СПОСОБ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ МНОГОПОЗИЦИОННОГО КУЛАЧКОВОГО ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ) И УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ СПОСОБА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2016 года по МПК H01H19/62 F16H25/12 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к способам и устройствам для железнодорожных транспортных систем, и может быть использовано в приборах и механизмах, где требуется совместное или раздельное использование возможности линейного и углового позиционирования.

В современных приборах и механизмах для железнодорожных транспортных систем необходимо наличие двух и более фиксированных рабочих положений различных подвижных элементов конструкций, где невозможно применять постоянно включенные гидравлические или пневматические приводные элементы и запорную арматуру или электромагнитные приводы, данное техническое решение является актуальным. Существует множество механизмов, где с помощью переключателей необходимо позиционировать различные подвижные элементы или рабочие органы в том или ином положении, например шиберы, заслонки, рычаги и т.д. Однако не всегда переключатели, отвечающие за положение рабочего органа, бывают надежными, простыми и могут работать в любом положении в пространстве в виду особенностей их конструкции, инерции масс и т.д. Порой они включают в себя десяток и более деталей и компонентов, увеличивая массу переключателей, их инерционность, сложность изготовления, себестоимость, и снижая при этом надежность узла. Кроме того, не все механизмы переключения могут передавать большие нагрузки от привода на рабочий орган исполнительного механизма.

Известен способ для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное и вращательное с заданными законами движения кулачкового пространственного механизма, включающий смену положения ползуна из первого фиксированного положения в последующие посредством приложения усилия, воздействующего на толкатель механизма (см. патент РФ 2495302, МПК F16H 25/08 (2006.01), 23.12.2011 г.).

Данный способ не обеспечивает возможность его использования в конструкциях служащих для передачи высоких усилий от привода к исполнительному устройству в высоконагруженных узлах и механизмах.

Известно устройство двухпозиционное, содержащее вал, на котором установлены два цилиндра, каждый из которых имеет спиральную канавку для перемещения кулачка, и имеющее два фиксированных положения (см. FR 2692331 А1 на изобретение, МПК5 F16H 25/19, 17.12.1993 г.).

Данное устройство имеет недостаточную надежность, обусловленную сложностью конструкции и не обеспечивает возможность его использования в ответственных высоконагруженных узлах и механизмах.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению, в части способа, по совокупности существенных признаков является способ для позиционирования и перемещения, включающий смену положения штока многопозиционного кулачкового переключателя из первого фиксированного положения в последующие посредством приложения усилия (см. FR 2692331 А1 на изобретение, МПК5 F16H 25/19, 17.12.1993 г.).

Известный способ не обеспечивает возможность его использования в ответственных высоконагруженных узлах и механизмах используемых для передачи высоких усилий к исполнительному устройству и конструктивно не может обеспечить многопозиционное фиксированное положение.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению, в части устройства, по совокупности существенных признаков является переключатель двухпозиционный, содержащий корпус, внутри которого установлен шток с возможностью возвратно-поступательного перемещения (см. RU 2372682 С1 на изобретение, МПК5 Н01Н 13/20 (2006.01), 25.04.2008 г.).

Известное устройство функционально ограничено только двумя позициями переключения, технически сложно и требует применения дополнительной защиты от внешней среды эксплуатации.

Задачей группы изобретений является создание способа и устройства, позволяющих обеспечить фиксацию рабочего органа устройства в двух и более положениях с минимальными эксплуатационными затратами.

Техническим результатом при использовании предлагаемой группы изобретения является обеспечение надежного позиционирования рабочего органа устройства в двух и более положениях и повышение эксплуатационных характеристик.

Указанный технический результат в части способа достигается тем, что в способе позиционирования многопозиционного кулачкового переключателя, согласно варианту 1, включающего смену положения штока многопозиционного кулачкового переключателя из первого фиксированного положения в последующие посредством приложения усилия, воздействующего на шток переключателя, при движении штока с возможностью осуществлять возвратно-поступательное перемещение и передачи усилия к элементам конструкции требующим позиционирования, смена одного фиксированного положения на другое осуществляется посредством перемещения двуплечего кулачка, установленного на штоке с возможностью вращения, по окружности между позиционирующей и вспомогательной коронками, при этом кулачок совершает движение перемещения двуплечего кулачка по вертикальным и наклонным поверхностям профильных элементов вспомогательной и позиционирующей коронок, имеющих взаимно ориентированные парные профильные элементы, при этом количество пар профильных элементов коронок вспомогательной и позиционирующей попарно равно, при чем впадины позиционирующей коронки расположены на разных уровнях.

Кроме того, под действием усилия на шток переключателя кулачок из одного фиксированного положения на позиционирующей коронке в последующее положение перемещается через промежуточное положение на вспомогательной коронке, при этом вращаясь, кулачок возвратно-поступательно переместится вместе со штоком на величину равную величине хода переключателя и при снятии усилия со штока переключателя шток перемещается в обратном направлении, при этом кулачок, вращаясь перемещается и занимает фиксирующее положение во впадинах позиционирующей коронки, расположенных на разных уровнях.

