Шпиндельный узел

Полезная модель относится к металлообрабатывающей промышленности, в частности к токарным станкам и может быть использовано для контроля натяга в опорах шпинделя. Шпиндельный узел содержит два радиально-упорных подшипника 1, внутренние кольца которых одеты на шпиндель 2, а внешние кольца установлены в корпусе 3. Для регулировки натяга между радиально-упорными подшипниками 1 установлены внутреннее проставочное кольцо 4 и внешнее проставочное кольцо 5. На внутренней поверхности внешнего проставочного кольца 5 наклеены несколько тензометрических датчиков 6, таким образом, чтобы измерительная ось их совпадала с осью шпинделя 2. Провода от тензометрических датчиков 6 выводятся наружу по отверстиям, сделанным в корпусе 3, и соединяются со средством 7 обработки и передачи электрических сигналов, подающим сигнал на измерительный прибор 8, контролирующий натяг. При сборке, когда производится крепление крышки опоры шпинделя 2 и затягивание гайки 9 шпинделя 2, радиально-упорные подшипники 1 сжимаются, в результате чего в опоре создается натяг, при этом внешнее проставочное кольцо 5 будет также сжато. Величина сжатия соответствует величине расчетного натяга. Тензометрические датчики 6 будут также сжаты и сигнал, который они будут выдавать, будет соответствовать расчетному натягу. Этот сигнал подается на средство 7 обработки и передачи электрических сигналов, которое подает сигнал на измерительный прибор 8. При ослаблении натяга в процессе работы тензометрические датчики 6 будут выдавать сигнал меньшей величины, что отразится на показаниях измерительного прибора 8.

Полезная модель относится к металлообрабатывающей промышленности, в частности к токарным станкам и может быть использовано для контроля натяга в опорах шпинделя.

Из уровня техники известен шпиндельный узел, содержащий корпус, несущий инструментальную оправку и установленный в корпусе на опорах качения шпиндель и взаимодействующий с одной из опор элемент регулирования ее натяга (Авторское свидетельство СССР 1357143, B23B 19/02, 1986 г.).

Недостатком технического решения является то, что натяг регулируется только после смены инструментальной оправки, что может происходить после продолжительного времени работы станка.

Наиболее близким решением из уровня техники по технической сущности является способ регулировки натяга в радиально-упорных подшипниках шпиндельного узла, заключающийся в том, что внешнее кольцо одного из подшипников перемещают в осевом направлении на расчетную величину, перед осевым перемещением обоймы одного из подшипников к шпинделю прикладывают осевое усилие для разгружения этого подшипника, а после осевого перемещения обоймы осевое усилие, приложенное к шпинделю, снимают (Авторское свидетельство СССР 1098671, B23B 19/02, 1982 г.).

К недостаткам известного технического решения следует отнести тот факт, что в известном техническом решении контроль величины натяга в опоре шпинделя регулируется только при его сборке. Между тем известно, что в процессе работы шпинделя происходит износ деталей подшипника качения, что приводит к снижению величины натяга и как следствие этого снижение точности обработки деталей.

Технической задачей полезной модели является повышение точности обработки деталей за счет обеспечения постоянного контроля величины натяга в опорах шпинделя.

Поставленный технический результат достигается за счет того, что шпиндельный узел снабжен средством обработки и передачи электрических сигналов, а опорный блок оснащен средством контроля натяга подшипников, коммутационно связанным со средством обработки и передачи электрических сигналов, согласно полезной модели, он снабжен средством обработки и передачи электрических сигналов, а опорный блок оснащен средством контроля натяга подшипников, коммутационно связанным со средством обработки и передачи электрических сигналов, при этом средство контроля натяга подшипников выполнено в виде комплекта равномерно расположенных относительно друг друга тензометрических датчиков, зафиксированных на внутренней поверхности внешнего проставочного кольца, таким образом, что их измерительная ось совпадает с осью вращения шпинделя.

Шпиндельный узел поясняется графическими материалами, где:

- на фиг.1 схематично изображен продольный разрез шпиндельного узла;

- на фиг.2 показан местный разрез по измерительному кольцу.

Шпиндельный узел содержит два радиально-упорных подшипника 1, внутренние кольца которых одеты на шпиндель 2, а внешние кольца установлены в корпусе 3. Для регулировки натяга между радиально-упорными подшипниками 1 установлены внутреннее проставочное кольцо 4 и внешнее проставочное кольцо 5. На внутренней поверхности внешнего проставочного кольца 5 наклеены несколько тензометрических датчиков 6, таким образом, чтобы измерительная ось их совпадала с осью шпинделя 2. Провода от тензометрических датчиков 6 выводятся наружу по отверстиям, сделанным в корпусе 3, и соединяются со средством 7 обработки и передачи электрических сигналов, подающим сигнал на измерительный прибор 8, контролирующий натяг.

Шпиндельный узел работает следующим образом. При сборке, когда производится крепление крышки опоры шпинделя 2 и затягивание гайки 9 шпинделя 2, радиально-упорные подшипники 1 сжимаются, в результате чего в опоре создается натяг, при этом внешнее проставочное кольцо 5 будет также сжато. Величина сжатия соответствует величине расчетного натяга. Тензометрические датчики 6 будут также сжаты и сигнал, который они будут выдавать, будет соответствовать расчетному натягу. Этот сигнал подается на средство 7 обработки и передачи электрических сигналов, которое подает сигнал на измерительный прибор 8. При ослаблении натяга в процессе работы тензометрические датчики 6 будут выдавать сигнал меньшей величины, что отразится на показаниях измерительного прибора 8.

Таким образом, заявленная полезная модель позволяет повысить точность обработки деталей за счет постоянного контроля величины натяга в опорах шпинделя.

Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в независимом пункте формулы признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности необходимых признаков, достаточной для получения требуемого синергетического (сверхсуммарного) технического результата.

Свойства, регламентированные в заявленном соединении отдельными признаками, общеизвестны из уровня техники и не требуют дополнительных пояснений.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении может найти применение для контроля натяга в опорах шпинделя;

- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в независимом, пункте формулы полезной модели, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в материалах заявки известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленный объект соответствуют требованиям условию патентоспособности «новизна» и «промышленная применимость» по действующему законодательству и может быть классифицирован как объект интеллектуальной собственности «полезная модель».

Шпиндельный узел, содержащий корпус и шпиндель, установленный в корпусе на переднем и заднем опорных блоках с предварительным натягом, каждый из которых выполнен в виде двух радиально-упорных подшипников с установленными между ними концентрично расположенными между собой внешним и внутренним проставочными кольцами, отличающийся тем, что он снабжен средством обработки и передачи электрических сигналов, а опорный блок оснащен средством контроля натяга подшипников, коммутационно связанным со средством обработки и передачи электрических сигналов, при этом средство контроля натяга подшипников выполнено в виде комплекта равномерно расположенных относительно друг друга тензометрических датчиков, зафиксированных на внутренней поверхности внешнего проставочного кольца, таким образом, что их измерительная ось совпадает с осью вращения шпинделя.