Устройство для измерения траектории перемещения оси вращения шпинделя

/00 51)4 В 2 ПИСАНИЕ ИЭОБРЕТА ВТОРСКОМЪГ СВИДЕТЕЛЬСТВУ иг ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯТРАЕКТОРИИ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ОСИ ВРАЩЕНИЯ ШПИНДЕЛЯ(57) Изобретение относится к станкостроению и может быть применено для измерения положения вращающегося шпинделяшлифовальных либо других станков как нахолостом ходу, так и в работе. Цель изобретения - упрощение конструкции и обеспечение возможности измерений в процессе резания за счет встраивания датчиковв корпус шпиндельного узла. Устройствосодержит регистрирующее устройство и два емкостных датчика для измерения радиального перемещения шпинделя 4 при вращении. Датчики выполнены в виде полхколец 11, являющихся наружными электродами дифференциальных емкостных датчиков,установленных над поверхностью шейки шпинделя 4, являющейся средним электродом. Полукольца 11 расположены под углом 90 друг к другу в плоскости, перпендикулярной оси шпинделя, а корпус датчиков 7 скреплен с фланцем 5 шпиндельного подшипника и использован в качестве осевой опоры упорного подшипника 22 шпинделя. В радиальном направлении шпиндель покоится на трех сегментных вкладышах 2 гидродинамического подшипника, собранных на штырях в корпусе шпиндельной бабки 1. Полукольца 11 собраны при помощи промежуточных деталей на пружинящих лепестках 8, изготовленных заодно с корпусом датчиков 5. Гайка 15 и винт 16 служат для регулировки исходного положения датчиков. 3 ил. г бИзобретение относится к станкостроению и может быть применено для измерения положения вращающегося шпинделя станка как на холостом ходу, так и в работе, когда на шпиндель и шпиндельный узел воздействуют разные факторы, обусловленные рабочим процессом (силы резания, температура и др.).Цель изобретения - упрощение конструкции устройства, упрощение его настройки и получение возможности измерения положения оси шпинделя во время работы, например шлифования деталей за счет встраивания датчиков в корпус шпиндельного узла.На фиг. 1 показана шпиндельная опора круглошлифовального станка с собранным в ней устройством для измерения траектории перемещения оси шпинделя; на фиг. 2 - разрез А - А на фиг. 1 без собранного внутри шпинделя и его торцовой опоры и державки индикатора; на фиг. 3 - разрез Б - Б на фиг.В корпусе шлифовальной бабки 1 на подшипниковых вкладышах 2 радиального гидродинамического подшипника, установленных на штырях 3, покоится своей опорной шейкой шпиндель 4 шлифовального круга. Отверстие под шпиндельный подшипник закрыто фланцем 5, в окнах-вырезах которого размещены вкладыши 2. К внутреннему торцу фланца 5 винтами 6 прикреплен корпус датчиков 7. Четыре пружинящих лепестка 8 этого корпуса расположены крест-накрест и входят с зазором в четыре крестообразно прорезанные прорези в переднем торце фланца 5. К каждой паре диаметрально противоположно расположенных лепестков 8 прикреплено по одному кольцу 9 и 10 так, что эти кольца установлены на двух параллельных пружинах - лепестках 8. Кольца 9 и 10 несут по два диаметрально противоположно расположенных полукольца 11, образующих наружные электроды дифференциальных емкостных датчиков, Средним электродом датчиков является шпиндель 4. Полукольца 11 электрически изолированы от колец 9 либо 10 при помощи диэлектрических (например, текстолитовых) прокладок 12. Отверстия 13 во втулках 14 служат для вывода проводов электропитания полуколец 11 дифференциальных датчиков для присоединения к электронному усилителю, Эти отверстия герметизированы от протекания масла смазки шпиндельных подшипников (эти провода, герметизация отверстий и электронный усилитель не показаны).Две втулки 14 собраны в отверстиях корпуса шлифовальной бабки 1 под углом 90 к оси шпинделя 4 и под углом 90 друг к другу так,что одна из втулок выходит торцом наружу в верхней плоскости корпуса 1 шпиндельной бабки, другая - в ггередней стенке корпуса 1. Во втулкахжения дифференциальных емкостных датчиков относительно шейки шпинделя 4. При этом винты 16 своими рабочими торцами упираются в наружные боковые поверхности пружинящих лепестков 8. Сбоку на цилиндрических шейках этих винтов, у рабочих торцов, прорезаны лыски, которыми эти винты входят по скользящей посадке в прорези в сухарях 17, закрепленных к торцам втулок 14. Таким образом, сухари 17 стопорят винты 16 от проворота. Пружины 18 одеты на винтах 16 и с одной стороны упираются в дно отверстия во втулках 14, с другой стороны - в торцы буртиков на винтах 16, и создают осевой натяг прижатия винтов 16 их резьбой к внутренней резьбе гаек .5 и наружной резьбы гаек 15 к внутренней резьбе во втулках 14. Две пружины 19 собраны в поперечных отверстиях во фланце 5 и одним торцом упираются в дно отверстия в этом фланце, другим - г выступы на лепестках 8 и служат для создания натяга в стыке винтов 16 с наружной поверхностью лепестков 8. Уплотнительное кольцо 20 служит для предохранения от течи масла смазки из шпиндельньгх подшипников через зазор между шпинделем 4 и фланцем 5. Державки 21 прикреплены к втулкам 14 и служат для крепления в них измерительных индикаторов при тарировке емкостных датчиков (измерительные индикаторы не показаны). Шпиндель 4 своим торцом упирается в упорный гидродинамический подшипник 22, в окружности расположенных отверстий которого собраны подпружиненные пружинами 23 золкатели 24, торцами упирающиеся в торец корпуса датчиков 7. В одно из отверстий упорного подшипника 22 также входит штырь 25, с другой стороны скрепленный с фланцем 5 и корпусом датчиков 7 и служащий для предохранения подшипника 22 от проворота. Расположенные по окружности отверстия в упорном подшипнике 22 закрыты крышкой 26, скрепленной с этим подшипником. На переднем конусном конце шпинделя 4 закреплен фланец 27 шлифовального круга. Уплотнительные шайбы 28 лужат для предохранения течи масла через резьбовые отверстия под штыри 3, контргайки 23 - для предохранения штыр й 3 от проворота. Отверстие 30 в корпусе бабки 1 служит для слива масла смазки шпиндельных подшипников.