УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ ДЛИННОМЕРНОГО МАТЕРИАЛА Российский патент 1995 года по МПК B65H20/02 

Изобретение относится к технологическому оборудованию для подачи лент или полотнищ гибкого упругого материала, а именно к роликовому конвейерному транспорту, и может быть использовано в любой отрасли промышленности, в частности в устройствах транспортирования фотоматериалов в проявочных машинах.

Известно устройство транспортирования длинномерного материала [1] содержащее два эквидистантно расположенных рольганга, один из которых (внешний) выполнен U-образным и расположен по обе стороны от другого (внутреннего) прямолинейного рольганга. Ролики рольгангов приводятся в движение при помощи системы зубчатых колес, кинематически связанных между собой и с ведущим валом. Система зубчатых колес представляет собой отдельные их группы, включающие силовые, передаточные, ведущие и ведомые зубчатые колеса. Диаметр ведущего зубчатого колеса больше диаметра присоединенного к нему ведомого зубчатого колеса. Разные группы ведомых зубчатых колес приводятся во вращение от разных силовых зубчатых колес. Каждая из групп зубчатых колес отбирает только мощность, необходимую для приведения во вращение транспортирующих роликов своей группы.

Транспортируемый материал, введенный между роликами соседних рольгангов, в силу их частичного пространственного перекрытия принимает волнообразную форму и удерживается в устройстве за счет своей упругости и трения о поверхность роликов. При вращении роликов с одной линейной скоростью транспортируемый материал волнообразно перемещается по заданной конструкцией устройства U-образной траектории.

Недостатком этого устройства является большая сложность механизма привода его многочисленных роликов. Это связано с увеличенными при передаче крутящего момента общими потерями от трения, со сложной и громоздкой системой распределения нагрузки по группам роликов, предполагающей большое количество зубчатых колес, превышающее количество транспортируемых роликов в устройстве. Сложность устройства повышает и наличие в нем нескольких типов зубчатых колес разных диаметров.

Известно устройство транспортирования длинномерного материала [2] [3] содержащее два эквидистантно расположенных рольганга, один из которых (внешний) выполнен U-образным и расположен по обе стороны от другого (внутреннего) прямолинейного рольганга. Особенностью технического решения является разный механизм привода силовых зубчатых колес, передающих основное движение группам зубчатых колес и ведомых зубчатых колес, приводящих в движение отдельные ролики. Силовые зубчатые колеса кинематически связаны между собой и с ведущим валом посредством бесконечного гибкого элемента, охватывающего их и поджатого к ним посредством натяжного устройства.

Недостатком этого устройства транспортирования длинномерного материала является повышенная сложность механизма привода его многочисленных роликов, обусловленная все еще достаточно большим количеством использованных для привода роликов зубчатых колес, превышающим минимально необходимое количество ведомых зубчатых колес на значительное количество силовых и ведущих зубчатых колес. Это также увеличивает при передаче крутящего момента общие потери от трения и требует относительно сложной системы распределения нагрузки по группам роликов. Сложность устройства повышает также наличие в нем нескольких типов зубчатых колес разных диаметров.

Из известных устройств транспортирования длинномерного материала, наиболее близким к предлагаемому техническому решению и выбранным в качестве прототипа, является устройство [4] Устройство представляет собой два эквидистантно расположенных рольганга, внешний U-образный и внутренний прямолинейный с жестко закрепленными на концах валов их роликов зубчатыми колесами, кинематически связанными между собой и с ведущим валом посредством бесконечного гибкого элемента в виде цепи двустороннего перегиба и промежуточных зубчатых колес. Внутренняя ветвь гибкого элемента размещена между частью зубчатых колес двух рольгангов на части его длины и постоянно взаимодействует с ними. Одновременно эта же часть зубчатых колес взаимодействует с остальной частью зубчатых колес двух рольгангов, передавая им вращение от гибкого элемента. Зубчатые колеса сгруппированы в двух параллельных плоскостях, в одной из которых расположен гибкий элемент.

