RU2016751C1

RU2016751C1 - Quick-acting clamp

Info

Publication number: RU2016751C1
Authority: RU
Inventors: К.А. Колинько
Original assignee: Центральный аэрогидродинамический институт им. проф.Н.Е.Жуковского
Priority date: 1990-09-10
Filing date: 1990-09-10
Publication date: 1994-07-30

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: C-shaped body has a stationary thrust on one of the shelves and a threaded hole on the other one. A bush with unidirectional coarse and fine threads on outer and inner surfaces respectively is inserted into the threaded hole. The bush inner surface thread engages with the thread of a clamping screw made in the form of a shank with a handle. The screw is connected to the bush through a safety clutch. The clamp provides mounting of additional bushes with unidirectional threads on the outer and inner surfaces which are inserted one inside the other. EFFECT: improved structure. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к устройствам для закрепления деталей при обработке. The invention relates to the field of engineering, and in particular to devices for fixing parts during processing.

Известны зажимы для быстрого закрепления деталей при обработке [1,2,3], содержащее С-образный корпус с неподвижным упором с одной стороны и резьбовым отверстием с другой стороны, в отверстии находится резьбовая втулка с ручкой, сквозь втулку проходит стержень с подвижным упором и ручкой. Втулку (стержень) быстро перемещают за ручку до соприкосновение подвижного упора с закрепляемой деталью и фиксируют в корпусе (во втулке), после чего деталь зажимают стержнем (втулкой), перемещая их за ручку. Known clamps for fastening parts during processing [1,2,3], containing a C-shaped body with a fixed stop on one side and a threaded hole on the other side, a threaded sleeve with a handle is in the hole, a rod with a movable stop passes through the sleeve and a pen. The sleeve (rod) is quickly moved by the handle until the movable stop contacts the fixed part and fixed in the housing (in the sleeve), after which the part is clamped by the rod (sleeve), moving them by the handle.

Недостатком известных устройств является то, что для закрепления детали в зажиме необходимо произвести две операции. A disadvantage of the known devices is that to fix the part in the clamp, it is necessary to perform two operations.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранный в качестве прототипа быстродействующий зажим [4], содержащий корпус, установленные на нем неподвижную и подвижную губки, винт, один конец которого имеет резьбу с мелким шагом и соединен с подвижной губкой, а другой соединен с корпусом и выполнен в виде хвостовика и соединенной с ним посредством предохранительной муфты и упорного подшипника втулки, имеющей на наружной поверхности резьбу большего шага и разнонаправленную с резьбой винта. The closest in technical essence to the claimed device is a high-speed clamp selected as a prototype [4], comprising a housing, fixed and movable jaws mounted on it, a screw, one end of which has a thread with a small pitch and is connected to the movable sponge, and the other is connected to housing and made in the form of a shank and a sleeve connected to it by means of a safety clutch and thrust bearing, having a larger pitch thread on the outer surface and multidirectional with a screw thread.

Недостатки известного устройства: наличие движущейся по пазам корпуса подвижной губки приводит к усложнению конструкции зажима, а также к необходимости точной обработки направляющих корпуса и подвижной губки; наличие зажима разнонаправленных резьб провидит к технологическим трудностям при изготовлении зажима; наличие опорного подшипника приводит к усложнению конструкции зажима, а также к необходимости его регулярного технического обслуживания; исполнение предохранительной муфты со стержнем, неподвижным в осевом направлении относительно фиксирующих элементов муфты, приводит к снижению долговечности зажима за счет износа предохранительной муфты, а также к снижению эффективности работы зажима за счет возникновения дополнительного момента трения в муфте при закреплении детали; исполнение зажима с одной втулкой приводит к снижению эксплуатационных возможностей зажима за счет низкой скорости закрепления упругих деталей. The disadvantages of the known device: the presence of a moving along the grooves of the housing of the movable jaw leads to a complication of the design of the clamp, as well as the need for accurate processing of the guides of the housing and the movable jaw; the presence of a clamp of multidirectional threads will provide technological difficulties in the manufacture of the clamp; the presence of a thrust bearing complicates the design of the clamp, as well as the need for regular maintenance; the design of the safety clutch with a rod axially stationary relative to the locking elements of the clutch reduces the durability of the clamp due to wear of the safety clutch and also reduces the efficiency of the clamp due to the occurrence of an additional friction moment in the clutch when fixing the part; the design of the clamp with one sleeve leads to a decrease in the operational capabilities of the clamp due to the low fastening speed of the elastic parts.

