SU1164003A1

SU1164003A1 - Electromechanical clamping device

Info

Publication number: SU1164003A1
Application number: SU817771613A
Authority: SU
Inventors: Хинков Хинков Димитър; Георгиев Генов Николай; Йорданов Цървенков Александър; Петров Камбуров Светлозар
Original assignee: Институт За Металорежещи Машини (Инопредприятие)
Priority date: 1980-01-24
Filing date: 1981-01-20
Publication date: 1985-06-30
Also published as: CH651488A5; CS34081A1; GB2068272A; HU189490B; SE8100274L; DE3102235A1; BG31534A1; FR2474375B1; FR2474375A1; CS241960B1

Abstract

A device for applying a force, such as a clamping device, comprises an electric motor (2) which, when energised, causes rotation of a nut (8) which in turn causes linear displacement of a spigot (9) and of an output element (16). When the output element (16) meets a resistance and is arrested, a resilient assembly (15) is compressed, and relative movement takes place between a rod (17) carried by the output element (16), and a tube (18), carried by the spigot (9). This relative movement is detected by a transducer (20) which, when the movement reaches a predetermined value, delivers a signal which causes the motor (2) to be de-energised. The device enables a predetermined clamping force to be achieved and maintained substantially constant, or varied in a predetermined manner. The device may be used on machine tools. <IMAGE>

Description

Изобретение относитс к электро-механическкому зажимному устройству, имеющему поступательное движение в двух направлени х, предназначенному преимущественно дл работы на метал лообрабатьтающих станках дл осуществлени зажимных операций.The invention relates to an electro-mechanical clamping device having a translational movement in two directions, mainly intended for work on metal-working machines for carrying out clamping operations.

Известны устройства состо щие из электродвигател , с валом которого св зан редуктор, причем редуктор со своей стороны передает движение посредством регулируемой тарирующей муфты преобразующе-исход щему узлу, который передает необходимое усилие дл зажима исполнительных механизMOB (А. Цървенков и др. Механизи рованные зажимные средства, изд. Техника, Софи , 1980 г.).Devices are known consisting of an electric motor, to whose shaft a gearbox is connected, and the gearbox, in turn, transmits movement by means of an adjustable taring coupling to a conversion-output unit, which transmits the necessary force for clamping actuators MOB (A. Tservenkov et al. Mechanized clamping means , ed. Technique, Sophie, 1980).

Если электромеханическое зажимное устройство предназначено дл осу ществлени осевого усили , преобразующе-исход щий узел состоит чаще всего из винта и гайки и комплектуетс упругим аккумулирующим устройством двухстороннего действи дл аккуму лировани энергии.If an electromechanical clamping device is designed to carry out axial force, the transducer-outgoing assembly consists most often of a screw and a nut and is completed with a elastic double-acting accumulator for energy storage.

Все указанные элементы без упругого аккумулирующего устройства двухстороннего действи , дальне названного в цел х кратности аккумулирующим устройством, обычно размещены в общем корпусе, посредством которого устройство закрепл етс к металлорежущему станку.All of these elements without the elastic accumulator of a double-acting device, which was later named for the multiplicity of the accumulator, are usually housed in a common housing, by means of which the device is fixed to a cutting machine.

Однако элементы тарирующей регулируемой муфты интенсивно изнашиваютс в процессе эксплуатации, что нежелательно измен ет исход щие усили .However, the elements of the taring adjustable clutch wear intensively during operation, which undesirably changes the outgoing forces.

Задача изобретени состоит в созДании электромеханического зажимного устройства, в котором устранены выше указанные недостатки, которое обеспечивало бы посто нное исход щее усилие и автоматическое выключение двигател при достижении этого усили а также автоматическое регулирование необходимого усили дл зажима.The object of the invention is to create an electromechanical clamping device in which the above-mentioned disadvantages are eliminated, which would ensure a constant outgoing force and automatic shutdown of the engine when this force is reached, as well as automatic regulation of the necessary clamping force.

