CS261939B1

CS261939B1 - Clutch, in particular drill heads, with adjustable torque

Info

Publication number: CS261939B1
Application number: CS872399A
Authority: CS
Inventors: Antonin Heger
Original assignee: Antonin Heger
Priority date: 1987-04-03
Filing date: 1987-04-03
Publication date: 1989-02-10
Also published as: CS239987A1

Abstract

Řešení se týká spojky, zejména vrtací hlavy, s regulovatelným kroutícím momentem z hnacího na hnaný hřídel, jehož podstatou je, že vnitřní rotor je vložen do otvoru horní části pláště elektromagnetu, v .jehož střední části je vytvořeno kruhové vybrání, do něhož je vložena cívka. Vnější rotor je vložen do otvoru dolní části pláště elektromagnetu, přičemž výška horní a dolní části joláště je v rozmezí 1, 2 až 2,5 násobku výšky (hi) těles vnitřního a vnějšího rotoru.The solution relates to a coupling, in particular a drilling head, with adjustable torque from the driving to the driven shaft, the essence of which is that the inner rotor is inserted into the opening of the upper part of the electromagnet casing, in the middle part of which a circular recess is formed, into which the coil is inserted. The outer rotor is inserted into the opening of the lower part of the electromagnet casing, the height of the upper and lower parts of the casing being in the range of 1.2 to 2.5 times the height (hi) of the bodies of the inner and outer rotors.

Description

Vynález se týká spojky vrtací hlavy pro vrtání otvorů, zejména malých průměrů, která je určena k regulovatelnému přenosu kroutícího momentu z hnacího na hnaný hřídel.BACKGROUND OF THE INVENTION The invention relates to a drilling head coupling for drilling holes, in particular of small diameters, which is intended for the controllable transmission of torque from a drive shaft to a driven shaft.

Dosud známé spojky můžeme podle konstrukce rozdělit do několika základních skupin, a to na spojky pružné, nepružné, dilatační, výkyvné, výsuvné, třecí a podobně, kde z různých řešení vyplývá i řada specifických.vlastností těchto spojek. Další skupinu tvoří spojky elektromagnetické, které jsou v podstatě spojky různého mechanického provedení, ovládané pomocí elektromagnetu, z nichž například je známá výsuvná elekt romagnetieká . lamelová spojka, která sestává z hnací a hnané části, kde hnací část je opatřena lamelami a cívkou elekt romagnetu,' která ovládá kotvovou desku mezikruhového průřezu, volně uloženou na pouzdru , upevněném na hnaném hřídeli. Při průtoku proudu cívkou vzniklé magnetické pole přitáhne kotvovou desku, která sepne lamely a tím dochází k přenosu kroutícího momentu z hna^-ň na hnanou část. Společnou nevýhodou výše uvedených spojek je, že neumožňují dostatečný vzájemný axiální posuv spojených hřídelů, a že se nedají použít pro přenos vysokých a velmi vysokých otáček, zejména nad 10 000 ot./min. Další nevýhodou výsuvné elektromagnetické lamelové spojky je její složité konstrukční řešeníThe known couplings can be divided into several basic groups according to their design, namely flexible, inelastic, dilatation, swiveling, sliding, friction and the like couplings, where a number of specific properties of these couplings result from various solutions. Another group consists of electromagnetic couplings, which are essentially couplings of different mechanical design, operated by means of an electromagnet, of which, for example, the telescopic electromagnetic is known. a multi-plate clutch comprising a drive and driven part, wherein the drive part is provided with lamellas and an electromagnet coil, which controls an anchor plate of an annular cross-section loosely supported on a housing mounted on the driven shaft. When the current flows through the coil, the magnetic field generated pulls the anchor plate, which closes the slats, and thus transmits the torque from the slope to the driven part. A common disadvantage of the above-mentioned couplings is that they do not allow for sufficient axial displacement of the coupled shafts and that they cannot be used for transmitting high and very high speeds, especially above 10,000 rpm. Another disadvantage of the sliding electromagnetic clutch is its complicated design

281 939 a že přívod elektrického proudu na cívku elektromagnetu se provádí přes hnanou část pomocí třecích kartáčů.281 939 and that the power supply to the solenoid coil is effected via the driven part by means of friction brushes.