Указанный технический результат в части способа достигается тем, что в способе позиционирования многопозиционного кулачкового переключателя, согласно варианту 2, включающего смену положения штока многопозиционного кулачкового переключателя из первого фиксированного положения в последующие посредством приложения усилия, воздействующего на шток переключателя, при движении штока с возможностью осуществлять возвратно-поступательное перемещение и поворот для получения и передачи усилия к элементам конструкции требующим позиционирования, смена одного фиксированного положения на другое осуществляется посредством перемещения двуплечего кулачка, жестко установленного на штоке, по окружности между позиционирующей и вспомогательной коронками, при этом кулачок совершает движение перемещения двуплечего кулачка по вертикальным и наклонным поверхностям профильных элементов вспомогательной и позиционирующей коронок, имеющих взаимно ориентированные парные профильные элементы, при этом количество пар профильных элементов коронок вспомогательной и позиционирующей попарно равно, причем впадины позиционирующей коронки расположены на разных уровнях.

Кроме того, под действием усилия на шток переключателя кулачок из одного фиксированного положения на позиционирующей коронке в последующее положение перемещается через промежуточное положение на вспомогательной коронке, при этом вращаясь, кулачок и шток переместятся на величину равную величине хода переключателя и при снятии усилия со штока переключателя шток перемещается в обратном направлении, причем кулачок вращаясь, перемещается и занимает фиксирующее положение на позиционирующей коронке с угловым смещением определяемым числом позиций переключения, кулачок

Указанный технический результат в части способа достигается тем, что в способе позиционирования многопозиционного кулачкового переключателя, согласно варианту 3, включающего смену положения штока многопозиционного кулачкового переключателя из первого фиксированного положения в последующие посредством приложения усилия, при движении штока с возможностью осуществлять фиксированный поворот и передачи усилия к элементам конструкции требующим позиционирования, усилие, воздействующее на шток переключателя передается через толкатель, а смена одного фиксированного положения на другое осуществляется посредством перемещения двуплечего кулачка, жестко установленного на штоке с возможностью вращения, по окружности между позиционирующей и вспомогательной коронками, при этом кулачок совершает движение перемещения двуплечего кулачка по вертикальным и наклонным поверхностям профильных элементов вспомогательной и позиционирующей коронок, имеющих взаимно ориентированные парные профильные элементы, при этом количество пар профильных элементов коронок вспомогательной и позиционирующей попарно равно, при чем впадины позиционирующей коронки расположены на разных уровнях.

Кроме того, под действием усилия на шток переключателя кулачок из одного фиксированного положения на позиционирующей коронке в последующее положение перемещается через промежуточное положение на вспомогательной коронке, при этом вращаясь, кулачок возвратно-поступательно переместится вместе со штоком на величину равную величине хода переключателя и при снятии усилия со штока переключателя шток перемещается в обратном направлении, при этом кулачок вращаясь перемещается и занимает фиксирующее положение во впадинах позиционирующей коронки, расположенных на разных уровнях.

Указанный технический результат, в части устройства, достигается тем, что, согласно варианту 1, переключатель кулачковый многопозиционный, содержащий корпус, внутри которого установлен шток с возможностью перемещения, снабжен механизмом позиционирования, выполненным в виде двуплечего кулачка, установленного на штоке, позиционирующей коронки и вспомогательной коронки, установленных на корпусе на расстоянии друг от друга и расположенные навстречу друг другу, при этом каждая коронка состоит из не менее двух повторяющихся разнонаправленных профильных элементов расположенных по окружности и взаимно ориентированных в пространстве, при этом каждый профильный элемент имеет наклонные поверхности и впадины, причем профильные элементы обеих коронок расположены с угловым смещением для обеспечения перемещения плеч кулачка вдоль вертикальных и по наклонным поверхностям профильных элементов, а кулачок установлен с возможностью вращения вокруг штока и взаимодействия с позиционирующей и вспомогательной коронками.

Указанный технический результат, в части устройства, достигается тем, что, согласно варианту 2, переключатель кулачковый многопозиционный, содержащий корпус, внутри которого установлен шток с возможностью перемещения, снабжен механизмом позиционирования, выполненным в виде двуплечего кулачка, жестко установленного на штоке, позиционирующей коронки и вспомогательной коронки, установленных на корпусе на расстоянии друг от друга и расположенные навстречу друг другу, при этом каждая коронка состоит из не менее двух повторяющихся разнонаправленных профильных элементов расположенных по окружности и взаимно ориентированных в пространстве, при этом каждый профильный элемент имеет наклонные поверхности и впадины, причем профильные элементы обеих коронок расположены с угловым смещением для обеспечения перемещения плеч кулачка вдоль вертикальных и по наклонным поверхностям профильных элементов, а кулачок установлен с возможностью взаимодействия с позиционирующей и вспомогательной коронками.