Цель изобретения - повышение надежности работы быстродействующего зажима, облегчение его технического обслуживания и технологичности изготовления путем упрощения конструкции зажима, увеличение срока службы зажима, увеличение эффективности работы зажима путем уменьшения необходимого усилия на ручке при закреплении детали, расширение эксплуатационных возможностей путем увеличения скорости закрепления упругих деталей. The purpose of the invention is to increase the reliability of the high-speed clamp, facilitate its maintenance and manufacturing manufacturability by simplifying the design of the clamp, increase the life of the clamp, increase the efficiency of the clamp by reducing the necessary effort on the handle when securing the part, expanding operational capabilities by increasing the speed of fixing elastic parts.

Указанная цель достигается тем, что у быстродействующего зажима, состоящего из корпуса с неподвижным упором с одной стороны и резьбовым отверстием с другой, зажимного винта с опорной пяткой с одной стороны и выполненного в виде хвостовика с ручкой с другой стороны, соединенного с корпусом через резьбовые втулки посредством предохранительных муфт, втулок с предохранительными муфтами выполнено несколько. Втулки вложены друг в друга и имеют внешнюю с крупным шагом и внутреннюю мелкошаговую однонаправленные резьбы. Стержни предохранительных муфт выполнены подвижными в осевом направлении относительно фиксирующих элементов муфт. This goal is achieved by the fact that a quick clamp, consisting of a housing with a fixed stop on one side and a threaded hole on the other, a clamping screw with a support heel on one side and made in the form of a shank with a handle on the other hand, connected to the housing through threaded bushings by means of safety couplings, bushings with safety couplings made several. The bushings are nested in each other and have an external with large pitch and internal small-step unidirectional threads. The rods of the safety couplings are made movable in the axial direction relative to the locking elements of the couplings.

На фиг. 1 представлен быстродействующий зажим с одной втулкой и предохранительной муфтой; на фиг. 2 - кинематическая схема построения быстродействующего зажима с двумя и более втулками и предохранительными муфтами; на фиг. 3 - график, поясняющий преимущество зажимов с несколькими втулками. In FIG. 1 shows a quick clamp with one sleeve and a safety clutch; in FIG. 2 - kinematic diagram of the construction of high-speed clamp with two or more bushings and safety couplings; in FIG. 3 is a graph explaining the advantage of multi-sleeve clamps.

Устройство и принцип работы быстродействующего зажима рассмотрены на варианте выполнения зажима с одной втулкой и муфтой. The device and principle of operation of a quick-acting clamp are considered on the embodiment of the clamp with one sleeve and a coupling.

Быстродействующий зажим состоит из С-образного корпуса 1 с неподвижным упором, служащего силовой рамой зажима, втулки 2 с внешней и внутренней однонаправленными резьбами, ввинченной в резьбовое отверстие корпуса зажима и служащей корпусом предохранительной муфты. Муфта состоит из фиксирующих элементов (шариков) 3, пружин 4 и регулировочных винтов 5 и соединяет втулку с зажимным винтом 6, который содержит упорную пятку 7 и ручку 8. Хвостовик винта является стержнем предохранительной муфты. Винт помещен во внутреннее резьбовое отверстие втулки 2 и служит для прижима деталей к неподвижному упору корпуса 1. A quick clamp consists of a C-shaped housing 1 with a fixed stop serving as a clamp power frame, a sleeve 2 with external and internal unidirectional threads screwed into the threaded hole of the clamp housing and serving as a safety clutch housing. The coupling consists of locking elements (balls) 3, springs 4 and adjusting screws 5 and connects the sleeve with a clamping screw 6, which contains a thrust heel 7 and a handle 8. The shank of the screw is the core of the safety clutch. The screw is placed in the internal threaded hole of the sleeve 2 and serves to clamp the parts to the fixed stop of the housing 1.

