ЗАЖИМНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ РАБОЧЕГО ИНСТРУМЕНТА
TOOL CLAMPING DEVICE

Известны зажимные устройства для закрепления рабочих инструментов, прежде всего рабочих инструментов осциллирующих технологических машин, содержащие зажимной узел. При этом зажимной узел имеет зажимной элемент для зажима рабочего инструмента в осевом направлении, а также расположенную на зажимном элементе зажимную головку, предусмотренную для зажима рабочего инструмента на свободном конце зажимного узла.
Из публикации US 3943934 А известна переносная технологическая машина, содержащая по меньшей мере одно зажимное устройство для закрепления рабочего инструмента, содержащее зажимной узел, имеющий по меньшей мере один зажимной элемент для зажима рабочего инструмента в осевом направлении, проходящем по меньшей мере по существу параллельно оси поворота и/или оси вращения шпинделя, а также имеющий по меньшей мере одну расположенную на зажимном элементе зажимную головку, предусмотренную для зажима рабочего инструмента на свободном конце зажимного узла, причем зажимной узел имеет направляющий узел, предусмотренный для того, чтобы по меньшей мере в одном рабочем состоянии направлять по меньшей мере одно движение рабочего инструмента вдоль по меньшей мере одного направления движения, существенно отличающегося от осевого направления.
Объектом настоящего изобретения является переносная технологическая машина, содержащая по меньшей мере одно зажимное устройство для закрепления рабочего инструмента, содержащее зажимной узел, имеющий по меньшей мере один зажимной элемент для зажима рабочего инструмента в осевом направлении, проходящем по меньшей мере по существу параллельно оси поворота и/или оси вращения приводного вала, а также имеющий по меньшей мере одну расположенную на зажимном элементе зажимную головку, предусмотренную для зажима рабочего инструмента на свободном конце зажимного узла, причем зажимной узел имеет направляющий узел, предусмотренный для того, чтобы по меньшей мере в одном рабочем состоянии направлять по меньшей мере одно движение рабочего инструмента вдоль по меньшей мере одного направления движения, существенно отличающегося от осевого направления.
В соответствии с изобретением зажимная головка имеет по меньшей мере одну поверхность зажима, расположенную несимметрично относительно продольной оси зажимного элемента.
Техническим результатом, достигаемым при осуществлении изобретения, является повышение простоты, быстроты и надежности монтажа и демонтажа рабочего инструмента.
Предлагаемое в изобретении выполнение зажимной головки позволяет просто и быстро перемещать по ней, как по направляющей, рабочий инструмент, устанавливая последний в положение монтажа. Также просто быстро осуществляется демонтаж рабочего инструмента. Кроме того, предлагаемое в изобретении выполнение зажимной головки обеспечивает ее осевое перекрытие с рабочим инструментом, чем достигается надежность монтажа.
Под зажимным узлом здесь понимается, в частности, узел, который за счет геометрического и/или силового замыкания фиксирует рабочий инструмент в осевом направлении, т.е. от осевого смещения. В частности, зажимной узел имеет узел управления. Под узлом управления здесь понимается, в частности, узел, имеющий по меньшей мере один орган управления, на который непосредственно воздействует оператор, и предусмотренный для того, чтобы путем приложения управляющего воздействия и/или путем ввода параметров оказывать влияние на определенный процесс и/или на состояние узла, связанного с узлом управления, и/или изменять этот процесс или состояние. Под рабочим инструментом понимается, в частности, инструмент пластинчатой формы, предусмотренный, в частности, для механической обработки заготовки (обрабатываемого объекта) со снятием ее материала, предпочтительно для пиления заготовки. Под осевым направлением здесь понимается, в частности, направление, предпочтительно проходящее по меньшей мере по существу параллельно оси возвратно-вращательного движения (поворота) и/или оси непрерывного вращения приводного вала переносной технологической машины, предусмотренного для приведения в движение рабочего инструмента этой технологической машины. Под по существу параллельной ориентацией определенного направления относительно направления отсчета, в частности в одной плоскости, здесь понимается, в частности, то, что указанное направление может иметь отклонение от направления отсчета, составляющее, в частности, менее 8°, предпочтительно менее 5° и особенно предпочтительно менее 2°. Под зажимным элементом понимается, в частности, элемент, предусмотренный для передачи зажимного усилия, предпочтительно создаваемого пружинным узлом. Предпочтительно, чтобы зажимной элемент был по меньшей мере частично расположен в полом валу и, в частности, был установлен в опорных средствах, расположенных на полом валу. Под зажимной головкой здесь понимается, в частности, конструктивный элемент, имеющий по меньшей мере одну поверхность зажима, которая для закрепления (зажатия) рабочего инструмента в осевом направлении прилегает по меньшей мере к одному участку поверхности рабочего инструмента, нагружает рабочий инструмент зажимным усилием в осевом направлении и, в частности, прижимает его к держателю рабочего инструмента. Под держателем рабочего инструмента понимается, в частности, конструктивный элемент, предусмотренный для размещения рабочего инструмента в приемной зоне и для вхождения в соединение с рабочим инструментом с геометрическим и/или силовым замыканием, действующим в окружном направлении. В частности, держатель рабочего инструмента соединен с приводным валом с геометрическим замыканием и/или неразъемным (обеспечиваемым силами межмолекулярного или межатомного сцепления) соединением. Под приемной зоной (посадочным гнездом) понимается, в частности, ближняя к держателю рабочего инструмента область, полностью заполняемая или занимаемая закрепленным в зажимном узле рабочим инструментом. Под свободным концом зажимного узла понимается, в частности, свободно доступная для оператора часть зажимного узла, причем в этом случае можно обходиться без применения (вспомогательного) инструмента и, в частности, без снятия частей корпуса. Под направляющим узлом понимается, в частности, узел, предусмотренный для того, чтобы задавать установочное движение или перемещение, отличное от чисто осевого установочного движения, движения вокруг и/или вдоль осевого направления, и, в частности, отличающийся от направляющего узла, позволяющего перемещать не установленный на машине рабочий инструмент путем его отдельно взятого поступательного перемещения в направлении движения, проходящего по меньшей мере по существу параллельно осевому направлению, в приемную зону держателя рабочего инструмента. Кроме того, направляющий узел может обладать, в частности после перемещения элемента направляющего узла, зазором, достаточным для того, чтобы обеспечивать возможность наклона рабочего инструмента относительно плоскости, вектор нормали к которой ориентирован по меньшей мере по существу параллельно осевому направлению, на угол до 50°. Под существенным отличием или отклонением определенного направления движения от осевого направления понимается, в частности, то, что указанное направление движения и осевое направление образуют между собой угол, превышающий 30°, целесообразно превышающий 60° и предпочтительно превышающий 85°. Благодаря предлагаемому в изобретении выполнению зажимного устройства для закрепления рабочего инструмента выгодно достигается безынструментальное, т.е. осуществляемое без использования вспомогательного инструмента, закрепление и/или отсоединение рабочего инструмента.
Целесообразно, чтобы зажимная головка была выполнена за одно целое с зажимным элементом. Под выполнением за одно целое понимается, в частности, по крайней мере, неразъемное (обеспечиваемое силами межмолекулярного или межатомного сцепления) соединение, например сварное, клеевое соединение, приформовывание методом литья под давлением и/или применение иного подходящего с точки зрения специалиста метода соединения, и/или, что предпочтительно, выполнение в виде одного изделия, например путем изготовления из одной отливки и/или путем изготовления методом одно- или многокомпонентного литья под давлением и, что предпочтительно, из одной заготовки. Вместе с тем, зажимная головка также может быть соединена с зажимным элементом, в частности с фиксацией от проворачивания относительно него за счет геометрического и/или силового замыкания. Благодаря выполнению зажимной головки за одно целое с зажимным элементом сокращаются затраты на выполнение монтажа (сборки) и стоимость.
В еще одном варианте осуществления изобретения направляющий узел имеет приемную зону, расположенную, глядя в направлении зажима, по меньшей мере частично за зажимной головкой зажимного элемента. Под направлением зажима понимается, в частности, направление, в котором зажимная головка в рабочем состоянии зажимного узла с зажатым рабочим инструментом прикладывает к последнему усилие. Преимуществом является то, что за счет вышеупомянутого движения рабочего инструмента достигается его осевое перекрытие с поверхностью зажима зажимной головки. Под осевым перекрытием здесь понимается, в частности, наложение или совмещение, в частности отдельных участков, по меньшей мере двух деталей в осевом направлении, в частности, таким образом, что прямая пересекает в осевом направлении эти две детали. Предпочтительно, чтобы поверхность зажима зажимной головки перекрывала в осевом направлении по меньшей мере один участок поверхности рабочего инструмента по меньшей мере в одном рабочем состоянии (режиме), в котором рабочий инструмент зафиксирован посредством зажимной головки на держателе рабочего инструмента. В частности, осевое перекрытие сохраняется при изменении положения рабочего инструмента, преимущественно при повороте рабочего инструмента вокруг оси вала. Этим достигается, в частности, безынструментальное закрепление и/или отсоединение рабочего инструмента.