Rovněž jsou známé spojky indukční, které se používají k plynulému řízení otáček mezi hnaným a hnacím hřídelem. Indukční spojka má dvě rotující části, a to vstupní a výstupní. Na výstupní části jsou vyniklé póLy s budicím vinutím, vstupní část je řešena jako klečové vinutí, které je vyvedeno na sběrné kartáče, napojené na samočinný regulátor otáček, jenž ovládá buzení spojky, přičemž konstrukce a závislost přenášeného momentu na skluzu je jako u asynchronního motoru s kotvou nakrátko. Nevýhodou indukčních spojek je, že neumožňuji vyosení a ani axiální posuv spojených hřídelů, jsou složité, rozměrové velké a potřebuji značný elektrický příkon a dále i to, že velká hmotnost rotujících částí neumožňuje jejich použiti při vysokých otáčkách, nebot se většinou používají do 3 000 ot./min.Inductive couplings are also known which are used to continuously control the speed between the driven shaft and the drive shaft. The induction clutch has two rotating parts, the input and output. On the output part there are excellent poles with excitation winding, the input part is designed as a cage winding, which is led to collecting brushes, connected to an automatic speed regulator, which controls the clutch actuation. anchor short. The disadvantage of the induction couplings is that they do not allow misalignment and axial displacement of the coupled shafts, they are complex, large in size and need considerable electrical input, and that the heavy weight of the rotating parts does not allow their use at high speeds. ./min.

Uvedené neýýhody odstraňuje spojka, zejména vrtací hlavy, s regulovatelným kroutícím momentem z hnacího na hnaný hřídel, podle vynálezu, tvořena⁷ tělesem vnitřního rotoru s nejméně dvěma pracovními poLy,které jsou volně vloženy do nejméně dvou pracovních pólů spojených a tělesem vnějšího rotoru, a kde v tělese vnitřního a vnějšího rotoru je vytvořen otvor pro pevné spojení s hnacím a hnaným hřídelem, jehož podstata spočívá v tom, že vnitřní rotor je vložen do otvoru horní části pláště elektromagnetu, v jehož střední části je vytvořeno kruhové vybrání, do něhož je vložena cívka. Vnější rotor je vložen do otvoru dolní části pláště elektromagnetu, přičemž výška horní a dolní části pláště je v rozmezí 1,2 až 2,5 násobku výšky těles vnitřního a vnějšího rotoru.These disadvantages are eliminated by a clutch, in particular a drill head, with adjustable torque from the drive shaft to the driven shaft according to the invention, consisting of ⁷ inner rotor bodies with at least two working fields which are loosely inserted into at least two working poles connected to the outer rotor body; an inner and outer rotor housing is provided with a bore for fixed connection to the drive and driven shafts, the inner rotor being inserted into the bore of the upper part of the electromagnet housing, the central portion of which is formed by a circular recess in which the coil is inserted . The outer rotor is inserted into the opening of the lower housing of the electromagnet, the height of the upper and lower housing being in the range of 1.2 to 2.5 times the height of the inner and outer rotor bodies.

Výhodou spojky podle vynálezu je, že při jednoduché konstrukci umožňuje jednak plynulovu regulaci přenášeného kroutícího momentu, a to v rozsahu od nuly až po moment jmenovitý a jednak vzájemnýThe advantage of the coupling according to the invention is that, in a simple design, it allows both continuous regulation of the transmitted torque, ranging from zero to nominal torque, and on the other