На фиг. 1 - 3 показана лишь передняя опора шпинделя шлифовального станка, в которой монтируетс устройство измерения траектории оси врагцения шпинделя. Задняя опора остается без изменений, поэтому она не показана. Эна содержит второй гидродинамический упорный подшипник и 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 14 собраны гайки 15 с винтами 16, образующие дифференциальные винтовые передачи, предназначенные дг.я регулирования поло 1301646три вкладыша гидродинамического радиального подшипника, как и передняя опора. Также не показан подвод проводов электропитания датчиков к шпинделю 4 и полукольцам 11. Это может осуществляться известными способами - припайкой либо механическим креплением проводов к полукольцам 11 и подвод подпружиненного контакта трения к торцу шпинделя со стороны крепления шкива привода вращения шпинделя, где к шпинделю не подходит эмульсия и другие продукты шлифования.Устройство работает следующим образом.Настройка емкостных датчиков на работу измерения положения оси вращающегося шпинделя происходит во времй холостого вращения шпинделя. При пуске станка масло смазки шпинделя заполняет весь холостой объем отверстия под шпиндель в корпусе шпиндедьной бабки 1. Емкостные датчики, образованные полукольцами 11 и шпинделем 4, соединены электрически по мостовой схеме, подключенной к усилителю, и находятся под напряжением, Сигнал с датчиков измеряется усилителем, Вращая гайку 15 сигнал с датчиков настраивается на ноль. При этом от вращения гайки 15 она из-за своей наружной резьбы перемещается вдоль оси в резьбовом отверстии втулки 14. Винт 16, посаженный на резьбе в гайке 15, вращаться не может, так как он стопорится сухарем 17 и от вращения гайки 15 может лишь перемещаться вдоль оси, Однако осевое перемещение винта 16 будет зависеть от двух перемещений - гайки 15 в резьбе втулки 14 и винта 16 в резьбе гайки 15. При одном и том же направлении шага гайки 15 и винта 16 (правом или левом) перемещение винта 16 на один оборот гайки 15 равно разности шагов резьбы посадки гайки 15 во втулке 14 и резьбы посадки винта 16 в гайке 15. Например, при резьбе во втулке 14, равной М 16 Х 1 и резьбе винта 16, равной М 10 Х 0,75, одному обороту гайки 15 соответствует осевое перемещение винта 16 на 0,25 мм, т. е. получаем возможность более плавной регулировки датчиков. При перемещении винта 16 в. сторону шпинделя 4, он толкает в сторону шпинделя тот пружинящий лепесток 8, в который упирается торцом, и вместе с лепестком перемещает кольцо 9 либо 10 с полукольцами 11. При перемещении винта 16 в сторону от лепестка лепестки 8 отходят за ним назад за счет своих пружинящих свойств, а также за счет дейст 35 40 45 Устройство для измерения траектории перемещения оси вращения шпинделя, установленного в подшипниковом узле, вкпючающем упорный подшипник и фланец, содержащее регистрирующее устройство и два емкостных датчика, предназначенных для измерения радиального перемещения шпинделя при вращении и выполненных в виде попу- колец, установленных над поверхностью шпинделя и расположенных под углом 90 друг к другу в плоскости, перпендикулярной оси шпинделя, причем корпус датчика состоит из посадочной и измерительной частей, соединенных при помощи упругой части, отличающееся тем, что, с целью упрощения настройки и измерения положения оси шпинделя во время работы, посадочная часть корпуса датчиков закреплена на фланце шпиндельного подшипника и установлена до упора в подшипник шпинделя. 4вия пружины 19, которая постоянно прижимает лепесток к торцу винта 1 6.Аналогично регулировке датчиков на нольпроисходит тарировка датчиков. Только в этом случае в державке 21 крепится измерительный индикатор, который своим измерительным наконечником упирается в наружный торец винта 16. Вращая га йку 15, при помощи индикатора измеряем перемещение винта 16, соответственно и пружиня щих лепестков 8 с кольцами 9 либо 10 и по.лукольцами 11 датчиков. По показаниям регистрирующего (либо отсчетного) устройства электронного усилителя определяем сигнал с датчиков, соответствующий единице длины, измеренной индикатором.15 Измерение положения оси вращающегосяшпинделя в работе осуществляется по показаниям регистрирующего (либо отсчетного) устройства электронного усилителя. Датчики измеряют положение оси шпинделя и выдают на эти устройства электрический 20 сигнал, соответствующий перемещению осишпинделя от настроенного положения. Полученный сигнал далее может быть использован как для определения зависимостей точности вращения шпинделя от разных 25 факторов влияния (силовых, тепловых и др.),так и для адаптивного управления процессом обработки. Например, силами резания, для увеличения точности и производительности обработки на металлорежуших станках.30Формула изобретения1301646 2 У Б Составитель В. АлекТехред И. ВересТираж 787иитета СССР по делаЖ 35, Раушскаяское предприятие, г. рови дарственного ко 13035, Москва, нно-полиграфиче роизводс едактор А. В аказ 927/16НИИПИ Рос сеенко Корре Подпи м изобрете наб., д. 4 Ужгород, у