Предлагается также вариант осуществления изобретения, в котором зажимная головка расположена эксцентрически относительно продольной оси зажимного элемента. При выполнении зажимной головки за одно целое с зажимным элементом под зажимной головкой понимается, в частности, наименьшая часть зажимного элемента, ограниченная плоскостью, вектор нормали к которой расположен по существу параллельно осевому направлению и которая находится, глядя в направлении от свободного конца зажимного узла, за поверхностью зажима и содержащая по меньшей мере поверхность зажима. Под эксцентрическим расположением элемента относительно некоторой оси понимается, в частности, то, что центр тяжести, предпочтительно геометрический центр тяжести, указанного элемента удален от вышеупомянутой оси более чем по меньшей мере на 3%, целесообразно по меньшей мере на 8% и предпочтительно по меньшей мере на 20% максимального размера (протяженности) элемента. Под продольной осью зажимного элемента понимается, в частности, ось зажимного элемента, которая в установленном состоянии зажимного элемента проходит по существу параллельно осевому направлению. Преимуществом здесь является простота достижения осевого перекрытия зажимной головки с рабочим инструментом.
Далее, зажимная головка может иметь фаску, выполненную по меньшей мере с одной стороны, противоположной поверхности зажима, т.е. обращенной от поверхности зажима. В частности, наименьшая протяженность фаски превышает 1 мм, а предпочтительно превышает 2 мм. Предпочтительно, чтобы фаска была выполнена под углом к продольной оси зажимного элемента, отличающимся от угла 45° менее чем на 40°, в частности менее чем на 20° и предпочтительно менее чем на 5°. Это обеспечивает простоту монтажа.
В еще одном варианте осуществления изобретения зажимной узел имеет рабочий ход, длина которого составляет от 1,5 до 3 мм. В частности, перемещение на величину рабочего хода совершает зажимная головка при выполнении процесса установки и закрепления рабочего инструмента от начала до конца.
Объектом настоящего изобретения является также переносная технологическая машина, прежде всего ручная машина с приводимым в осциллирующее движение шпинделем, содержащая предлагаемое в изобретении зажимное устройство для закрепления рабочего инструмента. Под переносной технологической машиной здесь понимается, в частности, технологическая машина, прежде всего ручная машина, которую оператор может транспортировать без использования для этого транспортных машин. Переносная технологическая машина имеет массу, составляющую, в частности, менее 40 кг, предпочтительно менее 10 кг и особенно предпочтительно менее 5 кг. При этом достигается высокий уровень удобства управления для оператора ручной машины.
Предлагаемое в изобретении зажимное устройство для закрепления рабочего инструмента при этом не ограничивается описанным выше применением и примером осуществления изобретения. В частности, предлагаемое в изобретении зажимное устройство для реализации описанного здесь принципа действия может включать в себя отдельные элементы, детали и узлы в количестве, отличном от указанного в данном описании.
Другие преимущества изобретения выявляются в нижеследующем описании его осуществления, поясняемом чертежами. На чертежах в качестве примера представлен вариант осуществления изобретения. На чертежах, в описании и в формуле изобретения многочисленные признаки содержатся в определенной комбинации. Исходя из целесообразности специалист сможет также рассматривать эти признаки в отдельности и объединять их в другие рациональные комбинации. На чертежах показано:
на фиг. 1 - схематическое изображение предлагаемой в изобретении системы, включающей в себя технологическую машину с предлагаемым в изобретении зажимным устройством для закрепления рабочего инструмента и установленный рабочий инструмент,
на фиг. 2 - вид на зажимной узел в направлении зажима,
на фиг. 3 - схематическое изображение фрагмента предлагаемого в изобретении зажимного устройства для закрепления рабочего инструмента в разрезе вдоль оси вращения полого вала с установленным и зажатым рабочим инструментом,
на фиг. 4 - еще одно изображение фрагмента предлагаемого в изобретении зажимного устройства с расфиксированным рабочим инструментом и
на фиг. 5 - еще одно схематическое изображение фрагмента предлагаемого в изобретении зажимного устройства для закрепления рабочего инструмента.