Устройство работает следующим образом. Закрепляемая деталь помещается между неподвижным упором корпуса 1 и пяткой 7 зажимного винта 6. Вращением ручки винта 8 через муфту перемещаем втулку 2 по резьбе корпуса с крупным шагом в направлении зажимаемой детали. При этом фиксирующие шарики 3 муфты находятся в зацеплении с углублениями срежня предохранительной муфты. При касании пятки 7 закрепляемой детали момент на ручке винта возрастает, срабатывает предохранительную муфту и дальнейшее зажатие детали происходит при перемещении винта 6 по внутренней резьбе с мелким шагом втулки 2. Втулка 2 стопорится при этом в резьбовом отверстии корпуса 1 за счет самотормозящих свойств резьбы. Фиксирующие шарики 3 муфты, выйдя из зацепления с углублениями стержня муфты, обкатывают гладкую поверхность стержня, не попадая в углубления вследствие смещения стержня муфты в осевом направлении относительно фиксирующих элементов, не создавая дополнительного момента сопротивления при закреплении детали и не изнашивая углубления стержня муфты. При высвобождении детали, вращением винта 6 по внутренней резьбе с мелким шагом втулки 2 отжимают упорную пятку 7 от закрепляемой детали. При дальнейшем вращении винта 6 он продолжает перемещаться по резьбе втулки 2 (поскольку момент трения в наружной резьбе втулки больше, чем момент трения в ее внутреней резьбе) до тех пор, пока плоскость углублений стержня муфты не совместится с плоскостью фиксирующих шариков 3 и шарики не войдут в зацепление с углублениями. Потом втулка с винтом быстро отводятся от высовобождаемой из зажима детали по внешней крупношаговой резьбе втулки. The device operates as follows. The fixed part is placed between the fixed emphasis of the housing 1 and the heel 7 of the clamping screw 6. By rotating the handle of the screw 8 through the sleeve we move the sleeve 2 along the thread of the housing with a large pitch in the direction of the clamping part. In this case, the locking balls 3 of the clutch are engaged with the recesses of the shear of the safety clutch. When the heel 7 of the fixed part is touched, the moment on the screw handle increases, the safety clutch engages and further clamping of the part occurs when the screw 6 is moved along the internal thread with a small pitch of the sleeve 2. The sleeve 2 is then locked in the threaded hole of the housing 1 due to the self-braking properties of the thread. The locking balls 3 of the coupling, having disengaged from the recesses of the coupling rod, run around the smooth surface of the rod without falling into the recesses due to the displacement of the coupling rod in the axial direction relative to the locking elements, without creating an additional moment of resistance when fixing the part and without wearing out the recesses of the coupling rod. When the part is released, by turning the screw 6 along the internal thread with a fine pitch of the sleeve 2, the stop heel 7 is pressed out from the fixed part. With further rotation of the screw 6, it continues to move along the thread of the sleeve 2 (since the friction moment in the external thread of the sleeve is greater than the moment of friction in its internal thread) until the plane of the recesses of the coupling rod is aligned with the plane of the fixing balls 3 and the balls enter meshing with recesses. Then the sleeve with the screw is quickly diverted from the part released from the clamp along the external large-step thread of the sleeve.

Принцип построения быстродействующего зажима с двумя и более втулками состоит в том, что во втулку, соединенную с корпусом, помещается аналогичная втулка меньшего диаметра и соединяется с внешней втулкой предохранительной муфтой по аналогии с соединением втулки и винта в вышеописанном устройстве. Во внутреннюю втулку таким же образом помещается втулка еще меньшего диаметра и т.д. В последнюю вложенную втулку помещается зажимной винт. The principle of constructing a quick-acting clamp with two or more bushes is that a similar bush of a smaller diameter is placed in the bush connected to the housing and connected to the external bush by a safety clutch similar to the connection of the bush and the screw in the above device. A smaller diameter sleeve, etc., is also placed in the inner sleeve in the same way. A clamping screw is placed in the last insertion sleeve.

Преимущество зажима, содержащего несколько втулок по сравнению с зажимом с одной втулкой при закреплении упругих деталей покажем, сравнивая зажимы с одной и двумя втулками. Предположим, что необходимо закрепить в зажиме упругую деталь с усилием прижима F_пр, крутящий момент на ручке зажима не должен превышать при этом значения М_пр. Поскольку шаг резьбы внешней поверхности наружной втулки для наиболее быстрого перемещения прижимной пятки необходимо брать максимальным, но с условием непревышения углом поднятия резьбы угла трения β < ρ^I (1), где β - угол принятия резьбы, ρ^I - угол трения, для обеспечения самоторможения винтовой пары, и при этом значение внешнего диаметра наружной втулки ограничивается геометрией корпуса зажима, то при условии равенства габаритов обоих зажимов параметры резьбы наружных поверхностей внешних втулок обоих зажимов будут одинаковы: β =

(2), где t - шаг резьбы, d - наружный диаметр резьбы.The advantage of a clamp containing several bushes compared to a clamp with one bush when fixing elastic parts is shown by comparing the clamps with one and two bushings. Suppose that it is necessary to fix an elastic part with a clamping force F _pr in the clamp, the torque on the clamp handle should not exceed M _pr . Since the thread pitch of the outer surface of the outer sleeve for the fastest movement of the clamping heel must be taken as maximum, but with the condition that the thread elevation angle does not exceed the friction angle β <ρ ^I (1), where β is the thread acceptance angle, ρ ^I is the friction angle, to ensure self-braking a screw pair, and the value of the outer diameter of the outer sleeve is limited by the geometry of the clamp body, then, provided that the dimensions of both clamps are equal, the thread parameters of the outer surfaces of the outer bushings of both clamps will be the same: β =

(2), where t is the thread pitch, d is the outer diameter of the thread.

