РЕГУЛЯТОР СКОРОСТИ ОБЪЕКТА Российский патент 1998 года по МПК G05D13/08 

Изобретение предназначено для монотонного изменения от максимально возможной величины до нуля и обратно линейной (окружной) скорости транспортируемого объекта производственного процесса.

Известен регулятор скорости вращения [1], содержащий датчик скорости и регулирующий орган, у которого датчик скорости состоит из винтовой пары, на стержне винта которой расположены два диска-маховика, а регулирующий орган содержит пару конических шестерен, ось одной из которых выполнена в виде винта с гайкой, при этом ось другой конической шестерни связана с фрикционным колесом, расположенным между дисками-маховиками.

Недостатки регулятора скорости вращения заключаются в дискретном импульсом режиме работы, в отсутствии контроля за объектом при смене направления движения регулятора, что ограничивает область его применения. Кроме того, регулятор выполняет и силовую функцию, производя переключения трансмиссии посредством фрикционной передачи. Это напрямую сказывается на качестве регулирования, ухудшая динамику работы объекта.

Известен также кривошип с переменным радиусом [2], содержащий ведущее звено - поворотный диск с диаметральной направляющей линейного перемещения ведомого звена - ползуна, установленного с возможностью изменения расстояния ползуна от оси диска в пределах от нуля до максимального по обе стороны от оси диска. Данное устройство выбрано нами за прототип.

Недостаток прототипа состоит в отсутствии возможности при данном конструктивном исполнении изменения до нуля длины направляющей, то исключает достижение на ведомом звене - ползуне нулевой скорости. Кроме этого, отсутствие кинематической связи между перемещением звена по направляющей и вращения приводного звена с общим вращением направляющей вокруг свой оси не позволяет применять прототип в качестве автоматического регулятора. Для смены длины направляющей необходимо выполнить реверс ведущего звена, что требует дополнительного управления. Все отмеченное выше ограничивает технологические возможности прототипа и область его применения.

Целью предлагаемого изобретения является расширение технологических возможностей регулятора.

Указанная цель достигается тем, что у регулятора скорости объекта, содержащего ведущее звено, выполненное в виде поворотного диска с диаметральной направляющей линейного перемещения ведомого звена, выполненного в виде ползуна, установленного с возможность изменения расстояния ползуна от неподвижной оси диска в пределах от нуля до максимального по обе стороны от оси иска, поворотный диск выполнен в виде шестерни, установленной с возможностью вращения относительно неподвижной оси, на которой закреплена дисковая траверса со спиральной направляющей, координаты начала и окончания которой расположены соответственно на периферии и в центре дисковой траверсы, причем ползун шестерни дополнительно связан с этой направляющей через введенную вращательную пару, при этом спиральная направляющая содержит две зеркально выполненные ветви, которые соединены друг с другом в замкнутый контур, а спиральная направляющая выполнена в виде, например, спирали Архимеда.

Таким образом взаимосвязь вращательно движущегося на направляющей, ориентированного в радиальном направлении ползуна с неподвижной спиралью, начинающейся на периферии дисковой траверсы и заканчивающейся в центре вращения, обеспечивает равномерное уменьшение линейной скорости ползуна и соответственно схвату с объектом с максимально возможного до нулевого значения и последующий возврат объекта с противоположным циклом в исходное положение без дополнительного управляющего воздействия, что обеспечивает достижение поставленной цели.

Автором не обнаружено среди известных конструкций регуляторов линейной скорости объектов устройств, у которых направляющая, несущая ползун с подвижным схватом, смонтирована с возможность вращения на периферии приводной шестерни и ориентирована в радиальном по отношению к последней направлении, а ползун кинематически связан со спиралью, образующей бесконечную кривую, соединяющей периферию дисковой траверсы с ее центром, при этом последняя жестко смонтирована на оси приводной шестерни, что удовлетворяет критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 показана кинематическая схема регулятора скорости объекта; на фиг. 2 - разрез А на фиг. 1.

Регулятор закреплен на подвижной или стационарной станине 1 посредством стойки 2 и содержит приводной двигатель 3 с зубчатым колесом 4 на его выходном валу, шестерню 5 с внутренним зубчатым венцом, ось 6, закрепленную на стойке 2, на которой подвижно с возможностью вращения закреплена шестерня 5, дисковую траверсу 7, жестко связанную своим торцом с осью 6 и через нее со стойкой 2, направляющую 8 схвата 9, в котором установлен объект 10 производственного процесса.