На фиг. 1 показана система, состоящая из переносной электрической технологической машины 38 и рабочего инструмента 16, выполненного в виде пильного полотна. Технологическая машина 38 имеет зажимное устройство 10 для закрепления рабочего инструмента, выполненное в виде зажимного устройства для закрепления рабочего инструмента осциллирующей технологической машины и предусмотренное для зажима рабочего инструмента 16 в технологической машине 38. Переносная технологическая машина 38 имеет корпус 42, содержащий в себе узел 44 электродвигателя, передаточный механизм 46 и ведомый узел 48 переносной технологической машины 38. При этом корпус 42 технологической машины имеет две корпусные полуоболочки 50, 52, соединенные друг с другом разъемным образом вдоль плоскости, проходящей через осевое направление 18. Вместе с тем, корпус 42 технологической машины может иметь две или более горшкообразных корпусных частей, соединяемых друг с другом разъемным образом. Осевое направление 18 проходит вдоль и/или параллельно оси 54 вращения выполненного в качестве шпинделя 40 полого вала 56 ведомого узла 48 (фиг. 3). Полый вал 56 предусмотрен для того, чтобы приводить установленный рабочий инструмент 16 в осциллирующее (в частности возвратно-вращательное) движение. Приведение рабочего инструмента 16 в осциллирующее движение происходит при этом известным специалисту образом, например посредством эксцентрически расположенной на приводном валу узла 44 электродвигателя цапфы (на чертежах не показана) передаточного механизма 46, которая посредством качающегося рычага и сопряженной с ним втулки (на чертежах не показаны) передаточного механизма 46 приводит полый вал 56 в движение во время работы переносной технологической машины 38. Таким образом, выполненный в качестве шпинделя 40 полый вал 56 приводится в осциллирующее движение. Рабочий инструмент 16 закрепляется на соответствующем держателе 58 ведомого узла 48 для механической обработки заготовок со снятием их материала. Держатель 58 рабочего инструмента выполнен за одно целое с полым валом 56. Это позволяет передавать возвратно-вращательное движение полого вала 56 на держатель 58 рабочего инструмента. Держатель 58 рабочего инструмента имеет двенадцать стопорных выступов 66, расположенных равномерно распределенными вдоль окружности и предусмотренных для сопряжения с двенадцатью выполненными в рабочем инструменте 16 передающими вращение выемками 60 для образования соединения с геометрическим замыканием (фиг. 2).
Зажимное устройство для закрепления рабочего инструмента содержит зажимной узел 12. Зажимной узел имеет зажимной элемент 14 для зажима рабочего инструмента 16 в осевом направлении 18, а также расположенную на зажимном элементе 14 зажимную головку 20, предусмотренную для зажима рабочего инструмента 16 на свободном конце 30 зажимного узла 12. Зажимной элемент 14 частично расположен в полом валу 56. Зажимной элемент 14 установлен в опорном элементе 24 полого вала 56. Зажимной узел 12 также имеет направляющий узел 22, предусмотренный для того, чтобы в рабочем состоянии, отличающемся от рабочего состояния с зажатым рабочим инструментом 16, направлять движение рабочего инструмента 16 вдоль направления 34 движения, существенно отличающегося от осевого направления 18. Направляющий узел 22 образован зажимным элементом 14, расположенной на зажимном элементе 14 зажимной головкой 20 и держателем 58 рабочего инструмента.
Зажимная головка 20 выполнена за одно целое с зажимным элементом 14. Направляющий узел 22 имеет приемную зону 59, расположенную, глядя в направлении 36 зажима, по меньшей мере частично за зажимной головкой 20 зажимного элемента 14. Зажимная головка 20 расположена эксцентрически относительно продольной оси 28 зажимного элемента 14. Зажимная головка 20 имеет поверхность 72 зажима, расположенную несимметрично относительно продольной оси 28 зажимного элемента 14. Зажимная головка 20 имеет фаску 26, выполненную со стороны, противоположной поверхности 72 зажима. Зажимной узел 12 имеет рабочий ход 32, длина которого составляет 2 мм.
На фиг. 2 зажимное устройство 10 для закрепления рабочего инструмента изображено при виде на него в направлении 36 зажима. Рабочий инструмент 16 соединен с держателем 58 рабочего инструмента посредством стопорных выступов 66 и передающих вращение выемок 60 для передачи движения в окружном направлении 62. Зажимная головка 20, расположенная на зажимном элементе 14 эксцентрически относительно продольной оси 28 зажимного элемента 14, имеет поверхность 72 зажима. Поверхность 72 зажима расположена эксцентрически относительно продольной оси 28 зажимного элемента 12. Зажимная головка 20 имеет фаску 26, облегчающую надевание рабочего инструмента 16 имеющимся в нем установочным отверстием 64. Фаска 26 выполнена под углом 45° к продольной оси 28 зажимного элемента 14 и имеет ширину 2 мм. Установочное отверстие 64 расположено по центру между передающими вращение выемками 60 рабочего инструмента 16. Вместе с тем, возможен вариант выполнения предлагаемого в изобретении зажимного устройства, в котором зажимная головка 20 расположена на продольной оси 28 зажимного элемента 14 и выполнена грибовидной, а рабочий инструмент 16 имеет установочное отверстие 64, расположенное эксцентрически, т.е. со смещением от центра, между передающими вращение выемками 60.
