Регулируемое устройство для преобразования вращательного движения в колебательное

Регулируемое устройство для преобразования вращательного движения в колебательное

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Предлагаемое изобретение относится к машиностроению и может найти применение в загрузочных устройствах станков-автоматов, устройствах подачи кузнечно-прессового оборудования, сборочных машинах гибких автоматизированных производств.

Известен механизм с ведомым звеном - коромыслом, совершающим возвратно-вращательное движение с регулируемым углом размаха, причем ход коромысла регулируется изменением длины кривошипа и длины шатуна (см. Кожевников С.Н. и др. Механизмы. Справочное пособие. М., 1976, рис.8.18, стр.498). Недостатком данного механизма является отсутствие участка выстоя на циклограмме движения ведомого звена, а также неблагоприятный закон движения, характеризующийся наличием конечных скоростей и ускорений в крайних точках углового позиционирования коромысла.

Известно устройство для преобразования вращательного движения в колебательное с возможностью дискретного регулирования угла поворота исполнительного звена (см. Авторское свидетельство №1483139, кл. F16Н 27/06, 1989). Недостатками данного устройства являются: отсутствие регулировки времени выстоя ведомого звена между его прямым и обратными ходами; невозможность плавного регулирования угла поворота ведомого звена; наличие «мягких» ударов в моменты начала и конца движения ведомого звена.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является устройство для преобразования вращательного движения в колебательное с плавным регулированием времени выстоя ведомого звена (см. Авторское свидетельство №1017863, кл. F16H 27/06, 1983). Недостатками данного устройства являются:

1) малый диапазон варьирования коэффициента движения - отношения времени движения выходного звена ко времени цикла;

2) невозможность плавного регулирования угла размаха ведомого звена;

3) неблагоприятный закон движения выходного звена - наличие «мягких» ударов в крайних точках позиционирования, характеризующихся условием ω=0, ε≠0, где ω, ε - соответственно угловые скорость и ускорение ведомого звена, что приводит к нежелательным динамическим и вибрационным нагрузкам на звенья механизма и, следовательно, ограничивает увеличение быстроходности механизма и производительности технологического оборудования.

Основной задачей технического решения предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков, то есть получение такого устройства, у которого движение выходного звена осуществляется с большим диапазоном коэффициентов движения и плавным регулированием его угла размаха при «безударном» законе движения механизма, характеризующемся отсутствием скачков скорости и ускорения в моменты начала и конца движения.

Решение указанной задачи достигается тем, что регулируемое устройство для преобразования вращательного движения в колебательное выполнено в виде последовательно соединенных синусного механизма с регулируемой длиной ведущего кривошипа, зубчато-реечной пары, рейка которой является ползуном синусного механизма, и мальтийского механизма с однопазовым крестом, ведущая цевка которого размещена на зубчатом колесе с возможностью регулирования его положения путем перестановки по окружности колеса. Зубчатое колесо с цевкой расположено коаксиально с ведущим звеном, синусный механизм выполнен в виде пальца, размещенного на эксцентриковом диске ведущего звена, кинематически связанного с пазом кулисы синусного механизма, выполненного в виде ползуна с осью, закрепленной на эксцентриковом диске с возможностью поворота относительно оси. Синусный механизм выполнен с кулисным камнем, шарнирно закрепленным в корпусе, с возможностью осевого перемещения относительно направляющей посредством винтовой пары, а ведущее звено выполнено в виде кулисы с зубчатой рейкой и прямолинейными направляющими, установленными в корпусе коаксиально с зубчатым колесом с возможностью вращения и поступательного движения относительно направляющих кулисы.

На фиг.1 изображено устройство для преобразования вращательного движения в колебательное, общий вид; на фиг.2-3 - схемы примеров выполнения механизма; на фиг.4 разрез А-А на фиг.3.

Устройство для преобразования вращательного движения в колебательное содержит корпус 1, размещенные в нем ведущее звено, выполненное в виде эксцентрикового диска 2 и кольца 3 с пальцем 4, ползун-рейку 6 с радиальным пазом 5, зубчатое колесо 7, диск 8 с цевкой 9, однопазовый мальтийский крест 11 с радиальным пазом 10 и роликом 12, упоры 13 и толкатель 14 с пружиной 15. В варианте исполнения устройства, показанном на фиг.2, зубчатое колесо 7, диск 8 с цевкой 9 расположены коаксиально с ведущим звеном. В этом случае центры вращения О₁ и О₂ соответственно эксцентрикового диска 2 и зубчатого колеса 7 совпадают и таким образом механизм получается более компактным. В варианте исполнения устройства, изображенном на фиг.3, ведущим звеном является кулиса 5, установленная шарнирно с центром вращения О₁ и кинематически связанная с пальцем 4, закрепленным в корпусе 1 в точке B. На ведущем звене 5 установлены направляющие кулисы и зубчатая рейка 6, находящаяся в зацеплении с зубчатым колесом 7, центр которого совпадает с центром вращения О₁ кулисы 5. Зубчатое колесо 7 жестко связано с диском 8 с цевкой 9, взаимодействующей с радиальным пазом однопазового мальтийского креста 11, установленного на ведомом валу устройства в точке О₂. Ход кулисы 5 может изменяться посредством регулирования расстояния O₁B крепления пальца 4 с помощью рукоятки 21 винтовой пары 19, 20.