- 3 261 939 axiální posuv spojených hřídelů a jejich malé vyosení. Další výhodou je, že tato spojka umožňuje přenášet velmi vysoké otáčkyja to jednak z důvodu nízké hmotnosti rotujících částí a jednak, že kroutící moment se přenáší bez přímého mechanického styku součásti, čímž je zajištěna jeji vysoká životnost a spolehlivost. U této spojky je výhodou i to, že nedochází k přenášeni mechanických vibraci a chvění z hnacího na hnaný hřídel a naopak, a že k regulaci přenášeného kroutícího momentu postačuje regulovatelný zdroj stejnosměrného napětí, kterým se napájí cívka.- 3,261,939 axial displacement of the connected shafts and their small offset. A further advantage is that this coupling allows the transmission of very high speeds, both because of the low weight of the rotating parts and secondly, that the torque is transmitted without direct mechanical contact of the component, thereby ensuring its high durability and reliability. The advantage of this coupling is that there is no transmission of mechanical vibration and vibration from the drive shaft to the driven shaft, and vice versa, and that a controllable DC voltage source to power the coil is sufficient to control the transmitted torque.

Na přiloženém výkresu je schematicky znázorněno příkladné provedení spojky podle vynálezu, kde obr. 1 je její svislý řez Je w-aL· a obr. 2% vedený řeznou rovinou A-A z obr. 1.In the accompanying drawing, an exemplary embodiment of a coupling according to the invention is shown schematically, wherein FIG. 1 is a vertical section thereof, w-aL · and FIG. 2% taken along the cutting plane A-A of FIG. 1.

Spojka, zejména vrtací hlavy, s regulovatelným kroutícím momentem podle příkladného provedení sestává z vnitřního rotoru 1 se dvěma pracovními pátý 2, jenž jsou volwě vloženy do dvou pracovnicho pólů 3 vnějšího rotoru 4. V tělese vnitřního rotoru X je vytvořen otvor χ pro jeho upevněni na nenaznačený hnací hřídel elektromotoru a v tělese vnějšího rotoru 4 je vytvořen otvor 6 pro jeho upevnění na nenaznačený hnaný hřídel vrtací hlavy. Vnitřní rotor J. je svým tělesem vložen do otv-oru 7 horní části 8 pláště 9 elektromagnetu, v jehož střední části 10 je vytvořeno kruhové vybráni, do něhož je vložena cívka 11 mezikruhového průřezu. Vnější rotor 4 je svým tělesem vložen do otvoru 12 dolní části 13 pláště 9 elektromagnetu, přičemž výška ”Jx horní a dolní části 8 a 13 pláště 9. elektromagnetu je 1,5 násobkem výšky Jh^ těles vnitřního a vnějšího rotoru X a 4, Plášt .9 elektromagnetu i obď rotory 1 a 4 s pracovními póly 2 a 3 jsou vyrobeny z magneticky vodivého materiálu, například z arémy.The adjustable torque coupling, in particular of the drilling head, according to the exemplary embodiment consists of an internal rotor 1 with two working fifths 2, which are optionally inserted into two working poles 3 of the external rotor 4. In the housing of the internal rotor X a hole χ is formed an unmarked drive shaft of the electric motor, and an opening 6 is formed in the outer rotor housing 4 for attaching it to the unmarked drive shaft of the drill head. The inner rotor 1 is inserted into the opening 7 of the upper part 8 of the electromagnet housing 9, in the central part 10 of which a circular recess is formed, into which a coil 11 of an annular cross-section is inserted. The outer rotor 4 is inserted with its body into the opening 12 of the lower part 13 of the electromagnet housing 9, the height ”x of the upper and lower parts 8 and 13 of the electromagnet housing 9 being 1.5 times the height Jh ^ of the inner and outer rotor bodies X and 4. 9 and both rotors 1 and 4 with working poles 2 and 3 are made of a magnetically conductive material, for example an arema.

