Устройство прерывистого вращения Советский патент 1992 года по МПК F16H27/00 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в машинах, в которых необходимо иметь прерывистое вращательное движение с определенным шагом, в частности в делительных столах станков, пакетоделэтельных и упаковочных роторах упаковочных машин и пр.

Известны устройства для периодического поворота, в которых прерывистое вращательное движение выходного звена задается с помощью кулачковых, мальтийских, храповых и других механизмов. (Кожевников С. Н., Бсипенко Я. И., Раскин Я. Н. Механизмы: Справочник. М.: Машиностроение. 1976. с. 437-475).

Основным недостатком этих приводов является то, что они не могут применяться

для работы при повышенных скоростях, так как из-за значительных динамических нагрузок снижается надежность работы привода. Причина значительных динамических нагрузок состоит в том, что накопленная во время разгона ведомых масс кинетическая энергия при торможении расходуется на деформацию и износ деталей привода.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является привод прерывистого вращения, содержащий выходной вал, аккумулятор механической энергии, двигатель, механизм фиксации, шарнирно соединенные между собой и установленные с возможностью вращения в противоположные стороны два ведущих рычага, размещенные на рычагах для поочеVJ

О

СО 00

ю

о

редкого взаимодействия с выходным валом управляемые пальцы и регулируемые опоры.

Применение такого привода позволяет существенно уменьшить динамические нагрузки, так как энергия,накопленная при разгоне масс,во время торможения рекуперируется при помощи пружинного аккумулятора энергии. К недостаткам этого привода следует отнести то. что при повышенной производительности возникают значительные колебания выходного звена. Это вызвано тем, что кинематическая цепь от коромысла, фиксируемого в крайнем положении, до делительного диска имеет большое количество шарниров и звеньев, каждый из которых имеет определенную податливость, и, кроме того, включает кинематическую пару управляемый палец - делительный диск, имеющую гарантированные зазоры между пальцем и его направляющей, а также пальцем и отверстием делительного диска. Значительная амплитуда колебаний приводит к сокращению времени выстоя, что недопустимо, так как многие технологические операции, циклически завязанные с данным приводом, выполняются во время выстоя. Большой размах колебаний также может привести к непопаданию управляемого пальца в отверстие-делительного диска, в результате чего нарушается цикл работы устройства прерывистого вращения и снижается его надежность. Кроме того, в случае аварии, например при отключении двигателя, когда ведомое звено находится в движении, ведомое звено за счет действия пружин начнет совершать возвратно поворотные качатель- ные движения значительной амплитуды, что также недопустимо, так как это может привести к поломке исполнительных механизмов, выполняющих технологические операции. В известном приводе время поворота в основном зависит от жесткости пружины и момента инерции вращаемых звеньев. В случае значительного уменьшения этого момента инерции (с поворотного стола, допустим, сняли заготовки) резко уменьшается время поворота, что сопровождается значительным ростом скорости и ускорения поворота. Это приводит к увеличению динамики и вибрации в работе оборудования и, следовательно, к снижению надежности его работы.

Целью изобретения является повыше- ние надежности устройства прерывистого вращения.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве прерывистого вращения, содержащем стойку, установленный на ней выходной вал с жестко закрепленным на нем делительным диском, два ведущих рычага, установленных на выходном валу с возможностью вращения в разные стороны, размещенные на них управляемые пальцы, предназначенные для поочередного взаимодействия с делительным диском, два шатуна, каждый из которых шарнирно связан одним концом с соответствующим ведущим

0 рычагом, аккумулятор механической энергии, выполненный в виде поступательного звена, подпружиненного к стойке, привод и механизм фиксации углового положения ведомого вала, по контуру делительного диска

5 выполнены цилиндрические канавки, механизм фиксации углового положения ведомого вала выполнен в виде установленного на стойке с возможностью поворота от индивидуального привода подпружиненного к де0 лительному диску рычага с роликом. предназначенным для взаимодействия с цилиндрическими канавками, и муфты свободного хода, установленной на выходном валу и связанной со стойкой, а устройство снаб5 жено установленными на стойке двуплечим коромыслом и двумя регулируемыми упорами, предназначенными для поочередного взаимодействия с соответствующими плечами двуплечего коромысла, дополнитель0 ным шатуном, одним концом связанным шарнирно с одним плечом двуплечего коромысла, а другим - с поступательным звеном, дополнительным приводом, предназначен5 ным для взаимодействия с поступательным звеном, по крайней мере одной дополнительной пружиной, установленной на поступательном звене и предназначенной для взаимодействия со стойкой, и каждая пру0 жина снабжена фиксатором положений, состоящим из двух опорных шайб, жестко связанных с концами пружин, и кронштейна, скрепленного с одной из шайб, с установленным на нем управляемым пальцем с

5 возможностью взаимодействия его с второй шайбой, причем поступательное звено содержит упоры, между которыми пружина в зафиксированном состоянии может перемещаться на величину хода поступательного

0 звена.

На фиг. 1 схематично изображено устройство прерывистого вращения; на фиг. 2 - аккумулятор механической энергии.

