УСТРОЙСТВО СОЕДИНЕНИЯ ВЕДУЩЕГО ВАЛА ИЛИ ШПИНДЕЛЯ С ВЕДОМОЙ ОХВАТЫВАЮЩЕЙ СТУПИЦЕЙ
COUPLING BETWEEN DRIVE SHAFT OR SPINDLE WITH DRIVE EXTERNAL BOSS

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к устройству соединения ведущего вала или шпинделя с охватывающей его ведомой ступицей, содержащему три или более групп продольных направляющих канавок, выполненных на вале или шпинделе.
Известно множество соединительных устройств такого типа в различном исполнении в соответствии с их условиями работы и назначением.
Например, при использовании со шлифовальным инструментом соединительное устройство должно обеспечивать возможность его точного центрирования и быстрой замены в случае износа инструмента или при замене его другим инструментом.
Обычно такие соединительные устройства выполнены в виде шпинделя с резьбовыми отверстиями для закрепления на нем инструмента с помощью фланца и болта.
Однако это требует применения инструмента и очень точной механической обработки или посадки поверхностей контакта вала и ступицы. Последнее условие приводит к удорожанию изготовления соединительного устройства.
Если требуется одноходовое соединительное устройство, то обычно приходится применять зубчатый механизм с защелками или подобное устройство. Такое механическое устройство тоже является относительно дорогостоящим в изготовлении, а кроме того, требует обслуживания при эксплуатации.
Другое соединительное устройство подобного типа описано в DE 1750227.
Это устройство содержит ведущий вал, который может либо не иметь контакта с охватывающей его ведомой ступицей, либо иметь с ней слабый приводной контакт, либо иметь с ней плотный приводной контакт, и множество не жестко закрепленных элементов, которые размещены в канавках на наружной поверхности ведущего вала и могут входить в зацепление с ним под действием центробежной силы.
Такое соединительное устройство имеет некоторые недостатки, обусловленные в первую очередь тем, что оно является неточным, поскольку может входить в зацепление и/или выходить из зацепления неравномерно, а из-за неравномерного сцепления соединяемых элементов получается неточное центрирование.
К тому же это соединительное устройство содержит довольно большое количество элементов, что также увеличивает стоимость изготовления.
В US 6354414 описано устройство соединения ведущего вала или шпинделя с ведомой охватывающей ступицей, содержащее три или более групп направляющих канавок, выполненных на валу или шпинделе. Этому устройству также присущи указанные выше недостатки.
ЗАДАЧА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей изобретения является создание устройства соединения ведущего вала или шпинделя с ведомой охватывающей ступицей, которое является простым и надежным в эксплуатации, обеспечивает точность соединения элементов и их позиционирования и, соответственно, центрирование соединяемых элементов; работает бесшумно и не требует обслуживания, а также может легко разбираться без применения инструментов.
Согласно изобретению, эта задача решается с помощью устройства соединения вала или шпинделя с ведомой охватывающей ступицей описанного выше типа, в котором каждая группа направляющих канавок состоит из двух канавок, одна из которых выполнена мелкой, а другая глубокой, при этом устройство снабжено шнуром, выполненным из упругого материала и размещенным в канавках с обеспечением при размещении шнура в глубокой канавке отсутствия приводного контакта или возможности слабого приводного контакта со ступицей, а при размещении в мелкой канавке - плотного приводного контакта со ступицей.
Устройство работает так, что когда упругий шнур находится в глубокой направляющей канавке, он не имеет или имеет лишь слабый приводной контакт с охватывающей его ступицей. Вращение вала вызывает перемещение шнура из глубокой направляющей канавки в мелкую, при этом на ступицу действует направленная наружу сила, обеспечивающая плотное соединение элементов друг с другом. В результате достигается равномерная передача крутящего момента и идеальное центрирование соединяемых элементов, при наличии, как правило, трех групп направляющих канавок.
Такая конструкция гарантирует, что при повороте в направлении, противоположном нормальному направлению вращения во время работы, шнур выйдет из зацепления и можно будет быстро и легко снять ступицу и инструмент с вала или шпинделя. Для этого нужно просто остановить вращение вала и слегка сдвинуть ступицу в обратном направлении, освободив ее от сцепления с ведущим валом.
Полученное таким образом одноходовое устройство соединения обеспечивает очень точное центрирование элементов, если группы направляющих канавок расположены на валу на равных расстояниях. В некоторых случаях это значит, что для большего диаметра требуется больше трех групп направляющих канавок.
При работе не происходит заметного износа элементов, поэтому устройство не требует обслуживания.
Если, как указано в п.2 формулы изобретения, направляющие канавки имеют криволинейное дно, а шнур имеет круглое поперечное сечение, то достигается равномерное воздействие на шнур при его выдавливании и тем самым равномерное зацепление.