Задача в соответствии с изобретением решаетс созданием электромеханического зажимного устройства, которое состоит из последовательно соединенных ме уду собой электродвигател с полым валом, редуктора, преобразующего узла дл преобразовани вращательного движени в двухнаправленное аксиальное перемещение и упругого аккумулирующего устройства двухстороннего действи , причем последнее соединено с преобразователем перемещени , управл ющим торможением двигател . Преобразующий узел обычно состоит из пары винтов, один элемент которой соединен с редуктором и имее вращательное движение, а другой передвигаетс только аксиально.The task in accordance with the invention is to create an electromechanical clamping device, which consists of a motor with a hollow shaft connected in series, a gearbox that converts a unit for converting the rotational movement into a bi-directional axial movement and an elastic accumulator of two-way action, the latter being connected to a movement converter, engine brake control. A transducer assembly usually consists of a pair of screws, one element of which is connected to the gearbox and has a rotational movement, while the other moves only axially.

В соответствии с одним из вариантов изобретени св зь между преобразователем и упругим аккумулирующим устройством, состо щим обычно из корпуса, оправки, размещенной в нем, и упругого элемента - чаще всего пакета тарельчатых пружин, насаженного на последней,осуществлена следующим образом. К аксиально передвигающемус элементу исход щего узла прикреплен преобразователь перемещени , соединенный с оправкой, и посредством нее - с упругим элементом, степень деформации которого учитываетс . Упругое аккумулирующее устройство расположено за корпусом зажимного устройства и соосно соединено с аксиально передвигающимс элементом преобразующего узла.In accordance with one embodiment of the invention, the connection between the transducer and the elastic storage device, usually consisting of a body, a mandrel housed therein, and an elastic element — most often a package of cup springs mounted on the latter, is made as follows. A displacement transducer connected to the mandrel is attached to the axially displacing element of the outgoing assembly, and through it to an elastic element, the degree of deformation of which is taken into account. The elastic storage device is located behind the body of the clamping device and coaxially connected to the axially movable element of the conversion unit.

В другом варианте изобретени упругий элемент аккумулирующего уст ройства расположен в корпусе устройства , причем он насажен на элемент вращательного движени преобразующег узла. Здесь преобразователь перемещени жестко закреплен к корпусу или невращаклцейс части токоподвод щего устройства электродвигател и осуществлена св зь между преобразователем и аксиально передвигающимс элементом преобразующего узла.In another embodiment of the invention, the elastic element of the accumulating device is located in the body of the device, and it is mounted on the element of the rotational movement of the transforming unit. Here, the displacement transducer is rigidly fixed to the housing or non-swinging part of the current-carrying device of the electric motor and the connection between the transducer and the axially moving element of the transducer assembly is made.

Преимущество изобретени состоит в том, что управл нщие команды дл торможени электродвигател получаютс непосредственно в зависимости от деформации упругого элемента, вызванной исход пщм осевым усилием. Отпадает необходимость в использовании тарирующей регулируемой муфты с ее недостатками.The advantage of the invention is that the control commands for braking the motor are obtained directly depending on the deformation of the elastic element caused by the outcome of axial force. There is no need to use a taring adjustable clutch with its disadvantages.