Зубчатое колесо 4 приводного двигателя 3 находится в зацеплении с внутренним зубчатым венцом шестерни 5. Направляющая 8 жестко смонтирована на периферии шестерни 5 и ориентирована в радиальном направлении к ее центру. Схват 9 через ползун 11 связан с направляющей 8 с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно последней. Дисковая траверса 7 снабжена профильными спиральными направляющими, например, спиралями Архимеда, являющимися зеркальным отображением друг друга, которые соединяют периферию траверсы 7 с ее центром, образуя замкнутую бесконечную кривую, так как в координатах начала и окончания спирали 12 и 13 соединены друг с другом. Спирали 12 и 13 смонтированы на торце дисковой траверсы 7 со стороны расположения направляющей 8. Со спиралью 12 (или 13) взаимодействует ползун 14 с возможность поступательного перемещения вдоль данной спирали. Ползун 14 и ползун 11 взаимосвязаны друг с другом через вращательную кинематическую пару 15.

Работа регулятор протекает следующим образом.

При включении приводного двигателя 3 его зубчатое колесо 4 приводит во вращение шестерню 5 вокруг оси 6. Совместно с шестерней 5 вращается и жестко на ней смонтированная направляющая 8. Пространственная радиальная ориентация направляющей 5 относительно оси 6 вращения обеспечивает максимально возможную линейную скорость периферийной точки направляющей 8 и ее нулевое значение для точки, расположенной на оси. Линейная скорость V вдоль направляющей 8 изменяется по закону v = πDn (D - диаметр расположения ползуна 11 со схватом 9 относительно оси вращения 6; n - частота вращения ползуна 11 со схватом 9). Вдоль направляющей 8 скользит ползун 11 со схватом 9, несущим объект 10. Данное движение обеспечивается его кинематическим взаимодействием с неподвижной спиралью 12 (или 13) дисковой траверсы 7 посредством ползунов 11 и 14, взаимосвязанных друг с другом через вращательную кинематическую пару 15. Выполнение на дисковой траверсе 7 двух спиралей 12 и 13, расположенных симметрично друг другу и замкнутых в единую кривую, позволяет схвату 9 совершать в цикле перемещение по направляющей 8 от периферии к центру вращения и обратно. Если на периферии вращения схват производит зажим объекта 10, то в центре вращения, когда у схвата 9 линейная скорость снижена до нуля, последний оставляет объект 10. Последовательность взаимодействия схвата 9 с объектом 10 может быть противоположной.

В сравнении с прототипом предлагаемый регулятор скорости объекта обеспечивает необходимую максимальную скорость линейного перемещения схвата на периферии его вращения и последующее монотонное ее снижение до нуля в центре расположения схвата, автоматический возврат схвата в исходное положение на периферии вращения без дополнительных управляющих операций. Кроме того, регулятор может быть выполнен многопозиционным, что повысит его цикловую производительность. Регулятор без дополнительных усовершенствований может взаимодействовать с подвижными объектами, перемещаемыми иными технологическими устройствами.

Изобретение относится к регулятору скорости объекта производственного процесса для монотонного изменения от максимально возможной величины и обратно линейной скорости транспортируемого объекта. Конструкция регулятора выполнена с расширенными технологическими возможностями. Для этого у регулятора, содержащего ведущее звено, выполненное в виде поворотного диска 5 с диаметральной направляющей 8 линейного перемещения ведомого звена, выполненного в виде ползуна 11, установленного с возможностью изменения расстояния ползуна 11 от неподвижной оси 6 диска 5 в пределах от нуля до максимального по обе стороны от диска, последний выполнен в виде шестерни, установленной с возможностью вращения относительно неподвижной оси 6, на которой закреплена дисковая траверса 7 со спиральной направляющей 12, координаты начала и окончания которой расположены соответственно на периферии и в центре дисковой траверсы 7, причем ползун 11 шестерни 5 дополнительно связан с этой направляющей через вращательную пару 15, при этом спиральная направляющая содержит две зеркальной выполненные ветви 12 и 13, которые соединены друг с другом в замкнутый контур, а сама спиральная направляющая выполнена в виде, например, спирали Архимеда. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Регулятор скорости объекта, содержащий ведущее звено, выполненное в виде поворотного диска с диаметральной направляющей линейного перемещения связанного с объектом ведомого звена, выполненного в виде ползуна, установленного с возможностью изменения расстояния ползуна от неподвижной оси поворотного диска в пределах от нуля до максимального по обе стороны от оси этого диска, отличающийся тем, что поворотный диск выполнен в виде шестерни, установленной с возможностью вращения относительно неподвижной оси, на которой закреплена дисковая траверса со спиральной направляющей, начало и конец которой расположены соответственно на периферии и в центре дисковой траверсы, причем ползун дополнительно связан с этой направляющей через вращательную пару, а спиральная направляющая имеет две зеркально расположенные ветви, которые соединены между собой в замкнутый контур. 2. Регулятор скорости по п.1, отличающийся тем, что каждая ветвь спиральной направляющей выполнена по спирали Архимеда.