Поворотное устройство

Авторы патента:


 

Предполагаемая полезная модель относится к общему машиностроению и может найти применение в механизмах ориентации заготовок, загрузочных устройствах станков-автоматов и сборочных машин автоматизированных производств. Технический результат предполагаемой полезной модели выражается в упрощение конструкции поворотного устройства и повышение его энергоэффективности и надежности. Технический результат достигается тем, что в поворотном устройстве зубчатое колесо с диском установлены на оси подвижной каретки с возможностью поступательного перемещения относительно направляющей, закрепленной в корпусе, при этом на каретке размещены фиксирующие элементы, а на направляющей установлены пружины растяжения-сжатия равной жесткости, связанные с кареткой и корпусом, причем ведомое звено выполнено в виде рычага с двумя радиальными пазами, в одном из которых размещена цевка, а в другом - подвижный груз, кинематически связанный с пружиной, закрепленной на рычаге.

Предполагаемая полезная модель относится к общему машиностроению и может найти применение в механизмах ориентации заготовок, загрузочных устройствах станков-автоматов и сборочных машин автоматизированных производств.

Известен механизм, содержащий корпус, установленное на нем ведущее звено, выполненное в виде штока пневмо-гидроцилиндра с отверстием на конце установочной оси для размещения зубчатого колеса, жестко связанного с диском и ведущей цевкой, ведомый мальтийский крест с радиальными пазами, фиксирующее устройство, зубчатую рейку, установленную в корпусе и взаимодействующую с зубчатым колесом и два упругих элемента различной жесткости, один из которых закреплен неподвижно в корпусе, а другой - на оси штока (см. Авторское свидетельство 1298462, SU, МПК F16H 27/06, 1987, Б.И. 11). Недостатками данного устройства является сложность конструкции, снижающая его надежность, а также высокая энергоемкость пневмо-гидропривода, связанная с подготовкой рабочей среды.

Наиболее близким к заявляемой полезной модели является механизм, содержащий корпус, шток, установленную в нем ось, размещенное на последней зубчатое колесо, взаимодействующее с зубчатой рейкой, жестко связанный с осью диск с ведущим пальцем, ведомое звено, выполненное в виде одноплечевого рычага с радиальным пазом, причем на направляющей установлены пружины сжатия растяжения равной жесткости, связанные с кареткой и корпусом. В крайних положениях ведомое звено фиксируется с помощью фиксаторов, выполненных в виде электромагнитов. Для компенсации потерь в колебательном контуре данного устройства служат электромагниты, создающие поле притяжения для доводки ведущей каретки до крайнего положения, или электродвигатель (в вариантном исполнении), установленный на оси каретки (см. патент 2304242 Российская Федерация, МПК7 F16H 27/06, опубл. 10.08.2007, Б.И. 22). Недостатками данного устройства является необходимость подвода дополнительной электрической энергии для питания электромагнитов и управления фиксаторами каретки в крайних положениях исполнительного звена или электродвигателя дополнительной подкрутки зубчатого колеса в вариантном исполнении. Другой недостаток - сложность конструкции.

Технический результат предполагаемой полезной модели выражается в упрощение конструкции поворотного устройства и повышение его энергоэффективности и надежности.

Технический результат достигается тем, что в поворотном устройстве зубчатое колесо с диском установлены на оси подвижной каретки с возможностью поступательного перемещения относительно направляющей, закрепленной в корпусе, при этом на каретке размещены фиксирующие элементы, а на направляющей установлены пружины растяжения-сжатия равной жесткости, связанные с кареткой и корпусом, причем ведомое звено выполнено в виде рычага с двумя радиальными пазами, в одном из которых размещена цевка, а в другом - подвижный груз, кинематически связанный с пружиной, закрепленной на рычаге.

На фиг. 1 изображено поворотное устройство, общий вид; на фиг. 2 - то же, вид сверху.

Поворотное устройство содержит корпус 1, размещенные в нем зубчатую рейку 2, направляющие 3, 4, каретку 5, на оси 6 которой на подшипниках 7 установлено зубчатое колесо 8. К последнему жестко прикреплен диск 9 с цевкой 10. Колесо 8 постоянно находится в зацеплении с зубчатой рейкой 2. Ведомое звено 11 выполнено в виде одноплечевого рычага, имеющего два паза вдоль его продольной оси, соединенного с выходным валом 12, причем один паз рычага 11 кинематически связан с цевкой 10, а во втором пазу размещена пружина растяжения-сжатия 13, один конец которой закреплен неподвижно, а другой жестко связан с подвижным грузом 14, имеющим возможность перемещения вдоль оси паза рычага.

