движение, прижим 9 поднимается над заготовкой на величину зазора. После контакта опорных поверхностей 12 и оси 7 ролика 6 качательное движение
штока 8 прекращается и он начинает перемещаться горизонтально вместе с поршнем 3. Движение прекращается, после того как поршень 3 упрется в крышку 2, при этом шток 8 и прижим 9 находятся в исходном состоянии.
Пневмозажим совмещенного действия может быть изготовлен на стандартном оборудовании с применением известных материалов и современных инструментов, что соответствует критерию «промышленная применимость».