Устройство работает следующим образом.

При непрерывном вращательном движении эксцентрикового диска 2 установленный на кольце 3 палец 4, кинематически связанный с пазом 5 ползуна-рейки 6, сообщает последней возвратно-поступательное движение с ходом s=2r, где r=O₁A - расстояние от оси O₁ вращения диска 2 до центра A пальца 4. Находящееся в зацеплении с ползуном-рейкой 6 зубчатое колесо 8 совершает возвратно-вращательное движение с углом размаха β=s/r. Установленная на диске 8 цевка 9 периодически входит в радиальный паз 10 креста 11, обеспечивая последнему возвратно-вращательное движение с некоторым углом размаха ψ_Σ и с остановками в крайних точках позиционирования. Фиксация креста 11 в моменты выстоя обеспечивается воздействием подпружиненного толкателя 14 через ролик 12 на крест 11 с поджатием последнего к упору 13. Длина ведущего кривошипа O₁A регулируется поворотом кольца 3 на эксцентриковом диске 2, при этом будет меняться ход ползуна-рейки 6 и угол размаха зубчатого колеса 7. Поворотом диска 8 относительно колеса 7 устанавливают положение цевки 9 на колесе и требуемый угол ψ_Σ размаха креста 11. Угол размаха ψ_Σ может регулироваться бесступенчато от 0 до ψ_Σ. Передаточная функция, угловые скорость и ускорение диска 8 с ведущей цевкой 9 будет иметь вид β(ϕ)=λsinϕ; β′(ϕ)=λcosϕ; β″(ϕ)=-λsinϕ, где λ=r/R; R=O₂B - радиус зубчатого колеса 7. Изменяя величину λ, можно регулировать угол поворота β диска 8 с цевкой 9, а следовательно, угол размаха ψ_Σ креста 11 и коэффициент движения, т.е. отношение времени движения выходного звена ко времени цикла.

В варианте исполнения устройства (см. фиг.3) при повороте ведущего звена на угол ϕ кулиса 5 одновременно поворачивается относительно кулисного камня 4 и перемещается по направляющим. Зубчатое колесо 7, кинематически связанное с рейкой 6, поворачивается тем самым дополнительно на угол α. Таким образом, суммарный угол поворота зубчатого колеса 7 с диском 8 в одном направлении составляет β=ϕ+α. Передаточная функция, угловые скорость и ускорение диска 8 с ведущей цевкой 9 в этом случае будет иметь вид β(ϕ)=ϕ+λsinϕ; β′(ϕ)=1+λcosϕ; β″(ϕ)=-λsinϕ, где λ=r₁/R, r₁=O₁B - расстояние от оси вращения ведущего звена O₁ до центра крепления пальца 4. На фиг.3 показаны положения зубчатого колеса 7 (точка С) в различные моменты движения ведущего звена 5, при этом индекс «0» соответствует начальному положению; индекс «1» - промежуточному; индекс «2» - конечному.

Если выходное звено 11 соединить с расположенным соосно исполнительным звеном обгонной муфтой или храповым механизмом, то получим механизм, преобразующий непрерывное вращательное движение ведущего кривошипа в прерывистое одностороннее вращательное движение исполнительного звена с регулируемыми углами поворота и временем выстоя.

Начало и конец движения выходного звена рассматриваемых вариантов устройства характеризуется нулевой угловой скоростью и угловым ускорением, т.е. "безударным" законом движения, что является благоприятным фактором для увеличения производительности машин-автоматов и увеличения долговечности приводных механизмов за счет снижения динамических нагрузок. Возможность реализации движения выходного звена с большим диапазоном коэффициентов движения и углов размаха расширяет функциональные возможности устройства при использовании в машинах-автоматах и мехатронных системах гибких автоматизированных производств.

1. Регулируемое устройство для преобразования вращательного движения в колебательное, содержащее корпус, ведущее и ведомое звенья, соединенные через передаточное устройство, регулирующие и фиксирующие устройства, отличающееся тем, что передаточный механизм выполнен в виде последовательно соединенных синусного механизма, имеющего регулируемую длину ведущего кривошипа, зубчато-реечной пары, рейка которой является ползуном синусного механизма, и мальтийского механизма с однопазовым крестом, ведущая цевка которого установлена на зубчатом колесе с возможностью регулировки его положения путем перестановки по окружности.

2. Регулируемое устройство по п.1, отличающееся тем, что зубчатое колесо с цевкой расположено коаксиально с ведущим звеном.

3. Регулируемое устройство по п.1, отличающееся тем, что синусный механизм выполнен в виде пальца, размещенного на эксцентриковом диске ведущего звена, кинематически связанного с пазом кулисы синусного механизма, выполненного в виде ползуна с осью, закрепленной на эксцентриковом диске с возможностью поворота относительно оси.

4. Регулируемое устройство по п.1, отличающееся тем, что синусный механизм выполнен с кулисным камнем, шарнирно закрепленным в корпусе, с возможностью осевого перемещения относительно направляющей посредством винтовой пары, а ведущее звено выполнено в виде кулисы с зубчатой рейкой и прямолинейными направляющими, установленными в корпусе коаксиально с зубчатым колесом с возможностью вращения и поступательного движения относительно направляющих кулисы.