Раскладывающее устройство на гладком валу Российский патент 2024 года по МПК B65H54/28 

Изобретение относится к технологическому оборудованию для намотки-размотки кабеля на барабан или бухту и может быть использована для технологических операций, связанных с намоткой и размоткой кабеля подвижных аппаратов, функционирующих в режиме привязи к кабелю, в частности аппаратов контроля внутренних поверхностей труб.

Особенностью использования аппаратов контроля внутренних поверхностей труб и подобных им аппаратов является то, что для их работы используются кабели в основном выполняющие функции передачи на борт напряжения питания, а также передачи на борт и снятия с борта информационных сигналов (управления, телеметрии, фото и видеоданных и т.п.), Для этого необходима постоянная связь, причем кабель должен находиться в натянутом состоянии для избегания зацепов, захлёстов и тому подобных явлений, ведущих к непредсказуемым последствиям. Эти обстоятельства требуют постоянной работы намоточно-размоточного устройства в процессе работы, например аппарата контроля внутренних поверхностей труб. Причем намоточно-размоточное устройство должно иметь возможность быстрого переключения с режима размотки в режим намотки, то есть мгновенно отрабатывать поступательно-возвратные движения аппарата контроля.

Известны устройства для намотки кабеля на барабан или бухту. В частном случае устройства для намотки кабеля на барабан или бухту используют раскладывающее устройство, в котором применяется каретка, которая установлена на гладком валу и имеет возможность двунаправленного перемещения по оси вала. При этом направление движения каретки раскладывающего устройства зависит от угла наклона подшипникового кольца, расположенного в каретке, к оси гладкого вала. А угол наклона в свою очередь задаётся положением рычага механизма изменения направления движения каретки, как это описано, например в патенте DE3518176A1, приор. 15.12.1983, опубл. 17.07.1985. Этот рычаг может иметь два устойчивых положения - правое и левое. Каждому положению рычага соответствует своё направление движения каретки. Величина хода каретки задаётся правым и левым ограничителями.

Переключение направления движения каретки осуществляется следующим образом: каретка двигается, например в правом направлении и рычаг находится в левом положении. При достижении кареткой крайнего положения, упор надавливает на рычаг. Последний переходит в противоположное, правое положение, и каретка изменяет направление движения. Положение упоров может быть изменено и настроено таким образом, чтобы ход каретки был равен размеру приёмной катушки.

Наиболее близким аналогом изобретения является решение, раскрытое в патенте US3977258A, приор.27.01.1975, опубл. 31.08.1976) в котором раскрыт механизм автоматического реверсивного переключения каретки раскладочного устройства. Рычажное средство связано с подшипниковым узлом для его поворота в два крайних положения, определяющих направление движения каретки. Вдоль пути перемещения каретки раскладочного устройства размещены неподвижные, но регулируемые, ограничители, взаимодействующие с рычажным средством для изменения положения подшипникового узла и, соответственно, изменения направления движения каретки.

Это решение имеет один существенный недостаток. Если в процессе намотки/смотки троса гладкий вал изменит направление вращения, рычажное средство останется в текущем положении, а каретка начнёт перемещаться в противоположную сторону. Достигнув упора, каретка не изменит направления движения, поэтому процесс укладки прекратится. Таким образом, данный механизм переключения не применим системах, в процессе работы которых барабан изменяет направление вращения, например в аппаратах контроля внутренних поверхностей труб, дистанционно-управляемых роботах и т.п.

Для решения поставленного вопроса найдено решение, приведенное в патенте РФ №2766010 «Механизм переключения раскладочного устройства на гладком валу» (приор. 08.07.2021, опубл. 07.02.2022), которое выбрано в качестве прототипа. В патенте описано изобретение, согласно которому механизм переключения раскладочного устройства включает в себя выполненное с возможностью установки на каретке раскладочного устройства, устанавливаемой на гладком валу, и связанное с механизмом изменения направления движения каретки рычажное средство. Два ограничителя перемещения каретки, приспособленные для взаимодействия с указанным рычажным средством также установлены на гладком валу. При этом ограничители перемещения каретки выполнены с возможностью закрепления на указанном гладком валу так, чтобы каретка была расположена между ними.