Преимущество изобретени во второ варианте состоит в том, что упругое аккумулирук цее устройство двухстороннего действи не оформлено как самосто тельный узел вне габаритов электтромеханического устройства, а встроено в его корпусе. Это создает большие возможности применени , а в некоторых случа х расщир ютс технологические возможности станков. Так, на- пример, при установлении на вращающемс шпинделе и использовании трубк дл переводной штанги к зажимному патрону отверстие шпиндел высвобождаетс и в него можно втиснуть часть обрабатываемой детали. На фиг. 1 представлен продольный разрез электромеханического зажимно го устройства с исход щим поступател ным движением в двух направлени х, которое устанавливают на вращающихс шпиндел х станков; на фиг. 2. элект ромеханическое зажимное устройство с встроенным в корпусе упругим элементом , без упругого аккумулирующего устройства в качестве самосто тельного узла. Устройство состоит из корпуса , в котором размещен электродвигатель 2, полый вал 3 которого упираетс во фланцах 4 и 5, закрепленных в корпусе I . В передней части корпуса I, со осно с электродвигателем 2 встроен 11ланетарный редуктор 6, обводка 7 которого жестко соединена с гайкой 8, имеющей вращательное движение и навинченной на вин.те 9. Винт испол н ет роль аксиально перемещающегос элемента и ротационно ограничен фпаицем Ш, закрывающим передний конец корпуса I. Гайка 8, винт 9 и фланец 10 образуют преобразующий узел нажимного устройства. Передача движени от электродвигател 2 к планетарному редуктору 6 осуществлена посредством шестерни I1, сделанной на переднем конце поло го вала 3 и зацепленной с планетарными шестерн ми 12 редуктора 6. Гайка 8 преобразун це-исход щего узла с обводкой 7 планетарного редуктора 6 установлены посредством двух аксиальных подшипников 13 (подп тников). К переднему концу винта 9 захва- чено аккумулирующее устройство, вклю чающее корпус 14, упругий элемент 15 и оправку 16, причем корпус 14 остав лен из цилиндра и закрывающей втулки , в котором размещена ротационно ограниченна оправка 16, на которой насажен упругий элемент 15 - в данном случае пакет тарельчатых пружин. Они установлены между двум шайбами и ограничены гайкой, навинченной на оправке 16, Корпус 14 аккумулирукицег устройства соединен резьбой к вин- Винт 9 преобразующего узла выполнен с проходным отверстием, в кото1 34 ром установлен стержень 17, к винту крепитс труба 18, проход ща через полый вал 3 электродвигател 2 и выход ща вне него. В конце трубы 18 упираетс стакан 19, к которому закреплен преобразователь 20. Стакан 19 установлен осево подвижно в кондукторе 21, захваченном к токоподвод щему узлу 22 электродвигател 2 и точнее к невращающейс части 23 токоподвод щего узла 22. Оправка 16 посредством стержн 17, размещенного в трубе 18, контактирует с щупом преобразовател 20. Устройство действует следующим образом. В цел х создани усипи нажима вращательное движение электродвигател 2 передаетс планетарному редуктору 6, обводка 7 которого поворачивает гайку 8, причем винт 9 вместе с соединенным с ним аккумулирующим устройством передвигаетс вперед до тех пор, пока оправка 16 встретит сопротивление. При этом вместе с винтом 9 передвигаетс труба 18 и стержень 17, св занный с оправкой 16. После окончани передвижени оправки 16 при дальнейшем передвижении винта 9 начинаетс деформаци упругого элемента 15, а стержень 17 передвигаетс назад относительно трубы 18. Это передвижение отсчитыва етс преобразователем 20 и при достижении определенной величины деформации упругого элемента 15, ко- тора соответствует требуемому ис- ход щему усилию, преобразователь 20 подает сигнал дл выключени электродвигател 2. Дл срабатывани устройства в обратном направлении подаетс сигнал к электродвигателю дл ° поворачивани в обратном направлении , причем гайка 8, измен направление своего вращени , передвигает винт 9 вместе с корпусом 14 аккумулирующего устройства до устра- нени созданного усили нажима. Винт 9 вместе со всем аккумулирующим устройством продолжает передвигатьс до создани сил нат жени в опргш- ке 16, котора прекращает свое движе ние, а BHHt 9, убира сь, деформирует упругий элемент 15, стержень 17 передвигаетс вперед относительно трубы 18 и преобразователь 20 подает сигнал дл выключени двигател 2. В другом варианте изобретени электромеханическое устройство выполнено таким образом, что обводка 7 редуктора 6 представл ет собой одно целое с гайкой 8 преобразующе-исход щего узла. Упругий элемент 15 аккумулирующего устройства расположен меж дву двум упорными шайбами 24, ограниченными в пространстве между двум подп тниками 13, посредством которых гайка 8, представл к ца собой одно це лое с обводкой, упираетс в корпус 1 и (}шанец 10. Упорные шайбы 24 ограничены между одним приливом гайки 8 и ограничи тельной гайкой, навинченной на удлиненной части гайки 8. Корпус аккумулирующего устройства по существу представл ет собой корпус 20 ном The advantage of the invention in the second