Указанный технический результат, в части устройства, достигается тем, что, согласно варианту 3, переключатель кулачковый многопозиционный, содержащий корпус, внутри которого установлен шток с возможностью перемещения, снабжен механизмом позиционирования, выполненным в виде двуплечего кулачка, установленного на штоке, позиционирующей коронки и вспомогательной коронки, установленных на корпусе на расстоянии друг от друга и расположенные навстречу друг другу, при этом каждая коронка состоит из не менее двух повторяющихся разнонаправленных профильных элементов расположенных по окружности и взаимно ориентированных в пространстве, при этом каждый профильный элемент имеет наклонные поверхности и впадины, причем профильные элементы обеих коронок расположены с угловым смещением для обеспечения перемещения плеч кулачка вдоль вертикальных и по наклонным поверхностям профильных элементов, причем кулачок снабжен толкателем для обеспечения его перемещения и установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль штока, вращения вместе со штоком и взаимодействия с позиционирующей и вспомогательной коронками.

Кроме того, толкатель установлен на штоке с возможностью перемещения вдоль штока и по направляющей позиционирующей коронки; кулачок установлен на штоке с возможностью перемещения вдоль штока по направляющим.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображен переключатель кулачковый многопозиционный, общий вид;

на фиг. 2 изображен переключатель кулачковый многопозиционный, в развернутом виде (варианты 1, 2,);

на фиг. 3 изображена кинематическая схема рабочего цикла многопозиционного переключателя (варианты 1, 2, 3);

на фиг. 4 изображено положение переключателя в первом фиксированном положении "А";

на фиг. 5 изображено положение переключателя в промежуточном положении "В";

на фиг. 6 изображено положение переключателя во втором фиксированном положении "С",

на фиг. 7 изображен типовой элемент многопозиционного переключателя - позиционирующая коронка на два фиксированных положения;

на фиг. 8 изображен типовой элемент многопозиционного переключателя - позиционирующая коронка на три фиксированных положения;

на фиг. 9 изображен двуплечий кулачок, вариант 1;

на фиг. 10 изображен двуплечий кулачок, вариант 3;

на фиг. 11 изображен переключатель кулачковый многопозиционный, вариант 2.

Переключатель кулачковый многопозиционный содержит корпус, внутри которого установлен шток, который в зависимости от варианта выполнения, может осуществлять возвратно-поступательное позиционирование, возвратно-поступательное и позиционирование -поворот, позиционирование-поворот по часовой стрелке, позиционирование-поворот против часовой стрелки, позиционирование на число позиций более двух для получения и передачи усилия к элементам конструкции требующим позиционирования. Шток установлен с возможностью поворота по часовой или против часовой стрелки в зависимости от ориентации наклонных профильных поверхностей позиционирующей и вспомогательной коронок. Количество пар профильных элементов коронок попарно равно, причем впадины позиционирующей коронки в зависимости от назначения могут располагаться на одном или на разных уровнях. Центральные отверстия коронок используются для позиционирования штока многопозиционного кулачкового переключателя и являются его направляющими при возвратно-поступательных перемещениях и повороте во время переключения. Наклонные поверхности обеспечивают возможность вращения двуплечего кулачка, установленного на штоке. Шток с опорным пояском для опоры возвратной пружины обеспечивает получение и передачу усилия к элементам конструкции требующим позиционирования.

Переключатель кулачковый многопозиционный (вариант 1) содержит корпус 1, внутри которого установлен шток 2 с возможностью возвратно-поступательного перемещения, и механизм позиционирования, выполненный в виде двуплечего кулачка 3, установленного на штоке 2, позиционирующей коронки 4 и вспомогательной коронки 5, установленных на корпусе 1 на расстоянии друг от друга и расположенных навстречу друг другу.

Двуплечий кулачок 3, установлен на штоке 2 с возможностью установлен с возможностью вращения вокруг штока 2 с отсутствием поступательного перемещения вдоль штока 2 (фиг. 9).

Каждая коронка 4, 5 имеет центральное отверстие 6, и состоит из не менее двух повторяющихся разнонаправленных профильных элементов, расположенных по окружности. Каждый профильный элемент имеет наклонные поверхности 7 и вертикальные поверхности (впадины) 8, причем впадины 8 позиционирующей коронки 4 расположены с угловым смещением для обеспечения перемещения плеч кулачка 3 вдоль вертикальных и по наклонным поверхностям профильных элементов, (см. кинематическую схему фиг. 3), относительно вспомогательной коронки 5, а кулачок 3 установлен с возможностью вращения вокруг штока 2 и взаимодействия с позиционирующей и вспомогательной коронками.

Количество пар профильных элементов коронок 4, 5 попарно равно, причем впадины 8 позиционирующей коронки расположены на разных уровнях.

Центральные отверстия 6 коронок 4 и 5 используются для позиционирования штока 2 многопозиционного кулачкового переключателя и являются его направляющими при возвратно-поступательных перемещениях во время переключения. Наклонные поверхности 7 обеспечивают возможность вращения двуплечего кулачка 3, установленного на штоке 2. Шток 2 цилиндрический с опорным пояском для опоры возвратной пружины 9 обеспечивает получение и передачу усилия к элементам конструкции требующим позиционирования. Центральное отверстие 6 позиционирующей коронки 4 имеет сальниковое уплотнение 10 для защиты внутреннего пространства переключателя от внешней среды.

Конструкция переключателя (для всех вариантов) легко разборная. Сборка осуществляется с применением стандартизированного комплекта болтового крепежа с предохранением от само отвинчивания шайбами гровер.