Основным недостатком в приведенном изобретении является то, что в отсутствии реактивной опоры, предназначенной препятствовать провороту каретки на гладком валу в процессе работы, механизм вообще не будет работать. При этом наличие этой опоры не позволяет уменьшить общие габариты механизма переключения раскладочного устройства на гладком валу, т.е. не позволяет достичь одного из указанных технических результатов, а именно экономии занимаемого им пространства, так как указанная реактивная опора должна быть выполнена в виде, например продольной планки вдоль всего диапазона движения каретки. При этом планка не может быть расположена ближе зоны работы ограничителей перемещения каретки, размещенных на гладком валу.

Другим существенным недостатком прототипа является то обстоятельство, что для нормального движения каретки гладкий вал выполнен с прецизионной полированной поверхностью, а жесткая фиксация ограничителей на валу, например стопорным винтом, несомненно, приведёт к дефекту поверхности вала в месте фиксации. Это приводит к невозможности изменения положения ограничителей, так как при использования вала с дефектной поверхностью может привести к некорректной работе, заедании в месте дефекта, что возможно потребует замену вала.

Задачей, поставленной перед изобретением, является создание раскладывающего устройства с кареткой на гладкой валу, имеющего возможность реверсивного переключения направления движения без использования поверхности гладкого вала.

При этом техническим результатом, достигаемым при решении поставленной задачи, является достижение максимально возможного хода каретки по гладкому валу, а также отсутствие возможности повреждения поверхности гладкого вала, что влечет повышение надежности работы устройства.

Задача решается, а технический результат достигается тем, что раскладывающее устройство на гладком валу содержит каретку раскладывающего устройства, установленную на гладком валу с возможностью двунаправленного перемещения по оси вала и снабженную реактивной опорой. Реактивная опора исключает проворот каретки в процессе работы. Каретка снабжена переключателем направления движения. Причем реактивная опора выполнена в виде вала, снабженного жестко устанавливаемыми на валу ограничителями. Гладкий вал каретки и вал с ограничителями установлены параллельно с возможностью вращения вокруг своих осей и снабжены жесткой кинематической связью. Переключатель направления движения каретки выполнен в виде крестообразной конструкции, снабженной четырьмя зеркально установленными подпружиненными собачками попарно с левой и правой стороны от каретки с возможностью входить в контакт с вращающимися на валу ограничителями. Ограничители имеют выступающие части, предназначенные для воздействия на переключатель направления движения каретки при контакте с собачкой.

В частном случае в качестве жесткой кинематической связи применяется цепная передача.

Также возможно, чтобы в качестве жесткой кинематической связи применение ременной передачи.

Как вариант, возможно в качестве жесткой кинематической связи применение зубчатых колес.

В качестве ограничителей возможно использование спиц, установленных во втулке, фиксируемой на валу ограничителей.

В другом варианте ограничители могут быть выполнены в виде дисков с выступающими элементами для контакта с собачками.

Выполнение раскладывающего устройства на гладком валу, содержащим каретку раскладывающего устройства, снабженную переключателем направления движения и установленную на гладком валу с возможностью двунаправленного перемещения по оси вала и снабженную реактивной опорой создает возможность реверсивного переключения направления движения. При этом реактивная опора исключает проворот каретки в процессе работы.

Выполнение реактивная опора выполнена в виде вала позволяет закреплять на валу ограничители в необходимом положении. А то, что гладкий вал каретки и вал с ограничителями установлены параллельно с возможностью вращения вокруг своих осей и снабжены жесткой кинематической связью позволяет синхронизировать изменение направления их вращения.

Исполнение переключателя направления движения каретки в виде крестообразной конструкции, снабженной четырьмя зеркально установленными подпружиненными собачками попарно с левой и правой стороны от каретки с возможностью входить в контакт с вращающимися на валу ограничителями, позволяет создать механизм реверсивного переключения направления движения каретки.