embodiment is that the elastic accumulator device of a two-way action is not designed as a self-contained unit outside the dimensions of the electromechanical device, but is embedded in its case. This creates great opportunities for application, and in some cases technological capabilities of machine tools are enhanced. So, for example, when mounted on a rotating spindle and using a tube for a transfer rod to the chuck, the hole of the spindle is released and a part of the workpiece can be squeezed into it. FIG. Figure 1 shows a longitudinal section of an electromechanical clamping device with outgoing translational movement in two directions, which is mounted on rotating spindles of machine tools; in fig. 2. Electromechanical clamping device with an elastic element embedded in the housing, without an elastic storage device as a self-contained unit. The device consists of a housing in which an electric motor 2 is placed, the hollow shaft 3 of which rests on the flanges 4 and 5, fixed in housing I. In the front part of the housing I, with the base of the electric motor 2, an 11-planetary reducer 6 is integrated, the stroke 7 of which is rigidly connected to the nut 8, which has a rotational motion and is screwed on the screw 9. The screw plays the role of an axially moving element and is rotationally limited by a screw Ø, closing the front end of the housing I. The nut 8, the screw 9 and the flange 10 form a transformer assembly of the pressing device. Movement from the electric motor 2 to the planetary gearbox 6 is transmitted via gear I1, made at the front end of the shaft 3 and engaged with the planetary gears 12 of the gearbox 6. The nut 8 of the conversion of the outgoing assembly with the stroke 7 of the planetary gearbox 6 is installed by two axial gears bearings 13 (subclasses). A storage device is gripped to the front end of the screw 9, comprising a housing 14, an elastic element 15 and a mandrel 16, with the housing 14 left from a cylinder and a closing sleeve in which a rotationally limited mandrel 16 is placed, on which an elastic element 15 is mounted In this case, the package of cup springs. They are installed between two washers and are limited by a nut screwed on the mandrel 16. The housing 14 of the battery of the device is threaded to the screw. The screw 9 of the conversion unit is made with a through hole in which the rod 17 is mounted, the screw 18 is attached to the screw through a hollow shaft 3 of electric motor 2 and exiting outside. At the end of the tube 18, the cup 19 rests against which the transducer 20 is fixed. The cup 19 is mounted axially movable in a jig 21 gripped to the current-carrying assembly 22 of the electric motor 2, and more precisely to the non-rotating portion 23 of the current-conducting assembly 22. The mandrel 16 via a rod 17 placed in tube 18, is in contact with the probe of the converter 20. The device operates as follows. In order to create a push-pull, the rotational motion of the electric motor 2 is transmitted to the planetary gearbox 6, the stroke 7 of which turns the nut 8, and the screw 9 together with the accumulator connected to it moves forward until the mandrel 16 encounters resistance. Together with the screw 9, the tube 18 and the rod 17 associated with the mandrel 16 move. After the end of the movement of the mandrel 16, with further movement of the screw 9, the deformation of the elastic element 15 begins, and the rod 17 moves backward relative to the tube 18. This movement is counted by the converter 20 and upon reaching a certain amount of deformation of the elastic element 15, which corresponds to the required outgoing force, the converter 20 sends a signal to turn off the electric motor 2. To activate the device in reverse th direction signal is supplied to the motor for pivoting ° in the opposite direction, the nut 8 by varying its direction of rotation, moves the screw 9 together with the housing 14 of the storage device to eliminate Neny pressure generated force. Screw 9, along with the entire accumulator, continues to move until the tension is created in opr-16, which stops its movement, and BHHt 9, removing, deforms the elastic element 15, the rod 17 moves forward relative to the pipe 18 and the converter 20 sends a signal to turn off the engine 2. In another embodiment of the invention, the electromechanical device is designed in such a way that the stroke 7 of the gearbox 6 is integral with the nut 8 of the conversion-output unit. The elastic element 15 of the accumulator device is located between two two thrust washers 24, limited in the space between the two tongs 13, by means of which the nut 8, being one whole with a stroke, abuts against the housing 1 and (} trench 10. Thrust washers 24 limited between one tide nut 8 and a restricting nut that is screwed on the elongated part of the nut 8. The housing of the storage device is essentially a housing 20 nom.