Бесконечность цикла смены позиций (для всех вариантов) достигается исполнением коронок 4, 5, имеющих взаимно ориентированные парные профильные элементы, и определяют алгоритм возвратно-поступательного перемещения, и задачами, возлагаемыми на устройство.

Кулачок 3 (для всех вариантов) установлен с возможностью перемещения по круговой траектории от позиции к позиции (A-B-C-B-D-…-А) (фиг. 3) в соответствии с рабочим циклом многопозиционного переключателя и имеет:

- первое фиксированное положение - А;

- промежуточное положение - В;.

- фиксированное положение - С;.

- фиксированное положение - D;.

Перемещение кулачка 3 из положения А в положение В называется ходом переключателя - Н.

Перемещение кулачка из положения А в положение С называется циклом.

Расстояние, на которое сменилось расположение кулачка между положениями А и С, называется рабочим ходом второй позиции переключателя и определяется высотой смещения - h₁.

Расстояние, на которое сменилось расположение кулачка между позициями А и D, называется рабочим ходом третьей позиции переключателя и определяется высотой смещения - h₂.

Переключатель кулачковый, у которого возврат в исходное состояние осуществляется более, чем за один цикл переключения, называется многопозиционным.

Переключатель кулачковый многопозиционный (вариант 2) содержит корпус 1, внутри которого установлен шток 2 с возможностью осуществлять возвратно-поступательное перемещение и поворот для получения и передачи усилия к элементам конструкции требующим позиционирования, и механизм позиционирования, выполненный в виде двуплечего кулачка 3, жестко установленного на штоке 2 (фиг. 9), позиционирующей коронки 4 и вспомогательной коронки 5, установленных на корпусе 1 на расстоянии друг от друга и расположенных навстречу друг другу.

Шток 2 установлен с возможностью поворота по часовой или против часовой стрелки в зависимости от ориентации наклонных вспомогательной и позиционирующей коронок.

Каждая коронка 4, 5 имеет центральное отверстие 6, и состоит из не менее двух повторяющихся разнонаправленных профильных элементов, расположенных по окружности. Каждый профильный элемент имеет наклонные поверхности 7 и вертикальные поверхности (впадины) 8, причем впадины 8 позиционирующей коронки 4 расположены с угловым смещением для обеспечения перемещения плеч кулачка 3 вдоль вертикальных и по наклонным поверхностям профильных элементов, (см. кинематическую схему фиг. 3), относительно вспомогательной коронки 5, а кулачок 3 установлен с возможностью вращения вокруг штока 2 и взаимодействия с позиционирующей и вспомогательной коронками.

Количество пар профильных элементов коронок 4, 5 попарно равно, причем впадины 8 позиционирующей коронки расположены на разных уровнях.

Центральные отверстия 6 коронок 4 и 5 используются для позиционирования штока 2 многопозиционного кулачкового переключателя и являются его направляющими при возвратно-поступательных перемещениях во время переключения. Наклонные поверхности 7 обеспечивают возможность вращения двуплечего кулачка 3, установленного на штоке 2. Шток 2 цилиндрический с опорным пояском для опоры возвратной пружины 9 обеспечивает получение и передачу усилия к элементам конструкции требующим позиционирования. Центральное отверстие 6 позиционирующей коронки 4 имеет сальниковое уплотнение 10 для защиты внутреннего пространства переключателя от внешней среды.

Переключатель кулачковый многопозиционный (вариант 3) содержит корпус 1, внутри которого установлен шток 2 с возможностью осуществлять поворот для получения и передачи усилия к элементам конструкции требующим позиционирования, и механизм позиционирования, выполненный в виде двуплечего кулачка 3, жестко установленного на штоке 2 (фиг. 9), позиционирующей коронки 4 и вспомогательной коронки 5, установленных на корпусе 1 на расстоянии друг от друга и расположенных навстречу друг другу.

Шток 2 установлен с возможностью поворота по часовой или против часовой стрелки в зависимости от ориентации наклонных вспомогательной и позиционирующей коронок.

Каждая коронка 4, 5 имеет центральное отверстие 6, и состоит из не менее двух повторяющихся разнонаправленных профильных элементов, расположенных по окружности Каждый профильный элемент имеет наклонные поверхности 7 и вертикальные поверхности (впадины) 8, причем впадины 8 позиционирующей коронки 4 расположены с угловым смещением для обеспечения перемещения плеч кулачка 3 вдоль вертикальных и по наклонным поверхностям профильных элементов, (см. кинематическую схему фиг 3.), относительно вспомогательной коронки 5, а кулачок 3 установлен с возможностью вращения вокруг штока 2 и взаимодействия с позиционирующей и вспомогательной коронками.

Количество пар профильных элементов коронок 4, 5 попарно равно, причем впадины 8 позиционирующей коронки расположены на разных уровнях.

Центральные отверстия 6 коронок 4 и 5 используются для позиционирования штока 2 многопозиционного кулачкового переключателя и являются его направляющими при возвратно-поступательных перемещениях во время переключения. Наклонные поверхности 7 обеспечивают возможность вращения двуплечего кулачка 3, установленного на штоке 2. Шток 2 цилиндрический с опорным пояском для опоры возвратной пружины 9 обеспечивает получение и передачу усилия к элементам конструкции требующим позиционирования. Центральное отверстие 6 позиционирующей коронки 4 имеет сальниковое уплотнение 10 для защиты внутреннего пространства переключателя от внешней среды.