Недостатком этого устройства транспортирования длинномерного материала является относительно большая сложность механизма привода его роликов, обусловленная необходимостью использования в устройстве зубчатых колес, суммарное количество которых превышает суммарное количество роликов двух рольгангов. Избыточное количество зубчатых колес увеличивает при передаче крутящего момента общие потери от трения и требует специальной системы распределения нагрузки по группам роликов. Кроме того, наличие нескольких типов зубчатых колес разных диаметров уменьшает унификацию устройства и этим также повышает его сложность.

Целью изобретения является упрощение конструкции механизма привода роликов независимо от формы рольгангов за счет сокращения суммарного количества зубчатых колес и их унификации.

Это достигается тем, что в известном устройстве транспортирования длинномерного материала, содержащем два эквидистантно расположенных рольганга с жестко закрепленными на валах их роликов зубчатыми колесами, кинематически связанными между собой и ведущим валом посредством бесконечного гибкого элемента, предусмотрены отличия, заключающиеся в том, что на валу каждого ролика установлено только одно зубчатое колесо, зубчатые колеса роликов сгруппированы послойно в n параллельных плоскостях, где n 1, 2, 3, N, при этом все зубчатые колеса в каждом слое установлены с возможностью их постоянного взаимодействия только с автономным гибким элементом, кинематически связанным с автономным зубчатым колесом ведущего вала, а каждый гибкий элемент последовательно и с чередованием связывает зубчатые колеса двух рольгангов и охватывает их с внешних сторон относительно пары рольгангов. Кроме того, для каждого рольганга зубчатые колеса соседних роликов размещены в соседних слоях, а в одном слое размещены зубчатые колеса роликов, порядковые номера которых определены из соотношения
m n ˙(k 1) + 1, где k 1, 2, 3, Р.

Кроме того, рольганги выполнены U-образными, внутренний рольганг на участке его поворота образован роликами меньшего диаметра, чем внешний, а относительное взаиморасположение роликов двух рольгангов на участках поворота и прямолинейных участках идентично.

Таким образом, предлагаемое техническое решение имеет следующие отличительные от прототипа признаки:
на валу каждого ролика установлено только одно зубчатое колесо;
зубчатые колеса роликов сгруппированы послойно в n параллельных плоскостях, где n 1, 2, 3, N;
все зубчатые колеса в каждом слое установлены с возможностью их постоянного взаимодействия только с автономным гибким элементом, кинематически связанным с автономным колесом ведущего вала;
каждый гибкий элемент последовательно и с чередованием связывает зубчатые колеса двух рольгангов и охватывает их с внешних сторон относительно пары рольгангов;
для каждого рольганга зубчатые колеса соседних роликов размещены в соседних слоях;
в одном слое размещены зубчатые колеса роликов, порядковые номера которых определены из соотношения m n˙(k 1) + 1, где k 1, 2, 3, Р;
рольганги выполнены U-образными, внутренний рольганг на участке его поворота образован роликами меньшего диаметра, чем внешний;
относительное взаиморасположение роликов двух рольгангов на участках поворота и прямолинейных участках идентично.

Эти отличия предлагаемого устройства от прототипа позволяют сделать вывод о соответствии технического решения критерию изобретения "Новизна".

Благодаря этим отличиям достигается упрощение конструкции механизма привода роликов, выражающееся конкретно в сокращении суммарного количества зубчатых колес и их унификации. Уменьшение количества зубчатых колес в устройстве позволяет уменьшить и общие потери мощности на них, что позволяет использовать двигатель с меньшим потреблением энергии и, следовательно, более простой. Один или два типоразмера зубчатых колес упрощает механизм привода роликов и его изготовление. Размещение зубчатых колес в n (n > 1) параллельных слоях с автономной гибкой связью в каждом из них позволяет осуществлять силовую разгрузку каждой гибкой связи, а также разнести зубчатые колеса в каждом слое. Охват гибким элементом зубчатых колес с внешних сторон относительно пары рольгангов увеличивает угол этого охвата, что позволяет увеличить передаваемый на ролики вращающий момент. Эти преимущества предложенного устройства перед прототипом позволяют сделать вывод о соответствии технического решения критерию "промышленно применимо".