На фиг. 3 приведено схематическое изображение фрагмента ведомого узла 48 и зажимного устройства 10 для закрепления рабочего инструмента, находящихся в рабочем состоянии с зажатым рабочим инструментом 16. Зажимной узел 12 имеет пружинный узел 76. Пружинный узел 76 с помощью предварительно напряженной спиральной пружины 78 сжатия создает зажимное усилие, передаваемое через зажимной элемент 14 на зажимную головку 20. Этим зажимным усилием зажимная головка 20 прижимает рабочий инструмент 16 в направлении 36 зажима к держателю 58 рабочего инструмента. Рабочий инструмент 16 расположен в приемной зоне 59. Стопорные выступы 66 держателя 58 рабочего инструмента входят в передающие вращение выемки 60 рабочего инструмента 16. Приемная зона 59 частично расположена, глядя в направлении 36 зажима, за зажимной головкой 20. Поверхность 72 зажима зажимной головки 20 расположена, глядя в направлении 36 зажима, на задней стороне зажимной головки 20. В альтернативном исполнении зажимное усилие создается посредством резьбы путем затягивания гайки и/или винта. Кроме того, возможны варианты осуществления изобретения, в которых вместо спиральной пружины 78 сжатия используются тарельчатые пружины.
Для безынструментального воздействия на зажимной элемент 14 зажимной узел 12 имеет узел 88 управления (фиг. 1). Узел 88 управления включает в себя рычаг 90 управления, установленный с возможностью поворота вокруг оси 54 вращения полого вала 56. Кроме того, узел 88 управления имеет механизм (на чертежах не показан), предусмотренный для преобразования движения поворота рычага 90 управления вокруг оси 54 вращения в поступательное движение зажимного элемента 14 в осевом направлении 18. При этом такой механизм может быть выполнен в виде передачи, кулачкового профиля (управляющего кулачка), сопряженного с толкателем, или других известных специалисту механизмов для преобразования движения поворота в поступательное движение. В рабочем состоянии с зажатым рабочим инструментом узел 88 управления известным специалисту образом изолирован (кинематически развязан) от осциллирующего движения, совершаемого зажимным элементом 14 во время работы переносной технологической машины 38. В рабочем состоянии, отличающемся от рабочего состояния с зажатым рабочим инструментом, узел 88 управления известным специалисту образом вступает во взаимодействие с зажимным элементом 14 и/или зажимной головкой 20 для снятия зажимного усилия.
На фиг. 4 фрагмент, показанный на фиг. 3, представлен в рабочем состоянии, отличающемся от рабочего состояния с зажатым рабочим инструментом 16. Для достижения этого рабочего состояния был повернут рычаг 90 управления. Посредством узла 88 управления зажимной элемент 14 переместился на рабочий ход 32 навстречу направлению 36 зажима. Длина рабочего хода 32 составляет 2 мм.
На фиг. 5 рабочий инструмент 16 выведен из приемной зоны. Зажимная головка 20 зажимного элемента 14 и держатель 58 рабочего инструмента образуют направляющий узел 22, направляющий движение рабочего инструмента 16 в направлении 34 движения. Направление 34 движения проходит по существу перпендикулярно оси 54 вращения полого вала 56, а значит, и осевому направлению 18. После перемещения рабочего инструмента 16 на величину пути 3 мм вдоль направления 34 движения рабочий инструмент 16 оказывается в положении, в котором он направляется своим установочным отверстием 64 в осевом направлении по зажимной головке 20, что позволяет отсоединить рабочий инструмент 16 от переносной технологической машины 38. Во время демонтажа (снятия) и монтажа (установки) рабочего инструмента 16 как зажимной элемент 14, так и зажимная головка 20 остаются соединенными с зажимным устройством 10 для закрепления рабочего инструмента. При установке рабочего инструмента 16 фаска 26 зажимной головки способствует надеванию рабочего инструмента установочным отверстием 64 на зажимную головку 20. Весь процесс монтажа и демонтажа рабочего инструмента 16 осуществляется без использования вспомогательного инструмента.