Если, как указано в пп.3 и 4 формулы изобретения, шнуры расположены в направляющих канавках между отверстиями, проходящими через вал или шпиндель на его концах, то шнуры могут быть установлены и закреплены в положении, в котором они имеют подходящее натяжение благодаря их упругости.
Целесообразно закрепить шнуры, как указано в п.5 формулы изобретения, на концах вала или шпинделя при помощи буртика, зажима или подобного средства.
ЧЕРТЕЖИ
Далее более подробно описан вариант осуществления изобретения со ссылками на чертежи, на которых:
фиг.1 изображает в разрезе вал или шпиндель с тремя шнурами, расположенными в глубоких направляющих канавках;
фиг.2 изображает в разрезе вал или шпиндель, у которого шнуры расположены в мелких направляющих канавках;
фиг.3 изображает разрез по линии III-III на фиг.2,
фиг.4 изображает рабочий инструмент во время его установки, т.е. в положении расцепления и
фиг.5 изображает рабочий инструмент, находящийся в зацеплении с валом или шпинделем.
ОПИСАНИЕ ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Устройство согласно изобретению предназначено для соединения ведущего вала 1 или шпинделя, изображенного в разрезе на фиг.1 и 2, с ведомой охватывающей ступицей 6.
Ступица 6, показанная на фиг.4 и 5, может быть насажена на шпиндель или вал 1 при помощи инструмента 7.
Ступица 6 выполнена в виде полого тела вращения, и к ее форме не предъявляются какие-либо требования за исключением того, что ее внутренний диаметр должен быть немного больше диаметра шпинделя или вала 1.
Поэтому устройство соединения может работать со ступицей любой длины при условии, что она имеет внутреннее сквозное отверстие.
Шпиндель или вал 1 показан на фиг.1-3.
В дальнейшем "шпиндель или вал" имеют одно наименование - шпиндель. Шпиндель 1 соединен известным образом с вращающимся ротором (не показан) и в данном примере представляет собой отрезок трубы. На поверхности шпинделя расположены три группы направляющих канавок 2, 3, отстоящие друг от друга на 120°. Этим достигается очень точное центрирование ступицы, как описано ниже.
Как видно на фиг.1 и 2, каждая группа направляющих канавок состоит из двух канавок 2 и 3, из которых канавка 2 глубже канавки 3.
Глубокая канавка 2 расположена впереди мелкой канавки 3, если смотреть в направлении 9 вращения.
Обе канавки проходят вдоль шпинделя 1, как показано на фиг.3.
В поперечном сечении направляющие канавки имеют скругленное дно. Канавки 2, 3 служат для размещения шнура 4, выполненного предпочтительно из гибкого пластического материала, например силикона или подобного материала, который используется для уплотнительных колец или подобных элементов.
Диаметр шнура 4 может быть, например, 8 мм, а его длина соответствует длине шпинделя 1.
Для закрепления шнура 4 на обоих концах канавок 2, 3 предусмотрено отверстие 10. Шнур 4 может проходить между отверстиями 10, как показано на фиг.3.
Шнур 4 закреплен при помощи зажимных колец 5 или подобных элементов.
Далее описана работа устройства со ссылками на фиг.4 и 5.
Как показано на фиг.4, шпиндель 1 и ступица 6 находятся в сочлененном положении, а шнур 4 расположен в передней, глубокой направляющей канавке 2. Контакт между шпинделем 1 и ступицей 6 отсутствует, так что устройство находится в положении расцепления.
Поэтому ступица 6 может свободно поворачиваться в обоих направлениях, обозначенных стрелками 8, и ее вместе с инструментом 7 можно свободно снять со шпинделя 1 и установить на него.
Когда ступица установлена на шпинделе, ее вращение будет вызывать перемещение шнуров 4 из глубоких направляющих канавок 2 в мелкие направляющие канавки 3, в результате шнуры 4 будут прижиматься ко внутренней поверхности ступицы 6, как показано на фиг.5, и входить с ней в зацепление, тем самым устройство будет находиться в положении зацепления.
Таким образом, шпиндель и ступица соединяются друг с другом, так что инструмент 7 может быть приведен во вращение точно в направлении стрелки 8, так как он отцентрирован шнурами 4.
В случае замены ступицы вращение останавливают и инструмент 7 со ступицей 6 передвигают на небольшое расстояние в направлении, противоположном направлению вращения, в результате шнуры 4 перемещаются обратно в глубокие канавки 2 и перестают давить на ступицу 6. Теперь ступицу можно легко заменить на другую и осуществить ее зацепление со шпинделем, как это описано выше.
Если нужно передавать большие крутящие моменты или соединяемые элементы имеют большие размеры, то число групп направляющих канавок 2 и 3 в устройстве может быть больше трех.