В приведенной выше новой совокупности отличительных признаков, не обнаруженной в известных технических решениях данной области техники, такие признаки, отличающие предлагаемое устройство от прототипа, как "каждый гибкий элемент последовательно и с чередованием связывает зубчатые колеса двух рольгангов и охватывает их с внешних сторон относительно пары рольгангов", "в одном слое размещены зубчатые колеса роликов, порядковые номера m которых определены из соотношения m n.(k 1) + 1, где k 1, 2, 3, Р" и "относительное взаиморасположение роликов двух рольгангов на участках поворота и прямолинейных участках идентично", не выявлены как в аналогах предлагаемого технического решения, так и в любых других известных в технике объектах. Благодаря такому взаиморасположению зубчатых колес и гибких элементов, а также благодаря такой их взаимосвязи обеспечивается упрощение механизма привода роликов и увеличение передаваемого на ролики крутящего момента можно сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 и 2 схематически изображено предлагаемое устройство с U-образными рольгангами, продольно-вертикальный и поперечно-вертикальный разрезы; на фиг. 3 рольганги предлагаемого устройства и кинематическая связь зубчатых колес в трех их слоях, фрагменты; на фиг. 4 U-образные рольганги предлагаемого устройства, поперечно-вертикальный разрез; на фиг. 5, 6 и 7 кинематическая связь зубчатых колес рольгангов на фиг. 3 в трех их слоях.

Устройство транспортирования длинномерного материала содержит корпус с боковинами 1 и размещенные в нем два эквидистантно расположенных рольганга 2, 3 и ведущий вал 4. Рольганги 2, 3 могут быть выполнены различной формы, например U-образными. Ролики 5 рольгангов 2, 3 являются ведомыми и установлены с возможностью вращения на подшипниках скольжения в боковинах 1. На валах роликов 5 установлены и жестко закреплены на них идентичные зубчатые колеса 6, 7, 8, сгруппированные послойно в n параллельных плоскостях, где n 1, 2, 3, N (для варианта, изображенного на фиг. 1, n 3). При этом на валу каждого ролика 5 установлено только одно зубчатое колесо 6-8. На ведущем валу 4 закреплено n жестко связанных с ним идентичных зубчатых колес 9, 10, 11, размещенных по одному в n параллельных плоскостях зубчатых колес 6, 7, 8. Все зубчатые колеса 6-8 в каждом слое установлены с возможностью их постоянного взаимодействия (зацепления) только с автономным бесконечным гибким элементом 12, 13, 14, кинематически связывающим их между собой и с автономным зубчатым колесом 9-11 ведущего вала. Зубчатые колеса 6-8 и 9-11 взаимодействуют друг с другом посредством гибких элементов 12-14. Каждый гибкий элемент 12-14 (фиг. 3) последовательно и с чередованием связывает зубчатые колеса 6-8 двух рольгангов 2-3. При этом гибкий элемент 12-14 охватывает зубчатые колеса 6-8 разных рольгангов с внешних сторон относительно пары рольгангов.

В одном из вариантов выполнения устройства для каждого рольганга зубчатые колеса 6, 7, 8 (фиг. 1 и 2) соседних роликов 15, 16, 17 размещены в соседних слоях. При этом в одном слое (каждом из n слоев) размещены зубчатые колеса 6, 18, 19 и т.д. роликов 15, 20, 21 и двух рольгангов 2, 3, порядковые номера m которых, считая от начала пары рольгангов, определены из соотношения
m n ˙ (k 1) + 1, где k 1, 2, 3, Р.

Для варианта устройства, изображенного на фиг. 1, с тремя слоями зубчатых колес (n 3) m 1, 4, 7, Номер m 1 соответствует ролику 15, m 2 ролику 20 и m 3 ролику 21.

В варианте устройства, изображенном на фиг. 1, 3, рольганги 2, 3 выполнены U -образными. Однако возможна и иная их фоpма. Внутренний U-образный рольганг на участке его поворота образован роликами 22 меньшего диаметра, чем ролики внешнего рольганга на аналогичном участке. При этом обеспечена прямо пропорциональная зависимость между диаметрами роликов и соответствующих им зубчатых колес. Относительное взаиморасположение роликов двух рольгангов 2, 3 на участках поворота и прямолинейных участках идентично.