Устройство прерывистого вращения

5 (фиг. 1) содержит стойку (на фиг. не показана), установленный на ней выходной вал 1 с жестко закрепленным на нем делительным диском2,шэрнирносоединенные между собой с возможностью вращения вокруг выходного вала в противоположные стороны ведущие рычаги 3 и 4 с размещенными на

них управляемыми пальцами 5 и 6, предназначенными для поочередного взаимодействия с отверстиями 7 делительного диска 2. Рычаги 3 и 4 при помощи шатунов 8 и 9 шарнирно соединены с поступательным звеном 10с закрепленными на нем упорами 11-14. На стойке закреплен дополнительный вал 15 с жестко закрепленным на нем двуплечим коромыслом с плечами 16 и 17, одно из которых шарнирно соединено при помощи шатуна 18 с поступательным звеном 10. а другое шэрнирно соединено с поступательным звеном привода 19, установленного с возможностью качания вокруг оси 20. Угол качания коромысла (плечо 17) ограничен упорами 21 и 22, положение которых регулируется с помощью винтов 23, 24.

Аккумулятор механической энергии (фиг. 2) выполнен в виде пружин 25 и 26, на концах которых закреплены шайбы 27-30, перемещение которых ограничено опорами 31-34, выполненными на стойке. С шайбами 28 и 30 жестко соединены кронштейны 35 и 36, на которых установлены управляемые электромагнитами 37 и 38 пальцы 39 и 40, взаимодействующие с отверстиями 41 и 42 шайб 27 и 29.

Механизм фиксации углового положения (фиг. 1) включает муфту 43 свободного хода, установленную на выходном валу 1 и связанную со стойкой, и подпружиненный с помощью пружины 44 к делительному диску 2 рычаг 45 с роликом 46, установленный на стойке с возможностью поворота от индивидуального привода 47 и взаимодействия с канавками 48 делительного диска 2. На стойке также установлен пневмоцилилдр 49, шток 50 которого взаимодействует с поступательным звеном 10.

Устройство включает также блок управления (на фиг. не показан), в качестве которого могут быть использованы программируемые контроллеры типа МБ 57.0.

Устройство прерывистого вращения работает следующим образом.

По команде с блока управления шток 50 пневмоцилиндра 49, перемещая поступательное звено 10 справа налево, устанавливает устройство прерывистого вращения в исходное положение, при котором оси плеча 16 коромысла и шатуна 18 примерно совпадают, другое плечо 17 коромысла опирается на регулируемый упор 21, пружины 25 и 26 сжаты, опираясь с одной стороны через шайбы 28 и 30 на упоры 12 и 14 поступательного звена 10, а с другой через шайбы 27 и 29 - на упоры 3.1 и 33 стойки. Палец 39 кронштейна 35 с помощью электромагнита

37 выведен из отверстия 4т. шайбы 27, а палец 40 с помощью электромагнита 38 выведен из отверстия 42 шайбы 29, пружины 25 и 26 подключены. Установленный на ры- чаге 3 управляемый палец 5 введен в отверстие 7 диска 2, а палец 6 рычага 4 выведен. Ролик 46 находится в канавке 48 делительного диска 2.

Для поворота выходного вала по часо0 вой стрелке по команде с блока управления включается индивидуальный привод 47. в качестве которого может быть использован например, электромагнит, выводя ролик 46 из канавки 48 диска 2, и одновременно

5 включается привод 19. в качестве которого используется пневмоцилиндр, который поворачивает коромысло 17 по часовой стрелке и выводит систему рычагов б, 18 из состояния, близкого к неустойчивому, после

0 чего пневмоцилиндр 19 отключается, обеспечивая беспрепятственное перемещение своего штока. После вылолнения этих операций пружины 25 и 26 через упоры 12 и 14 разгоняют поступательное звено вправо,

5 поворачивая при этом рычаг 4 против часовой стрелки, рычаг 3 по часовой стрелке, а вместе с ним по часовой стрелке вращаются делительный диск 2 с выходным валом 1. После поворота диска на угол, ограни0 чивающий размер канавки 48. привод 47 отключается и ролик 46 свободно обкатывается по цилиндрической поверхности диска 2. В процессе разгона подвижных звеньев потенциальная энергия пружин 25 и 26 пе5 реходит в кинетическую энергию подвижных звеньев. Разгон будет продолжаться до тех пор, пока шайба 30 пружины 26 не достигнет упора 34, а шайба 28 пружины 25 упора 33 стойки, после чего пружины 25 и 26

0 с помощью упоров 11 и 13 начнут сжиматься, и кинетическая энергия подвижных звеньев будет переходить в потени.-альную энергию пружин 25 и 26. После прохождения коромыслом (плечо 17) половины угла

5 своего поворота шток пневмоцилиндра 19 начинает двигаться в обратном направлении, и по команде с блока управления в штоковую полость пневмоцилиндра подается давление. Усилие привода 19 помогает

0 подвижным звеньям дожать пружины 25 и 26 и в конце поворота ролик 46 попадает в канавку 48 диска 2. Движение поступатель-1 ного звена 10, а вместе с ними делительного диска 2 с валом 1 заканчивается, когда пле5 чо 17 коромысла достигнет упора 22. Начинается выстой выходного вала 1, положение которого фиксировано с помощью рычага 45 с роликом 46. взаимодействующим с канавкой 48 диска 2. Во время выстоя управляе- мый палец 5. установленный на рычаге 3, по

команде с блока управления выводится из отверстия 7 делительного диска 2, а управляемый палец 6 вводится в.отверстие 7 диска 2.