1 электромеханического зажимного устройства . Гайка 8 контактирует со стержнем 17, размещенньм в отверстии полого вала 3, и посредством него со щупом преобразовател 20. В этом варианте преобразователь 20 закреплен к невращающейс части 23 токоподвод - щего устройства 22. Стержень 17 1трдпружинен дл обеспечени посто нного контакта между гайкой 8 и преобразователем 20.1 electro-mechanical clamping device. The nut 8 contacts with the rod 17 located in the hole of the hollow shaft 3, and through it with the probe of the converter 20. In this embodiment, the converter 20 is fixed to the non-rotating part 23 of the current-carrying device 22. The rod 17 1 is spring-loaded to ensure constant contact between the nut 8 and converter 20.

Способ действи варианта устройства в соответствии с фиг. 2 следующий. 116The method of operation of a variant of the device according to FIG. 2 next. 116

высвобождени исполнительного механизма , электродвигатель 2 поворачиваетс в обратном направлении и при передвижении стержн 17 и щупа преобразовател 20 в обратном направлении последний подает аналогичный сигнал дл торможени электродвигател 2 .to release the actuator, the motor 2 rotates in the opposite direction and as the rod 17 and the probe of the converter 20 move in the opposite direction, the latter gives a similar signal to the braking of the electric motor 2.

30 Признано изобретением по результатам экспертизы, осуществленной Ведомством по изобретательству Народной Республики Болгарии. 3 При зажиме крут щий момент от электродвигател 2 передаетс планетарному редуктору 6, гайка 8 поворачивает- с и передвигает винт 9 до тех пор, пока последний встретит сопротивление. Винт 9 прекращает свое движение, а гайка 8, продолжа свое вращение, передвигаетс аксиально по винту 9, начина деформировать упругий элемент 15, ограниченный между двум упорными шайбами 24. Стержень 17, который еле- дит за аксиальным передвижением гайки 8, передвигаетс вместе со щупом пре образовател 20 и на определенной высоте передвижени , соответствуккцей требуемому осевому усилию, преобразователь 20 подает сигналы дл выключени электродвигател 2. При обрат- действии устройства, т.е. дл 30 Recognized as an invention according to the results of an examination carried out by the Office for the Invention of the People’s Republic of Bulgaria. 3 When clamping, the torque from the electric motor 2 is transmitted to the planetary gearbox 6, the nut 8 rotates and moves the screw 9 until the latter meets resistance. The screw 9 stops its movement, and the nut 8, continuing its rotation, moves axially along the screw 9, begins to deform the elastic element 15, bounded between two thrust washers 24. The rod 17, which is following the axial movement of the nut 8, moves together with the probe converter 20 and at a certain height of movement, corresponding to the required axial force, converter 20 provides signals for switching off the electric motor 2. When the device, i.e. for

uu

Claims

1. ELECTROMECHANICAL CLAMPING DEVICE, including a housing, an electric motor with a hollow shaft, connected to a gearbox and a converting unit for converting rotational motion into axial, consisting, for example, of a screw, nut and a restricting flange, and an elastic accumulating device of double-acting, connected to the converting unit characterized in that the converting unit 8, 9, 10 is directly connected to the reducer 6, and the elastic accumulating device is connected to the movable converter introduced into the device Nia 20, electrically connected to the electric motor 2.

2. The device according to π. 1, characterized in that the gearbox 6 is planetary and its stroke 7 is rigidly fastened to the nut 8 of the transforming unit mounted rotatably in the housing 1.

3. The device pop. 2, characterized in that a pipe 18 is attached to the screw 9 of the converting unit, located in the hollow shaft 3 of the electric motor 2, at the free end of which is fixed a cup 19 carrying the movement transducer 20.

4. The device pop. 3, characterized in that the housing is attached to the front end of the screw 9

14 of the elastic storage device including the mandrel 16 and the elastic element 15, mounted on it, and the mandrel 16 by means of the rod 17, placed in the pipe 18, is connected with the transducer 20 movement.

5. The device pop. 2, characterized in that the nut 8 of the converting unit is mounted axially movable relative to the housing 1, the elastic element 15 of the accumulating device is positioned between two thrust washers 24 mounted on the nut, one of which is designed to interact with the housing I, and the second with the flange 10 .

6. The device pop. 5, characterized in that in the hollow shaft 3 of the electric motor 2 there is a rod 17 designed to interact with the end face of the nut 8 and the converter 20 mounted on the housing 1.

SU „1164003