При этом синхронизация направления движения каретки и вращение валов обеспечиваются тем, что ограничители своими выступающими частями воздействуют на переключатель направления движения каретки при контакте с собачками.

В качестве жесткой кинематической связи гладкого вала каретки и вала с ограничителями возможно применение цепной передачи, что позволяет синхронизировать их направление вращения. В других возможных вариантах это может быть ременная передача, передача за счет зубчатых колес и т.п.

В качестве ограничителей возможно использование спиц, установленных во втулке, фиксируемой на валу ограничителей. Использование спиц позволяет создать необходимый контакт с собачкой, достаточный для переключения направления движения каретки. При этом возможно использование и других вариантов выполнения ограничителей, при условии создания на них формы контактной зоны с собачками позволяющей осуществлять гарантированное переключения направления движения каретки. Например, ограничители могут быть выполнены в виде дисков с выступающими элементами для контакта с собачками.

Таким образом все заявляемое изобретение позволяет решить поставленную перед ним задачу, а именно создать раскладывающее устройство с кареткой на гладкой валу, имеющего возможность реверсивного переключения направления движения без использования гладкого вала. При этом достигается технический результат, заключающийся в достижении максимально возможного хода каретки по гладкому валу, а также отсутствие возможности повреждения поверхности гладкого вала, что влечет повышение надежности работы устройства.

В последующем заявляемое изобретение поясняется подробным описанием конкретного, но не ограничивающего настоящее решение, примера его выполнения и прилагаемыми чертежами, на которых:

фиг. 1 - схематически изображено раскладывающее устройство на гладком валу;

фиг. 2 - изображено раскладывающее устройство на гладком валу вид сбоку со стороны цепной передачи;

фиг. 3 - изображен вид Б-Б с изображением конструкцией переключателя направления движения каретки раскладывающего устройства;

фиг. 4 - приведен вырыв А с положением собачки в начальном моменте переключения направления движения;

фиг. 5 - приведен вырыв А с положением собачки после переключения направления движения.

Раскладывающее устройство, вариант выполнения которого приведен на фиг. 1, 2 и 3, содержит каретку 1, расположенную на гладком валу 2 с возможностью продольного движения по нему. Каретка 1 снабжена реактивной опорой 3, которая при взаимодействии с валом 4 ограничителей 5 препятствует провороту каретки 1 на гладком валу 2.

Гладкий вал 2 и вал 4 ограничителей 5 установлены в опорах параллельно друг другу и связаны между собой цепной передачей 6.

На валу 4 установлены ограничителей 5 с возможностью изменения их положения в зависимости от необходимой ширины намотки. В конкретном приведенном варианте исполнения раскладывающего устройства ограничители 5 выполнены в виде спиц 7, установленных во втулке 8, фиксируемой на валу 4 ограничителей 5. При этом изменение и фиксация положения втулки 8 на валу 4 ограничителей 5 производят установочным винтом 9.

Переключатель 10 направления движения каретки в виде крестообразной конструкции 11 изображен на фиг. 3. Переключатель 10 направления движения снабжен четырьмя зеркально установленными подпружиненными собачками 12 попарно с левой и правой стороны от каретки 1 с возможностью входить в контакт с вращающимися на валу 4 спицами 7 ограничителей 5.

Раскладывающее устройство на гладком валу 2 работает следующим образом.

