Делительное устройство Советский патент 1987 года по МПК B23Q16/02 

Изобретение относится к машиностроению и Может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства в транспортных устройствах, различных автооператорах и манипуляторах, где необходимо преобразование возвратно-поступательного движения во вращательное с остановками на позициях.

Цель изобретения - повышение быстродействия при малом числе делений по окружности-.

На фиг.1 изображено предлагаемое делительное устройство, разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1 ( Рх 0); на фиг.З - то же ( 0); на фиг.4 - схема, поясняющая вывод уравнения (2); на фиг.5 - схема, поясняющая вывод уравнения (3).

Делительное устройство содержит корпус 1, в котором на шпинделе 2 закреплен поворотный стол 3 для установки транспортируемых изделий. На нижнем конце шпинделя 2 жестко закреплен диск 4 с установленными в нем пальцами 5, взаимодействующими с двумя обращенными в противоположные стороны рабочими поверхностями двухстороннего кулачка 6, установленного в корпусе 1 с возможностью возвратно- .поступательного перемещения от привода 7. Рабочие поверхности имеют наклонные С и параллельные D относительно направления перемещения кулачка 6 участки, причем кулачок, обеспечивающий доворот поворотного стола 3 в рабочую позицию (на фиг.2 и 3 правьш кулачок), имеет дополнительную рабочую поверхность В, служащую для фиксации поворотного стола 3 на рабочей позиции и имеющую угол наклона меньше угла трения.

Наибольшая ширина Q кулачка 6, обеспечивающего доворот поворотного стола 3 в рабочую позицию с последующей его фиксацией в направлении, перпендикулярном направлению его перемещения, больше или равна расстоянию S между одновременно взаимодействующими с ним двумя смежными пальцами 5, мезкду которыми располагается кулачок 6 в конце его хода, т,е. .

В противоположном кулачке, который обеспечивает поворот стола 3 только в нефиксированное промежуточное угловое положение, расстояние И между параллельной направлению перемещения кулачка 6 рабочей поверхностью и

.осью шпинделя определяется зависимостью

н е Нр . H.J,

(1)

где Н - расстояние между параллельными направлению перемещения кулачка 6 участком, взаимодействующим с пальцами 5 только в нефиксированных промежуточных угловых положениях стола 3, и осью шпинделя 2; Р), угол начального положения

пальца 5, взаимодействующего с наклонным участком кулачка 6, обеспечивающего движение поворотного стола 3 в нефиксированное промежуточное угловое положение, т.е. угол с вершиной, лежащей на оси шпинделя 2, одна сторона которого параллельна направлению перемещения кулачка 6, а вторая проходит через ось пальца 5 в первоначальный момент контакта последнего с наклонным участком

кулачка 6, О $/х --п

где

5

0

5

0

5

п

Н

fx Ах

число пальцев 5 на диске 4; ,

предельное значение величины Н при угле jjj, ; угол конечного положения .пальца .5, взаимодействующего с наклонным участком рабочей поверхности кулачка 6, обеспечивающего движение поворотного стола 3 в нефиксированное промежуточное угловое положение, т.е. угол с вершиной, лежащей на оси шпинделя 2, одна сторона которого параллельна направлению перемещения ку.-- лачка 6, а вторая проходит через ось пальца 5 в конечный момент контакта последнего с наклонным участком рабочей поверхности кулачка 6, 2

u - . ;-

О

предельное значение величины Н при угле (х ,

причем Н .,

J уравнении

и И . определяются иь

Rsinp -rsiTi(c/.,+Ях ) -Нрх 0 ; (2)

(3)

де R - радиус окружности, на которой расположены пальцы 5 на диске 4; г - радиус пальцев 5;

(f - угол трения наклонного

участка рабочей поверхности кулачка 6 по пальцу 5;

1 - максимальный вылет кулачка 6, т.е. расстояние от плоскости, проходящей через ось шпинделя 2 и перпендикулярной направВ указанном случае угол давления у кулачка на палец определяется углом

лению перемещения кулачка

6, до вершины кулачка 6, 25 IKL (углом давления называется угол обеспечивающего движение между направлением движения тела и

направлением силы, действующей на это тело, если этот угол равен углу трения или меньще его, появляется 3Q самоторможение). Кроме того, при угле давления 90° кулачок стопорит поворотную систему. В действительности, учитывая трение в системе, моповоротного стола 3 в нефиксированное промежуточное угловое положение при угле j ; .

V - скорость обратного хода кулачка 6;

t - время переходного процесса, т.е. время пepieключe- ния движения кулачка 6 на обратный ход;

LO - угловая скорость поворотной части делительного устройства в момент прекращения воздействия кулач- до ка 6 на палец 5;

Е - угловое ускорение, с которым вращается поворотная часть делительного устройства, двигаясь по инерции, ..с 0..