На основной направляющей 3 между корпусом 1 и подвижной кареткой 5 размещены винтовые пружины 15, 16 сжатия-растяжения равной жесткости, каждая из которых одним концом закреплена в корпусе 1, а вторым - связана с подвижной кареткой 5. Фиксаторы крайних положений каретки 5 и ведомого звена 11 выполнены в виде электромагнитов 17, 18, установленных в корпусе 1, на нижней части штока которых закреплены фиксирующие зубья, взаимодействующие с ответными зубьями 19, 20, размещенными на подвижной каретке 5.

Устройство работает следующим образом.

Подвижная каретка 5 с ведомым звеном 11 перемещается в одно из крайних положений, например, вправо рычагом (не показан) до фиксации фиксирующими зубьями 19 каретки и 17 фиксатора. Это соответствует исходному положению звеньев поворотного устройства.

По команде блока управления (также не показан) якорь электромагнита 17 с фиксирующим зубом опускается вниз, освобождая каретку 5. Под действием потенциальной энергии сжатой пружины 15, каретка 5 перемещается влево. Зубчатое колесо 8 с диском 9, вращаясь, также перемещаются влево. Установленная на диске цевка 10, перемещается по укороченной циклоиде (показана пунктиром) и, взаимодействуя с радиальным пазом ведомого звена 11, поворачивает его и ведомый вал 12 на требуемый угол поворота , определяемый размерами механизма. Скорость и ускорение рычага 11 и исполнительного звена, укрепленного на ведомом валу 12, в моменты начала и конца движения равны нулю, так как направление их векторов в указанные моменты совпадают с осью радиального паза рычага 11. В процессе поворота рычага 11 груз 14 под действием центробежной силы перемещается по рычагу, тем самым увеличивая радиус и момент инерции груза и рычага 11 относительно оси вращения 12.

При переходе каретки 5 через среднее положение, соответствующее вертикальному положению рычага 11, начинается процесс ее торможения. На участке торможения векторы ускорения и сил инерции ведомого звена совпадают по направлению, причем за счет перемещения груза 14 возникает дополнительная кориолисова сила инерции Fk=2mгрV, где mгр - масса груза, перемещаемого вдоль паза рычага, - угловая скорость рычага 11, V - линейная скорость перемещения груза 14 вдоль паза рычага 11. Вектор кориолисовой силы на участке торможения будет совпадать с вектором силы инерции, тем самым, увеличивая кинетическую энергию каретки 5 с ведомым звеном 11. Кинетическая энергия каретки 5 с ведомым звеном 11, обусловленная силами сжатия пружины 17 и суммарными силами инерции ведомых масс, приведенных к валу 12, переходит в потенциальную энергию сжатия пружины 16. После завершения соответствующего перемещения ведомого звена 11 в крайнее левое положение фиксирующий зуб электромагнита 18 входит в фиксирующий зуб 20 каретки 5. В момент выстоя ведомого звена 11 груз 14 под действием сил упругости пружины 13 возвращается в исходное положение, перемещаясь вдоль паза ближе к центру вращения рычага.

Перемещение ведомого звена в обратном направлении (по часовой стрелке) на угол происходит аналогичным образом, как описывалось, с той лишь разницей, что управляющая команда подается на электромагнит 18.

Начало и конец движения выходного звена поворотного устройства характеризуется нулевой угловой скоростью и угловым ускорением, т.е. безударным законом движения, что является благоприятным фактором для увеличения долговечности и надежности механизма.

Отсутствие механизма подкрутки зубчатого колеса для компенсации потерь в колебательном контуре, а также подвода электроэнергии для питания электромагнитов для доводки каретки до одного из крайних положений ведомого звена, упрощает конструкцию поворотного устройства и дает возможность снизить его энергетические затраты.

Поворотное устройство, содержащее корпус, направляющие с установленными пружинами растяжения-сжатия равной жесткости, подвижную каретку с возможностью перемещения относительно направляющих, установленную в ней ось, размещенное на последней зубчатое колесо, взаимодействующее с зубчатой рейкой, жестко связанный с осью диск с ведущим пальцем, ведомое звено, выполненное в виде однопазового рычага, и фиксирующее устройство, отличающееся тем, что ведомое звено выполнено в виде рычага с двумя радиальными пазами, в одном из которых размещена цевка, а в другом - подвижный груз, кинематически связанный с пружиной, закрепленной на рычаге.



 

Похожие патенты:
Наверх