В качестве примера описания работы предполагаем, что направление вращения гладкого вала 2 осуществляется против часовой стрелки, как это показано на фиг. 1, а каретка 1 при этом движется с устанавливаемым шагом на оборот до момента пока не попадет в зону воздействия спицы 7 ограничителя 5. Спица 7 ограничителя 5 давит на собачку 12а, как это показано на фиг.4, и переводит переключатель 10 направления в противоположное состояние, как это показано на фиг. 5. Поскольку ограничитель 5 продолжает вращаться в ту же сторону, подпружиненная собачка 12б пропускает спицы 7 ограничителя 5 (фиг. 5). При смене направления вращения спица 7 ограничителя 5 будет воздействовать на собачку 12б с другой стороны и переведет переключатель 10 в обратное положение, каретка 1 начнет движение в обратную сторону. Аналогично действуют собачки 12 с противоположной стороны, взаимодействуя со вторым ограничителем 5. Собачки 12 позволяет воздействовать на переключатель 10 направления движения каретки 1 в нужную сторону и пропускать в ненужную.

Предлагаемая в изобретении конструкции переключателя 10 направления движения каретки 1 позволяет корректно работать в реверсивном режиме, когда часто требуется менять направление смотки-намотки кабеля или троса, используя активные вращающиеся ограничители 5 и подпружиненные собачки 12, позволяющие переключать направление движения каретки 1 на гладком валу 2 в нужном направлении.

Предложенное в описании заявляемое изобретение показывает, что оно решает задачу создания раскладывающего устройства с кареткой 1 на гладкой валу 2 с возможностью реверсивного переключения направления движения без использования гладкого вала 2. При этом достигается заявляемый технический результат, а именно достижение максимально возможного хода каретки 1 по гладкому валу 2, с повышением надежности работы устройства ввиду отсутствия возможности повреждения поверхности гладкого вала 2.

Изобретение относится к области намотки материала. Предложено раскладывающее устройство на гладком валу, содержащее каретку раскладывающего устройства, установленную на гладком валу с возможностью двунаправленного перемещения по оси вала и снабженную реактивной опорой, исключающей проворот каретки в процессе работы, каретка снабжена переключателем направления движения. При этом реактивная опора выполнена в виде вала, снабженного жестко устанавливаемыми на валу ограничителями. Гладкий вал каретки и вал с ограничителями установлены параллельно с возможностью вращения вокруг своих осей и снабжены жесткой кинематической связью. Переключатель направления движения каретки выполнен в виде крестообразной конструкции, снабженной четырьмя зеркально установленными подпружиненными собачками попарно с левой и правой стороны от каретки с возможностью входить в контакт с вращающимися на валу ограничителями, которые имеют выступающие части, предназначенные для воздействия на переключатель направления движения каретки при контакте с собачкой. Изобретение направлено на достижение максимально возможного хода каретки по гладкому валу, а также отсутствие возможности повреждения поверхности гладкого вала, что влечет повышение надежности работы устройства. 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Раскладывающее устройство на гладком валу, содержащее каретку раскладывающего устройства, установленную на гладком валу с возможностью двунаправленного перемещения по оси вала и снабженную реактивной опорой, исключающей проворот каретки в процессе работы, при этом каретка снабжена переключателем направления движения, отличающееся тем, что реактивная опора выполнена в виде вала, снабженного жестко устанавливаемыми на валу ограничителями, при этом гладкий вал каретки и вал с ограничителями установлены параллельно с возможностью вращения вокруг своих осей и снабжены жесткой кинематической связью, переключатель направления движения каретки выполнен в виде крестообразной конструкции, снабженной четырьмя зеркально установленными подпружиненными собачками попарно с левой и правой стороны от каретки с возможностью входить в контакт с вращающимися на валу ограничителями, а ограничители имеют выступающие части, предназначенные для воздействия на переключатель направления движения каретки при контакте с собачкой.

2. Раскладывающее устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве жесткой кинематической связи применяется цепная передача.

3. Раскладывающее устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве жесткой кинематической связи применяется ременная передача.

4. Раскладывающее устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве жесткой кинематической связи применяются зубчатые колеса.

5. Раскладывающее устройство по п.1, отличающееся тем, что ограничители выполнены в виде спиц, установленных во втулке, фиксируемой на валу переключателей.

6. Раскладывающее устройство по п.1, отличающееся тем, что ограничители выполнены в виде дисков с выступающими элементами для контакта с собачками.