Уравнения (2) и (3) вьтодятся следующим образом (фиг. 4 и 5).

На фиг.4 изображен момент начала взаимодействия пальца 5 (фиг.1), установленного в диске 4, с наклонным участком рабочей поверхности кулачка 6, обеспечиваюрдего движение поворотного стола 3 только в нефиксированное промежуточное угловое положение, а также граничное значение величины .РХ Р дальнейщем увеличении ее значения вращение диска 4 с установленными в нем пальцами 5, а слемент стопорения наступает несколько раньше, а именно при v 90 - ч , где (f - угол трения наклонного участка рабочей поверхности кулачка по пальцу.

Таким образом, угол давления

IKL - i- , т.е.

LGKO (

rf

Тогда, в соответствии с фиг.4, получается уравнение (2):

R sin; - г sin (t/ p+pp-H 0.

Известно, что угол начального положения пальца, взаимодействующего с наклонным участком рабочей поверх- 5Q ности кулачка, обеспечивающего движение поворотного стола в промежуточное угловое положение, должен находиться в пределах

55

О «

ь. -:-.

(4)

Рабочая поверхность кулачка 6, обеспечивающая поворот стола 3 только в промежуточное угловое положение

499684

довательно, и шпинделя 2 с закрепленным на нем поворотным столом 3- произойти не может. В указанном случае в начальный момент контакта пальца с наклонным участком рабочей поверхности кулачка последний взаимоде1Чст- вует с пальцем, т.е. происходит кон- ) такт в точке G. Усилие, с которым

Q рабочая поверхность кулачка действует на палец, направлено по нормали к поверхности данного пальца, т.е. определяется вектором GI, проходящим через ось пальца К. Направление, по

15 которому данный палец стремится начать вращение, определяется вектором KL, являющимся касательной к окружности радиуса R, на которой расположены пальцы 5 на диске 4 (фиг.1), и

20 проходящим через ось пальца К в момент начала взаимодействия пальца и кулачка.

В указанном случае угол давления у кулачка на палец определяется углом

25 IKL (углом давления называется угол между направлением движения тела и

мент стопорения наступает несколько раньше, а именно при v 90 - ч , где (f - угол трения наклонного участка рабочей поверхности кулачка по пальцу.

Таким образом, угол давления

IKL - i- , т.е.

LGKO (

rf

Тогда, в соответствии с фиг.4, получается уравнение (2):

R sin; - г sin (t/ p+pp-H 0.

Известно, что угол начального положения пальца, взаимодействующего с наклонным участком рабочей поверх- ности кулачка, обеспечивающего движение поворотного стола в промежуточное угловое положение, должен нахоиться в пределах

55

О «

ь. -:-.

(4)

Рабочая поверхность кулачка 6, обеспечивающая поворот стола 3 только в промежуточное угловое положение

(фиг.5), взаимодействует с пальцем Е своим наклонньм участком. В соответствии с целью предлагаемого устройства необходимо обеспечить прекращение, воздействия наклонного участка данной рабочей поверхности на палец Е при каком-то угле , с тем условием, чтобы поворотная часть

только в нефиксированных промежуточных угловых положениях стола, и осью шпинделя), при котором отсутствует взаимодействие пальца F с параллельными направлению перемещения кулачка участкомJ R - радиус окружности, на которой расположены пальцы 5 на диске 4; г - радиус пальцев 5; V - скоустройства, включающая диск 4 с уста- -JQ рость обратного хода кулачка 6.

новленными в нем пальцами 5 (фиг.О Граничное условие отсутствия взаимодействия пальца F с участком рабочей поверхности кулачка, параллельдвигаясь по инерции после прекращения воздействия наклонного участка кулачка 6 на палец Е, не входила в контакт с участком, параллельным направлению перемещения кулачка 6, посредством пальца F, отстоящего от пальца Е на

„ 2JT

угловой-шаг, равный рад (п - число пальцев 5 на диске 4), в направлении, противоположном вращению.

На,фиг,5 обозначены: точка 8 - положение оси пальца F в момент прекращения воздействия наклонного участка на палец Е; точка 9 - граничное положение оси пальца F, движущегося по инерции вместе со всей поворотной частью устройства, соответствующее максимальному углу ц. поворота данного пальца, при котором отсутствует взаимодействие между ним и параллельным направлению перемещения кулачка его участком; точка 10 - положение вершины кулачка в момент прекращения воздействия наклонного участка на палец Е, расстояние от данной точки до плоскости, проходящей через ось шпинделя и перпендикулярной направлению перемещения кулачка, соответствует максимальному вылету кулачка 1 при его движении, которое обеспечивает поворот устройства в нефиксированное промежуточное угловое положение; точка 11 - граничное положение верптны кулачка при обратном его движении со скоростью перемещения V, после которого отсутствует взаимодействие данного кулачка с пальцем F; Н предельное значение вепичины Н (расстояние между параллельным направлению перемещения кулачка участком, взаимодействующим с пальцами