Při přenosu kroutícího momentu spojkou podle vynálezu, jeho velikost reguluje pomocí nenaznačeného regulovatelného zdroje stejnosměrného napětí, kterým se napájí cívka 11. Průtokem proudu cívkou 11 vzniká magnetické pole, které se uzavírá přes horní část 8 pláště 9 elektromagnetu a vzduchovou mezeru na těleso vnitřního rotoru 1 a přes jeho pracovní póly 2When transmitting the torque through the coupling according to the invention, its magnitude is controlled by an unlabeled controllable DC voltage supply to supply the coil 11. The current flow through the coil 11 produces a magnetic field which closes over the upper part 8 of the electromagnet housing 9 and air gap to the inner rotor housing. and through his work poles 2

- 4 261 939 a vzduchovou mezeru na pracovní póly 3 vnějšího rotoru 4, z jehož tělesa se dále uzavírá přes vzduchovou mezeru na dolní část 13 pláště £ elektromagnetu. Silovým působením magnetického pole cívky 11 dochází k vzájemnému natočení obou rotorů: £ a 4 a jejich pracovních pólů 2 a 3 tak, jak je naznačeno na obr, 2, Spojka podle vynálezu umožňuje vzájemný axiální pohyb vnitřního rotoru £ vůči vnějšímu rotoru 4 a naopakj a vytváří také axiální sílu, která působí v rotační ose obou rotorů £ a 4 tak, že vnitřní rotor £ je vtahován do vnějšího rotoru 4, přičemž tato spojka může pracovat v libovolné pracovní poloze.4,261,939 and an air gap on the operating poles 3 of the external rotor 4, the body of which further closes via the air gap to the lower part 13 of the electromagnet housing. By force of the magnetic field of the coil 11 the two rotors 4 and 4 and their working poles 2 and 3 are rotated relative to each other as indicated in FIG. 2. The coupling according to the invention allows the axial movement of the inner rotor 4 relative to the outer rotor 4 and vice versa; it also creates an axial force which acts in the rotational axis of both rotors 4 and 4 so that the inner rotor 4 is pulled into the outer rotor 4, the clutch being able to operate in any working position.

Alternativně je možno k hnacímu hřídeli elektromotoru upevnit vnější rotor 4 a vnitřní rotor £ je možno upevnit na hnaný hřídel vrtací hlavy. Vnitřní i vnější rotor £ a 4 mohou mít i vyšší počet pracovních-pólů 2 a 3, který však musí být v každém případě shodný.Alternatively, an outer rotor 4 can be attached to the drive shaft of the electric motor, and the inner rotor 6 can be mounted to the driven shaft of the drilling head. The inner and outer rotors 4 and 4 can also have a higher number of operating poles 2 and 3, which must in any case be identical.

Spojku podle vynálezu je možno použít nejen u vrtací hlavy pro vrtání otvorů malých průměru, ale i pro spojeni hnacího hřídele s hnaným při vysokých a velmi vysokých otáčkách, jako například u pohonu brusných a lapovacích vřeten, rozbrušovacích zařízení a podobně. Rovněž je ji možno použít jako spojky bezpečnostní, neboř při překročení požadovaného kroutícího momentu dojde automaticky k prokluzu, aniž by při tom docházelo k nadměrnému opotřebovaní součástí této spojky.The coupling according to the invention can be used not only for a drilling head for drilling small diameter holes, but also for connecting the drive shaft to the driven at high and very high speeds, such as for driving grinding and lapping spindles, abrasive cutters and the like. It can also be used as safety clutches, since when the required torque is exceeded, slip automatically occurs without excessive wear of the clutch components.

Claims

Clutch, in particular drill heads, with adjustable torque from drive to driven shaft * consisting of ⁷ inner rotor housings with at least two operating poles that are loosely inserted into at least two operating poles connected to the outer rotor housing and where in the inner and outer rotor housings an aperture for fixed connection to the drive and driven shafts is provided, characterized in that the inner rotor (1) is inserted into the aperture (7) of the upper part (8) of the electromagnet housing, whose central part (10) has a circular recess into which the coil / 11 / is inserted, *

and wherein the outer rotor (4) is inserted into the opening (12) of the lower part (13) of the housing (9) of the electromagnet, the height (h) of the upper and lower parts (8) and (13) of the housing (9) being between 1, 2 to 2.5 times the height (h ^) of the inner and outer rotor bodies (1) and (4).