Кулачок 3 снабжен толкателем 11 для обеспечения его перемещения, который установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль штока 2 в отверстии 6 позиционирующей коронки 4.

Кулачок 3 установлен на штоке 2 с возможностью перемещения вдоль штока по направляющим 12, что обеспечивает совместное вращение кулачка и штока.

Способ позиционирования многопозиционного кулачкового переключателя (варианты) осуществляется следующим образом.

Пример 1

Позиционирование переключателя - из первого фиксированного положения А (фиг. 5) в последующие положения осуществляется посредством приложения рабочего усилия Р, воздействующего на шток 2 переключателя, при котором двуплечий кулачок 3 осуществляет комбинированное - поступательное перемещение с вращением, взаимодействуя с наклонными поверхностями профильных элементов вспомогательной 5 и позиционирующей 4 коронок в направляющих 6, т.е. двуплечий кулачок 3 имеет шарнирную связь со штоком 2 (фиг. 9), что обеспечивает возможность вращения двуплечего кулачка 3 относительно штока 2. При перемещении штока обеспечивается сжатие возвратной пружины 9, а двуплечий кулачок 3 совершает комбинированное движение - поступательное перемещение вдоль вертикальных поверхностей впадин 8 позиционирующей коронки 4 и вращательное относительно штока 2 при взаимодействии с наклонными поверхностями 7 вспомогательной коронки 5, при этом перемещающиеся плечи кулачка 3 занимают промежуточное положение во впадине 8 зубьев В вспомогательной коронки 5. Величина перемещения штока 2 из позиции А в В является величиной хода переключателя Н (фиг 3 и фиг. 5).

При снятии рабочего усилия Р со штока 2 (фиг. 6) посредством упругой деформации возвратной пружины 9 шток 2 перемещается в обратном направлении, при котором двуплечий кулачок 3 совершает обратное комбинированное перемещение вдоль вертикальных поверхностей впадин 8 вспомогательной коронки 5 и вращательное относительно штока 2 при взаимодействии с наклонными поверхностями 7 позиционирующей коронки 4 занимая в последствии место во впадине 8, расположенной между зубьями позиционирующей коронки 4, что соответствует второму фиксированному положению С. При этом шток 2 получает фиксированное линейное "возвратно-поступательное" перемещение равное величине h₁ (фиг. 6).

При повторении рабочего цикла шток двухпозиционного кулачкового переключателя совершает "возвратно-поступательное" перемещение из второго фиксированного положения С (фиг. 6) через промежуточное положение В (фиг. 5) и продолжая перемещаться по круговой траектории возвращается в первое исходное положение А (фиг. 4). При дальнейших переключениях цикл повторяется.

Число переключений определяется задачами, возлагаемыми на устройство, задается числом пар профильных элементов коронок многопозиционного переключателя и может быть выполнено в исполнении на три и более фиксированных переключения. На фиг. 8 представлена позиционирующая коронка, имеющая 3 пары профильных элементов обеспечивающая три позиции переключения.

Пример 2

Позиционирование переключателя - из первого фиксированного положения А (фиг. 5) в последующие положения В и С осуществляется посредством приложения рабочего усилия Р, воздействующего на шток 2 переключателя, при котором двуплечий кулачок 3, имеющий жесткую связь со штоком 2, при взаимодействии с вертикальными поверхностями впадин 8 и наклонными поверхностями 7 коронок 4 и 5 обеспечивает возвратно-поступательное перемещение штока 2 и его поворот в направляющих 6, т.е. двуплечий кулачок 3 имеет жесткую связь со штоком 2 (фиг. 10), при этом независимые перемещения штока 2 и двуплечего кулачка 3 исключены.

При перемещении штока обеспечивается сжатие возвратной пружины 9, а двуплечий кулачок 3 совершает комбинированное движение - поступательное перемещение вдоль вертикальных поверхностей впадин 8 позиционирующей коронки 4 и вращательное относительно штока 2 при взаимодействии с наклонными поверхностями 7 вспомогательной коронки 5, при этом перемещающиеся плечи кулачка 3 занимают промежуточное положение во впадине 8 зубьев В вспомогательной коронки 5. Величина перемещения штока 2 из позиции А в В является величиной хода переключателя Н (фиг 3 и фиг. 5).

При снятии рабочего усилия Р со штока 2 (фиг. 6) посредством упругой деформации возвратной пружины 9 шток 2 перемещается в обратном направлении, при котором двуплечий кулачок 3 совершает обратное комбинированное перемещение вдоль вертикальных поверхностей впадин 8 вспомогательной коронки 5 и вращательное относительно штока 2 при взаимодействии с наклонными поверхностями 7 позиционирующей коронки 4 занимая в последствии место во впадине 8, расположенной между зубьями позиционирующей коронки 4, что соответствует второму фиксированному положению С. При этом шток 2 получает фиксированное линейное "возвратно-поступательное" перемещение равное величине h₁ (фиг. 6).