ной,направлению его перемещения, 15 следующее:

10, 11

ч- t. Т

в,9

(5)

где Т

8,9

20

25

30

время.поворота пальца F из положения 8 в положение 9;время переходного процесса (время переключения движения кулачка на обратный ход);

время движения кулачка из положения 10 в положение 11. Определяют время поворота пальца

F из положения 8 в положение 9. В

соответствии с фиг.5 угол

п

О,-л

ч

8,9

-Лх - arcsin (

R-r

35

(6)

Уравнение равнозамедленного движения пальца F, двигающегося по инерции из положения 8 в положение 9 с угловым ускорением Е : О, имеет вид

40

шТ

ет1,9

8,3

V

В,9

(7)

где и - угловая скорость поворотной части делительного устройства в моД2 мент прекращения воздействия рабочей поверхности кулачка на палец.

Подставив в уравнение (7) величину угла i/g согласно формулы (6), сделав преобразования и решив полуgQ ченное полное квадратное уравнение, определяют время поворота пальца F из положения 8 в положение 9

Г 2 f

-tJ 2 п arcsin R-r

Из полученных по формуле (8) двух

8,9

Г2Т Них О

i t 2iI:i: : i : i.Ei ::j13 99686

только в нефиксированных промежуточных угловых положениях стола, и осью шпинделя), при котором отсутствует взаимодействие пальца F с параллельными направлению перемещения кулачка участкомJ R - радиус окружности, на которой расположены пальцы 5 на диске 4; г - радиус пальцев 5; V - ско- -JQ рость обратного хода кулачка 6.

ной,направлению его перемещения, 15 следующее:

10, 11

ч- t. Т

в,9

(5)

где Т

8,9

0

5

0

время.поворота пальца F из положения 8 в положение 9;время переходного процесса (время переключения движения кулачка на обратный ход);

время движения кулачка из положения 10 в положение 11. Определяют время поворота пальца

F из положения 8 в положение 9. В

соответствии с фиг.5 угол

п

О,-л

ч

8,9

-Лх - arcsin (

R-r

35

(6)

Уравнение равнозамедленного движения пальца F, двигающегося по инерции из положения 8 в положение 9 с угловым ускорением Е : О, имеет вид

шТ

ет1,9

8,3

V

В,9

(7)

где и - угловая скорость поворотной части делительного устройства в момент прекращения воздействия рабочей поверхности кулачка на палец.

Подставив в уравнение (7) величину угла i/g согласно формулы (6), сделав преобразования и решив полученное полное квадратное уравнение, определяют время поворота пальца F из положения 8 в положение 9

(8)

результатов выбирают наименьшее, т.е.

(9)

В соответствии с фиг.5 время жения кулачка из положения 10 в жение 1 1 IS-

- „Lz-fliiLEiIyb

tO|H

V

H л

+ t,

to

(101

-V

Известно, что угол конечного положения пальца, взаимодействующего с наклонным участком кулачка, обеспечивающим движение поворотного стола в цромежуточное угловое положение, должен находиться в пределах

О

2J

n

(11)

Таким образом, в соответствии с фиг. 4 и 5 величина Н должна принадСн

Н/ь,3, т.е.

лежать интервалу Н , .

Предлагаемое делительное устройст

во работает следующим образом.

В исходном положении (фиг. 2 и 3) кулачок 6 находится в крайнем правом положении. Правая рабочая поверхность кулачка 6, обеспечивающая доворот поворотного стола 3 в рабочую позицию с последующей его фиксацией, имеет наибольшую ширину в направлении перпендикулярном направлению его перемещения, больше или равную расстоянию S между одновременно взаимодейс- твующими с ним двумя смежными пальцами 5, между которыми -располагается данная рабочая поверхность в конце хода кулачка 6. Расклинивая указанные пальцы своими участками В и D, правая рабочая поверхность кулачка 6 фиксирует поворотный стол 3 от по ворота.

При поступательном перемещении кулачка 6 под действием привода 7 влево наклонный участок С левой рабочей поверхности кулачка 6, взаимодействуя с пальцем 5, обеспечивает поворот стола 3 по часовой стрелке и нефиксированное промежуточное уг- ловое положение. Принудительный поворот в нефиксированное промежуточное угловое положение под воздействием левой рабочей поверхности кулачка 6 на палец 5 происходит на участке

- Рх

т.е. на угле, меньшем либо равном половине углового шага между двумя смежными пальцами 5.

8 Подставив в уравнение (5) ,значе

ния Т

во 1

и Т

10,11

согласно формулам

(9) и (10) и сделав преобразования, получают уравнение (3)

2Е

г2Т n

/iy - arcsin

0.