Гибкий элемент 12-14 (фиг. 1 и 2) выполнен в виде зубчатого ремня с зубьями на его внешней и внутренней поверхностях (не показано). Гибкий элемент 12-14 может быть выполнен также в виде ремня с цилиндрическими отверстиями, в которые входят зубья колес 6-11 (не показано). Гибкий элемент 12-14, кроме того, может быть выполнен в виде цепи двустороннего перегиба (не показано). Зубчатые колеса 6-8 (фиг. 3) валов роликов 5 могут быть выполнены диаметром, превышающим диаметр роликов 5. Это увеличивает передаваемое на ролики 5 окружное усилие и, следовательно, тяговую способность рольгангов. Зубчатые колеса 6-8 (фиг. 5, 6 и 7) валов роликов 5 (фиг. 4) могут также быть выполнены диаметром, идентичным диаметру роликов 5. Кинематическая связь зубчатых колес каждого слоя может содержать натяжное устройство 23 (фиг. 5), выполненное, например, в виде подпружиненного в направлении натяжения пружиной 24 зубчатого колеса 25, взаимодействующего с внешней ветвью гибкого элемента 12. Для направления транспортируемого материала в пространство между рольгангами 2, 3 (фиг. 1, 4) на входе устройства и выведения его из устройства служат четыре направляющих роликов 26, кинематически связанных (не показано) с ведущим валом 4.

Устройство транспортирования длинномерного материала работает следующим образом.

При включении привода (не показан) и запуске устройства крутящий момент ведущего вала 4 передается на его зубчатые колеса 9-11. Зубчатые колеса 9-11 получают вращение и приводят в движение гибкие элементы 12-14 соответствующих слоев посредством зубьев на их поверхностях или выполненных в них цилиндрических отверстий. Гибкие элементы 12-14 слоев при вращении зубчатых колес 9-11 ведущего вала 4 входят в зацепление с зубчатыми колесами 6-8 слоев и передают вращение на транспортирующие ролики 5. При вращении зубчатых колес 9-11 ведущего вала в зависимости от нагрузки на ведомых зубчатых колесах 6-8 изменяется натяжение ведущей ветви гибких элементов 12-14. В соответствии с силой этого натяжения на зубчатых колесах 6-8 создается крутящий момент, вызывающий их поворот. При передаче крутящего момента зубчатым колесам 6-8 (фиг. 3) они, будучи расположенными по разные стороны от гибкого элемента 12-14, получают вращение в разных направлениях.

Наличие в устройстве n отдельных бесконечных гибких элементов, позволяющих передавать в каждом из контуров мощность Р, обеспечивает возможность повышения мощности на ведущем валу 4 в n раз в соответствии с количеством гибких элементов. Охват каждым гибким элементом 12-14 зубчатых колес 6-8 с их внешних сторон относительно пары рольгангов 2, 3 обеспечивает при любой величине диаметра зубчатых колес 6-8 увеличение длин дуг контакта зубчатых колес 6-8 с гибким элементом 12-14. Это способствует лучшему сцеплению гибкого элемента 12-14 с зубчатыми колесами 6-8 и позволяет передавать транспортирующим роликам 5 больший крутящий момент. При этом благодаря приводу разнотипных роликов 5, 22 (фиг. 1, 2 и 4) слоя единым гибким элементом и благодаря прямой пропорциональности диаметров роликов и их зубчатых колес линейная скорость вращения роликов 5, 22 независимо от соотношения их диаметров идентична. Это обеспечивает транспортирование длинномерного материала рольгангами 2, 3 без его повреждения роликами.

При включении привода с каждого из n зубчатых колес 9-11 (фиг. 1 и 2) ведущего вала 4 снимается одинаковый крутящий суммарный момент, что обеспечивает равномерное распределение мощности по слоям. А в каждом слое к любому зубчатому колесу 6-8 и соответствующему ему ролику 5 подводится мощность, монотонно убывающая прямо пропорционально порядковому номеру m этого зубчатого колеса.