При повторении рабочего цикла шток двухпозиционного кулачкового переключателя совершает "возвратно-поступательное" перемещение из второго фиксированного положения С (фиг. 6) через промежуточное положение В (фиг. 5) и продолжая перемещаться по круговой траектории возвращается в первое исходное положение А (фиг. 4). При дальнейших переключениях цикл повторяется.

Число переключений и поворот определяется задачами возлагаемыми на устройство и задается числом пар профильных элементов коронок 4, 5 многопозиционного переключателя и может быть выполнено в исполнении на три и более фиксированных переключения. Увеличение количества пар профильных элементов задает изменение параметров фиксированного перемещения "поворот". Направление фиксированного угла перемещения (по часовой стрелке или против часовой стрелки) задается направлением наклона профильного элемента 7 коронок 4, 5.

Пример 3

Позиционирование переключателя - из первого фиксированного положения А (фиг. 5) в последующие положения В и С осуществляется посредством приложения рабочего усилия Р, воздействующего на толкатель 11 переключателя установленного в направляющей 12 позиционирующей коронки 4 и обеспечивающего непосредственную передачу рабочего усилия Р на двуплечий кулачок 3.

От воздействия внешнего усилия на толкатель 11 усилие Р передается на двуплечий кулачок 3, который совершает комбинированное движение - "возвратно-поступательное" вдоль вертикальных поверхностей впадин 8 позиционирующей 4 и вспомогательной 5 коронок, а также относительно штока 2 перемещаясь по направляющей 12, причем шток 2 зафиксирован от возвратно-поступательного перемещения на вспомогательной коронке 5 и вращательного, при взаимодействии с наклонными поверхностями 7 вспомогательной 5 и позиционирующей коронки 4, и осуществляет преобразование и передачу поступательно приложенного рабочего усилия Р в движение вращения штока 2 с позиционированием в положениях соответствующих рабочему циклу А, В и С.

Число переключений позиционирования - "поворот" определяется задачами, возлагаемыми на устройство, и задается числом пар профильных элементов 7 коронок 4, 5 многопозиционного переключателя и может быть выполнено в исполнении на три и более фиксированных переключения. Увеличение количества пар профильных элементов задает изменение параметров фиксированного угла перемещения. Направление фиксированного перемещения "поворот" (по часовой стрелке или против часовой стрелки) задается направлением наклона профильного элемента 7 коронок 4, 5.

При переключении (вариант 3) позиционирующая коронка 4 может иметь исполнение, при котором впадины 8 располагаются на одном уровне, при этом h₁ и h₂ равны "0" (фиг. 3).

Переключатель кулачковый многопозиционный (вариант 1) работает следующим образом.

Для обеспечения позиционирования возвратно-поступательного перемещении штока 2 на заданную величину, находившемуся в первой позиции, под действием усилия Р осуществляется его перемещение при этом усилие Р передается по штоку 2 исполнительному устройству или механизму, где как вариант шток 2 может выполнять функцию фиксатора или толкателя. Вместе со штоком 2 внутри переключателя двуплечий кулачок 3 имеющий со штоком 2 шарнирную связь, совершая комбинированное перемещение относительно штока 2 и профильных элементов в позиционирующей коронке 4, перемещается из первого фиксированного положения впадин 8 позиционирующей коронки 4 во второю (фиг. 3), в которой расположение впадин 8 позиционирующей коронки 4 имеет другое пространственное расположение по отношению к уровню расположения впадин 8 в первой позиции, что создает возвратно-поступательное смещение положения штока 2 из первой позиции во вторую. Переключатель имеющий в своем составе коронки 4 и 5 с двумя парами профильных элементов обеспечивает смену положения штока 2 на две позиции. При последующих воздействиях на шток 2 усилием Р шток 2 перемещается возвратно-поступательно последовательно на следующую позицию и так до бесконечности 1-2-1-2-1-……, где цифра 1 - первая позиция, а цифра 2 - вторая позиция.

Переключатель кулачковый многопозиционный (вариант 2) работает следующим образом.

Работа переключателя по варианту 2 аналогична действиям составных частей многопозиционного переключателя функционирующего по варианту 1, но с отличием по взаимосвязи двуплечего кулачка 3 и штока 2. В данном варианте переключателя используется шток 2 и кулачок 3, выполненные с жесткой взаимосвязью исключающей взаимные перемещения и вращение относительно друг друга (фиг. 10), при этом воздействие внешнего усилия Р передаваемое на шток 2 передается на кулачок 3, а взаимодействие плеч кулачка 3 с профильными элементами коронок 4, 5, создающие поворот кулачка 2 в первом варианте относительно штока 2 в текущем исполнении, создает условие для осуществления фиксированного от позиции к позиции, поворота вместе со штоком 2 в направляющих 6 коронок 4, 5. Таким образом, переключение -возвратно-поступательное смещение для штока 2 аналогично варианту 1 и задается разностью высоты расположения впадин 8 позиционирующей коронки 4 при одновременном обеспечении осуществлять фиксированный поворот посредством вращения внутри переключателя двуплечего кулачка 2. Количество позиций и угол поворота задаются исполнением коронок 4, 5 на соответствующее количество пар профильных элементов, при этом двум позициям переключения соответствует переключатель, имеющий в своей конструкции коронки 4, 5 с двумя парами профильных элементов. Алгоритм переключения аналогично устройству, описанному в варианте 1, цикличен и зависит от конструктивного исполнения коронок 4 и 5.