0

5

0

5 0

5 0 5

В следующий момент кулачок 6 под действием привода 7 начинает движение в обратную сторону, а поворотная часть делительного утройства, содержащая шпиндель 2, поворотный стол 3 с закрепленными на нем изделиями, диск 4 с установленными в нем пальцами 5, продолжает вращаться по инерции. Так как все параметры делительного устройства соответствуют усло- в.иям, оговоренными формулами (1) - (4) и (11), участок D левой рабочей поверхности кулачка, параллельной направлению перемещения кулачка 6, не взаимодействует с пальцем 5. В результате этого отсутствуют остановка поворотной части делительного устройства, ее фиксация и расфиксация в промежуточном угловом положении.

При дальнейшем движении кулачка 6 вправо наклонный участок С его.правой рабочей поверхности входит в контакт с пальцем 5 и обеспечивает доворот в рабочую позицию вращающейся по инер ции поворотной части делительного устройства до тех пор, пока палец 5, ближайший к участку D правой рабочей поверхности, параллельному направлению перемещения кулачка 6, не входит в контакт с последней. После этого происходят расклинивание двух смежных пальцев 5 участками В и D и фиксация стола в рабочем положении.

Таким образом, использование предлагаемого изобретения обеспечит снижение энергозатрат за счет уменьшения усилий, необходимых на доворачи- вание в рабочую позицию вращающегося по инерции стола, а также за счет исключения усилий, необходимых для заклинивания и расклинивания кулачка в нефиксированных промежуточных угловых положениях стола; повышение долговечности устройства за счет продот- вращения ударных воздействий пальцев об участ ок кулачка, параллельный направлению перемещения последнего, а также счет уменьшения числа циклов заклинивания и расклинивания.

уменьшение габаритов устройства и повышение его производительности за счет уменьшения рабочего хода кулачка и исключения дополнительного хода кулачка, необходимого для его заклинивания между двумя смежными пальцами в нефиксированном промежуточном угловом положении, и соответствующего им сокращения времени поворота стола из одной рабочей позиции в другую, сн 1жение металлоемкости устройства за счет уменьшения его габаритов и уменьшения ширины кулачка, обеспечивающего поворот делительного стола в нефиксированное промежуточное угловое положение, упрощение технологии изготовления кулачка за счет исключения необходимости точного выдерживания размера между осью шпинделя и участком D, параллельным направлению перемещения кулачка, обеспечивающего поворот делительного стола в нефиксированное промежуточное угловое

положение, а также за счет исключе- 25 дикулярном направлению его перемещения необходимости выполнения в данном клине наклонного участка В, обеспечи10

2о

4996810 .

вающего заклинивание его между пальцами .

Формула изобретения Делительное устройство, в корпусе которого установлен соединенный с приводом возвратно-поступательного перемещения кулачок с двумя обращенными в противоположные стороны рабочими поверхностями, имеющими наклонные и параллельные относительно направления перемещения участки, установленные с возможностью взаимодействия с пальцами, закрепленными на пе- 15 рифёрии диска поворотного стола, причем наибольшая ширина одного из кулачков в направлении, перпендикулярном Направлению его перемещения, больще расстояния между двумя смежными пальцами, отличающеес я тем, что, с целью повышения быстродействия при малом числе делений по окружности, наибольшая ширина второго кулачка в направлении, перпенния, меньше расстояния между двумя смежными пальцами.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в транспортных устройствах, различных автооператорах и манипуляторах, где необходимо преобразование возвратно-поступательного движения во вращательное с остановками на позициях. Целью изобретения является повышение быстродействия при малом числе делений по окружности. Делительное устройство содержит корпус, в котором на шпинделе закреплен поворотный стол для установки транспортируемых изделий. На нижнем конце шпинделя жестко закреплен диск с установлен- ньми в нем пальцами, взаимодействующими с двумя обращенными в противоположные стороны рабочими поверхностями двухстороннего кулачка, установленного в корпусе с возможностью возвратно-поступательного перемещения от привода. Наибольшая ширина кулачка, обеспечивающего доворот поворотного стола в рабочую позицию с последующей его фиксацией, больше или равна рас- стоянию между двумя смежными пальцами. Наибольшая ширина противоположного кулачка, обеспечивающего Поворот стола только в нефиксированное промежуточное угловое положение в направлении, перпендикулярном направлению его перемещения, меньше расстояния между двумя смежными пальцами. 5 ил. $ О5 СО О) 00

Фи.г

iK-Kx:

7-ff

9u3.J

л/

фи&5

Редактор И.Горная

Составитель Ю.Коваль

Техред Л.Сердюкова Корректор И.Муска

Заказ 5218/14 Тираж 786 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул„Проектная, 4