Применение предлагаемого технического решения позволяет за счет использования предельно минимального количества зубчатых колес, лишенного обводных зубчатых колес упростить конструкцию привода роликов, причем независимо от формы рольгангов, что обеспечивает возможность его использования в самых различных устройствах транспортирования роликового типа. Несколько ручьев гибких элементов в предложенной передаче позволяет осуществить значительную силовую разгрузку каждого из них, а следовательно, повысить нагрузочную способность привода. Это в свою очередь позволяет увеличить тяговую способность и длину рольгангов. Размещение гибкого элемента с внешних сторон двух рольгангов позволяет увеличить угол охвата им зубчатых колес, что увеличивает его сцепление с ними и передаваемый крутящий момент. Произвольная величина зубчатых колес позволяет для любого тракта транспортирования выполнить любую амплитуду волнообразного движения гибкого элемента. U-образная форма тракта транспортирования длинномерного материала позволяет, раздвинув ветви тракта, сделать более плавный его поворот.

Экономическая эффективность использования технического решения обусловлена снижением стоимости изготовления уменьшенного количества зубчатых колес и снижением износа гибких элементов в результате их значительной силовой разгрузки. Производство устройства благодаря его высокой унификации требует меньших затрат.

Использование: в технологическом оборудовании для подачи лент или полотнищ гибкого упругого материала. Цель: упрощение конструкции механизма привода роликов независимо от форм рольгангов. Сущность изобретения: устройство содержит корпус с боковинами 1 и размещенные в нем два U-образных эквидистантно расположенных рольганга (Р) 2, 3 и ведущий вал (ВВ) 4. Транспортирующие ролики (ТР) 5 Р 2, 3 являются ведомыми. На их валах закреплены зубчатые колеса (ЗК) 6 - 8 (по одному на каждом валу), сгруппированные послойно в n параллельных плоскостях, где n = 1, 2, 3,......N. На ВВ 4 закреплены n идентичных ЗК 9 - 11, размещенных по одному в n плоскостях. ЗК 6 - 8 в каждом слое установлены с возможностью взаимодействия только с автономным бесконечным гибким элементом (ГЭ) 12 - 14. Каждый ГЭ 12 - 14 последовательно и с чередованием связывает ЭК 6 - 8 двух Р. При этом ГЭ 12 - 14 охватывает ЭК 6 - 8 разных рольгангов с внешних сторон относительно пары Р 2, 3. Внутренний U-образный Р на участке его поворота образован ТР меньшего диаметра, чем ТР внешнего Р. Относительное взаиморасположение ТР Р 2, 3 на участке поворота и прямолинейных участках идентично. Крутящий момент ВВ 4 передает на его ЗК 9 - 11, которое приводит в движение ГЭ 12 - 14, а последние - ЗК 6 - 8, передающие вращение на ТР 5. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ ДЛИННОМЕРНОГО МАТЕРИАЛА, содержащее два эквидистантно расположенных рольганга с жестко закрепленными на валах их роликов зубчатыми колесами, сгруппированными в параллельных плоскостях и кинематически связанными между собой и с ведущим валом посредством бесконечного гибкого элемента, отличающееся тем, что оно дополнительно имеет связанные с ведущим валом бесконечные гибкие элементы по числу параллельных групп зубчатых колес для их автономного кинематического замыкания, при этом количество зубчатых колес соответствует количеству валов рольганга, а каждый гибкий элемент поочередно охватывает зубчатые колеса двух рольгангов с внешних сторон относительно пары рольгангов. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что для каждого рольганга зубчатые колеса соседних роликов размещены в соседних слоях, а в одном слое размещены зубчатые колеса роликов, порядковые номера m которых определены из соотношения
m n · (k-1) + 1,
где k 1,2,3,
n количество плоскостей размещения зубчатых колес. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что рольганги выполнены U-образными, внутренний рольганг на участке его поворота образован роликами меньшего диаметра, чем внешний, а относительное взаиморасположение роликов двух рольгангов на участках поворота и прямолинейных участках идентично.