Переключатель кулачковый многопозиционный (вариант 3) работает следующим образом.

Для обеспечения 3х позиционного позиционирования при возвратно-поступательном перемещении штока 2, находившемся в первой позиции, под действием усилия Р осуществляется его перемещение при этом усилие Р передается по штоку 2 исполнительному устройству или механизму, где как вариант, шток 2 может выполнять функцию фиксатора или толкателя. Вместе со штоком 2 внутри переключателя двуплечий кулачок 3 имеющий со штоком шарнирную связь, совершая комбинированное перемещение относительно штока 2 и профильных элементов в позиционирующей коронке 4 перемещается из первого фиксированного положения впадин 8 позиционирующей коронки 4 во второю (фиг. 3) в которой расположение впадин 8 позиционирующей коронки 4 имеет другое пространственное расположение по отношению к уровню расположения впадин 8 в первой позиции, что создает возвратно-поступательное смещение положения штока 2 из первой позиции во вторую. При последующем приложении усилия Р на шток 2 переключателя происходит аналогичный порядок действий и кулачок 3 перемещается в третью позицию имеющую отличное по уровню от первой и второй позиции расположение впадин 8 позиционирующей коронки 4. Таким образом, обеспечивается возвратно-поступательное смещение положения штока 2 из первой позиции во вторую, из второй в третью и из третьей в первую, при этом повторение воздействия на шток 2 обеспечивает указанную цикличность и алгоритм. Переключатель имеющий в своем составе коронки 4 и 5 с тремя парами профильных элементов обеспечивает смену положения штока 2 на три позиции.

Вариант переключателя на три и более фиксированных положения отличается от первого варианта конструкцией коронок 4, 5, имеющих на три фиксированных положения - три пары профильных элементов. В задачах, где требуется осуществить переключение на четыре позиции, используются коронки 4, 5, имеющие четыре пары профильных элементов, при этом уровень расположения профильных элементов может быть выбран задачей предъявляемой к механизму позиционирования.

Изобретение относится к машиностроению. Способ позиционирования многопозиционного кулачкового переключателя включает смену положения штока из первого фиксированного положения в последующие при определенном движении штока и передаче усилия к элементам конструкции, требующим позиционирования, смена одного фиксированного положения на другое осуществляется посредством перемещения двуплечего кулачка по окружности между позиционирующей и вспомогательной коронками, имеющими взаимно ориентированные парные профильные элементы. Переключатель кулачковый многопозиционный имеет механизм позиционирования, выполненный в виде двуплечего кулачка (3), установленного на штоке (2), позиционирующую коронку (4) и вспомогательную коронку (5), расположенную на корпусе (1). Техническим результатом является обеспечение надежного позиционирования рабочего органа устройства в двух и более положениях и повышение эксплуатационных характеристик. 6 н. и 5 з.п. ф-лы, 11 ил., 3 пр.

1. Способ позиционирования многопозиционного кулачкового переключателя, включающий смену положения штока многопозиционного кулачкового переключателя из первого фиксированного положения в последующие посредством приложения усилия, воздействующего на шток переключателя, отличающийся тем, что при движении штока с возможностью осуществлять возвратно-поступательное перемещение и передачи усилия к элементам конструкции, требующим позиционирования, смена одного фиксированного положения на другое осуществляется посредством перемещения двуплечего кулачка, установленного на штоке с возможностью вращения, по окружности между позиционирующей и вспомогательной коронками, при этом кулачок совершает движение перемещения двуплечего кулачка по вертикальным и наклонным поверхностям профильных элементов вспомогательной и позиционирующей коронок, имеющих взаимно ориентированные парные профильные элементы, при этом количество пар профильных элементов коронок вспомогательной и позиционирующей попарно равно, причем впадины позиционирующей коронки расположены на разных уровнях.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что под действием усилия на шток переключателя кулачок из одного фиксированного положения на позиционирующей коронке в последующее положение перемещается через промежуточное положение на вспомогательной коронке, при этом вращаясь, кулачок возвратно-поступательно переместится вместе со штоком на величину, равную величине хода переключателя, и при снятии усилия со штока переключателя шток перемещается в обратном направлении, при этом кулачок, вращаясь, перемещается и занимает фиксирующее положение во впадинах позиционирующей коронки, расположенных на разных уровнях.