Поскольку соотношение диаметра и шага зажимного винта выбирается из условия обеспечения при крутящем моменте на ручке М_пр зажимного усилия F_пр, что отражено в формуле F_пр=

(3), то после подстановки (2) и преобразования получим:
t =

- dΠρ′. (4)
Из соотношения видно, что больший шаг винта, а следовательно, и большая скорость зажима детали при соблюдении вышеприведенных требований получится при меньшем диаметре винта, а поскольку он ограничивается снизу условиями прочности, параметры резьбы зажимных винтов обоих зажимов будут также одинаковы. Предохранительные муфты зажимов положим отрегулированными на величину 0,5 Мпр. Изобразим диаграмму зажатия упругой детали в зажимах в виде зависимости силы прижима детали от количества оборотов ручки прижимного винта (фиг. 3).Диаграмма 1-2-3 отражает процесс закрепления детали в зажиме с одной втулкой, а диаграмма 1-2-4-5 -4 в зажиме с двумя втулками. Точка 1 на диаграмме соответствует касанию упорной пятки зажимного винта зажимаемой детали. Точки 2 и 4 соответствуют моменту срабатывания предохранительных муфт, причем как совпадение моментов срабатывания муфт обоих зажимов в точке 2, так и более позднее срабатывание точки 4 внутренней муфты в зажиме с двумя муфтами объясняется формулой (3). Из диаграммы видно, что необходимого усилия зажима детали зажим с двумя втулками достигает за меньшее количество оборотов ручки прижимного винта. Разница тем больше, чем моложе диаграммы 1-2-3 и 1-2-4-5, что соответствует закреплению в зажимах детали с более упругими свойствами.Since the ratio of the diameter and pitch of the clamping screw is selected from the condition for providing torque on the handle M _CR clamping force F _CR , which is reflected in the formula F _CR =

(3), then after substituting (2) and transforming we get:
t =

- dΠρ ′. (4)
It can be seen from the relationship that a larger pitch of the screw, and therefore a greater clamping speed of the part, if the above requirements are met, will be obtained with a smaller screw diameter, and since it is limited from below by the strength conditions, the thread parameters of the clamping screws of both clamps will also be the same. We put the safety clutches of the clamps adjusted by 0.5 Mpr. Let us depict the clamping diagram of the elastic part in the clamps in the form of the dependence of the clamping force of the part on the number of turns of the clamping screw handle (Fig. 3). Diagram 1-2-3 shows the process of fixing the part in a clamp with one sleeve, and diagram 1-2-4-5 -4 in the clamp with two bushings. Point 1 on the diagram corresponds to the contact of the stop heel of the clamping screw of the clamped part. Points 2 and 4 correspond to the moment of operation of the safety couplings, both the coincidence of the moments of operation of the couplings of both clamps at point 2, and the later operation of point 4 of the internal coupling in the clamp with two couplings is explained by formula (3). It can be seen from the diagram that the clamping force with two bushings reaches the required clamping force of the part in less number of revolutions of the clamping screw handle. The difference is the greater, the younger the diagrams 1-2-3 and 1-2-4-5, which corresponds to fixing parts with more elastic properties in the clamps.

Claims

1. БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЙ ЗАЖИМ, содержащий скобообразный корпус с неподвижным упором на одной полке и отверстием с первой резьбой с крупным шагом на другой полке, размещенную в отверстии корпуса основную втулку с ответной резьбой на ее внешней поверхности, предохранительную муфту и зажимной резьбовой винт с опорной пяткой, выполненный в виде хвостовика с ручкой, установленной с возможностью соединения с втулкой через предохранительную муфту, отличающийся тем, что втулка выполнена с второй резьбой на ее внутренней поверхности с мелким шагом, однонаправленной с первой резьбой, а зажимной винт образует с внутренней поверхностью основной втулки резьбовое соединение и установлен с возможностью перемещения относительно фиксирующих элементов муфты. 1. QUICK CLAMP, comprising a staple-shaped case with a fixed stop on one shelf and a hole with a first thread with a large pitch on another shelf, a main sleeve located in the hole of the case with a mating thread on its outer surface, a safety sleeve and a threaded clamp screw with a support heel, made in the form of a shank with a handle mounted with the possibility of connection with the sleeve through a safety sleeve, characterized in that the sleeve is made with a second thread on its inner surface with a small pitch, unidirectional with the first thread, and the clamping screw forms a threaded connection with the inner surface of the main sleeve and is mounted with the possibility of movement relative to the locking elements of the coupling.

2. Зажим по п.1, отличающийся тем, что он снабжен по крайней мере одной дополнительной втулкой с предохранительной муфтой, установленной в отверстии корпуса и охватывающей первую втулку, выполненную с соответствующими внутренней и внешней однонаправленными резьбами. 2. The clamp according to claim 1, characterized in that it is equipped with at least one additional sleeve with a safety clutch installed in the hole of the housing and covering the first sleeve made with corresponding internal and external unidirectional threads.