3. Способ позиционирования многопозиционного кулачкового переключателя, включающий смену положения штока многопозиционного кулачкового переключателя из первого фиксированного положения в последующие посредством приложения усилия, воздействующего на шток переключателя, отличающийся тем, что при движении штока с возможностью осуществлять возвратно-поступательное перемещение и поворот для получения и передачи усилия к элементам конструкции, требующим позиционирования, смена одного фиксированного положения на другое осуществляется посредством перемещения двуплечего кулачка, жестко установленного на штоке, по окружности между позиционирующей и вспомогательной коронками, при этом кулачок совершает движение перемещения двуплечего кулачка по вертикальным и наклонным поверхностям профильных элементов вспомогательной и позиционирующей коронок, имеющих взаимно ориентированные парные профильные элементы, при этом количество пар профильных элементов коронок вспомогательной и позиционирующей попарно равно, причем впадины позиционирующей коронки расположены на разных уровнях.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что под действием усилия на шток переключателя кулачок из одного фиксированного положения на позиционирующей коронке в последующее положение перемещается через промежуточное положение на вспомогательной коронке, при этом, вращаясь, кулачок и шток переместятся на величину, равную величине хода переключателя, и при снятии усилия со штока переключателя шток перемещается в обратном направлении, причем кулачок, вращаясь, перемещается и занимает фиксирующее положение на позиционирующей коронке с угловым смещением, определяемым числом позиций переключения.

5. Способ позиционирования многопозиционного кулачкового переключателя, включающий смену положения штока многопозиционного кулачкового переключателя из первого фиксированного положения в последующие посредством приложения усилия, отличающийся тем, что при движении штока с возможностью осуществлять фиксированный поворот и передачи усилия к элементам конструкции, требующим позиционирования, усилие, воздействующее на шток переключателя, передается через толкатель, а смена одного фиксированного положения на другое осуществляется посредством перемещения двуплечего кулачка, жестко установленного на штоке с возможностью вращения, по окружности между позиционирующей и вспомогательной коронками, при этом кулачок совершает движение перемещения двуплечего кулачка по вертикальным и наклонным поверхностям профильных элементов вспомогательной и позиционирующей коронок, имеющих взаимно ориентированные парные профильные элементы, при этом количество пар профильных элементов коронок вспомогательной и позиционирующей попарно равно, причем впадины позиционирующей коронки расположены на разных уровнях.

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что под действием усилия на шток переключателя кулачок из одного фиксированного положения на позиционирующей коронке в последующее положение перемещается через промежуточное положение на вспомогательной коронке, при этом, вращаясь, кулачок возвратно-поступательно переместится вместе со штоком на величину, равную величине хода переключателя, и при снятии усилия со штока переключателя шток перемещается в обратном направлении, при этом кулачок, вращаясь, перемещается и занимает фиксирующее положение во впадинах позиционирующей коронки, расположенных на разных уровнях.

7. Переключатель кулачковый многопозиционный, содержащий корпус, внутри которого установлен шток с возможностью перемещения, отличающийся тем, что он снабжен механизмом позиционирования, выполненным в виде двуплечего кулачка, установленного на штоке, позиционирующей коронки и вспомогательной коронки, установленных на корпусе на расстоянии друг от друга и расположенных навстречу друг другу, при этом каждая коронка состоит из не менее двух повторяющихся разнонаправленных профильных элементов, расположенных по окружности и взаимно ориентированных в пространстве, при этом каждый профильный элемент имеет наклонные поверхности и впадины, причем профильные элементы обеих коронок расположены с угловым смещением для обеспечения перемещения плеч кулачка вдоль вертикальных и по наклонным поверхностям профильных элементов, а кулачок установлен с возможностью вращения вокруг штока и взаимодействия с позиционирующей и вспомогательной коронками.

8. Переключатель кулачковый многопозиционный, содержащий корпус, внутри которого установлен шток с возможностью перемещения, отличающийся тем, что он снабжен механизмом позиционирования, выполненным в виде двуплечего кулачка, жестко установленного на штоке, позиционирующей коронки и вспомогательной коронки, установленных на корпусе на расстоянии друг от друга и расположенных навстречу друг другу, при этом каждая коронка состоит из не менее двух повторяющихся разнонаправленных профильных элементов, расположенных по окружности и взаимно ориентированных в пространстве, при этом каждый профильный элемент имеет наклонные поверхности и впадины, причем профильные элементы обеих коронок расположены с угловым смещением для обеспечения перемещения плеч кулачка вдоль вертикальных и по наклонным поверхностям профильных элементов, а кулачок установлен с возможностью взаимодействия с позиционирующей и вспомогательной коронками.

9. Переключатель кулачковый многопозиционный, содержащий корпус, внутри которого установлен шток с возможностью перемещения, отличающийся тем, что он снабжен механизмом позиционирования, выполненным в виде двуплечего кулачка, установленного на штоке, позиционирующей коронки и вспомогательной коронки, установленных на корпусе на расстоянии друг от друга и расположенных навстречу друг другу, при этом каждая коронка состоит из не менее двух повторяющихся разнонаправленных профильных элементов. расположенных по окружности и взаимно ориентированных в пространстве, при этом каждый профильный элемент имеет наклонные поверхности и впадины, причем профильные элементы обеих коронок расположены с угловым смещением для обеспечения перемещения плеч кулачка вдоль вертикальных и по наклонным поверхностям профильных элементов, причем кулачок снабжен толкателем для обеспечения его перемещения и установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль штока, вращения вместе со штоком и взаимодействия с позиционирующей и вспомогательной коронками.

10. Переключатель по п. 9, отличающийся тем, что толкатель установлен на штоке с возможностью перемещения вдоль штока и по направляющей позиционирующей коронки.

11. Переключатель по п. 9, отличающийся тем, что кулачок установлен на штоке с возможностью перемещения вдоль штока по направляющим.