Следующий поворот начинается с подачи сигналов с блока управления нз привод 47 и привод 19, который в этот раз отводит коромысло 17 от упора 22 против часовой стрелки. Пружины 25 и 26 будут разгонять поступательное звено справа налево, при этом рычаг 3 будет поворачиваться против часовой стрелки, а рычаг 4 - по часовой стрелке. Вал 1 и диск 2 вместе с рычагом 4 поворачиваются по часовой стрелке. Поворот осуществляется аналогичным образом.

При необходимости поворота деталей меньшей массы за примерно такое же время одну из пружин, например пружину 25, отключают, для чего во время выстоя по команде с блока управления палец 39 кронштейна 35 с помощью электромагнита 37 вводят в отверстие 41 шайбы 27 и в зафиксированном состоянии пружина 25 с шайбами 27 и 28 будет свободно перемещаться по поступательному звену 10 между упорами 11 и 12, не препятствуя повороту выходного звена. Точность попадания пальцев 5 и 6 в отверстия 7 делительного диска

2 достигается с помощью винтов 23 и 24, которые регулируют и фиксируют положение упоров 21 и 22, ограничивающих угол качания плеча 17 коромысла, а вместе с ним и угол качания коромысле (плечо 16). Угол качания плеча 16 коромысле определяет величину перемещения поступательного звена 10 и, следовательно, определяет угол качания рычагов 3 и 4. Таким образом, при регулировке с помощью винтов 23 и 24 угле качания рычагов 3 и 4 достигается максимальное соответствие угла качания рычагов

3 и 4 шаговому углу делительного диска 2.

Наличие укрепленного на стойке рычага 45 с роликом 46 позволит за счетукорочения фиксирующей кинематической цепи и тем самым повышения ее жесткости, а также исключения из нее зазора значительно снизить амплитуду колебаний во время выстоя и повысить надежность устройства. Кроме того, в случае аварии муфта 43 свободного хода предохранит выходной вал от раскачивания.

Наличие хотя бы одной дополнительной пружины обеспечивает три варианта работы устройства: подключена одна пружина; подключена вторая пружина; работают две пружины. Это позволяет при перемещении деталей различной массы обеспечивать равные кинематические параметры поворота,

не допуская значительных ускорений и рывков.

Формула изобретения

Устройство прерывистого вращения, содержащее стойку, установленный на ней выходной вал с жестко закрепленным на нем делительным диском, два ведущих рычага, установленных на выходном валу с возможностью вращения в разные стороны, размещенные на них управляемые пальцы, предназначенные для поочередного взаимодействия с делительным диском, два шатуна, каждый из которых шарнирно связан

одним концом с соответствующим ведущим рычагом, аккумулятор механической энергии, выполненный в виде поступательного звена, подпружиненного к стойке, привод и механизм фиксации углового положения выходноговала, отличающийся тем,что, с целью повышения надежности, на торце делительного диска выполнены цилиндрические канавки, механизм фиксации углового положения выходного вала выполнен в

виде установленного настойке с возможностью поворота от индивидуального привода и подпружиненного к делительному диску рычага с роликом, предназначенным для взаимодействия с цилиндрическими кзнэвками, и муфты свободного хода, установленной на выходном валу и связанной со стойкой, а устройство снабжено установленными на стойке двуплечим коромыслом и двумя регулируемыми опорами, предназкаченными для поочередного взаимодействия с соответствующими плечами двуплечего коромысла, дополнительным шатуном, одним концом шарнирно связанным с одним плечом двуплечего коромысла,

а другим - с поступательным звеном, допол- нительным приводом, предназначенным для взаимодействия с поступательным звеном, по крайней мере одной пружиной, установленной на поступательном звене и

предназначенной для взаимодействия со стойкой, фиксаторами положения соответствующих пружин, каждый из которых включает две опорные шайбы, жестко связанные с соответствующими концами пружины, и

соединенный с одной из шайб кронштейн с установленным на нем управляемым пальцем, предназначенным для взаимодействия с второй шайбой, и упорами, установленными на поступательном звене на расстоянии

один от другого, равном ходу поступательного звена, а основной привод выполнен поступательным и кинематически связан с вторым плечом коромысла.

44J

С г СЗЦТЧОГ-

ь №УЈ

я я ю

я я ю

Фиг.1

Изобретение относится к машиностроению. Цель изобретения - повышение надежности. При включении приводов 47 и 19 ролик 46 выводится из канавки 48 диска 2, коромысло (плечо 17) поворачивается и выводит систему рычагов 16. 18 из состояния неустойчивого равновесия. Упоры 12 и 14 разгоняют поступательное звено 10 вправо, поворачивая при этом рычаги 4 и 3, а вместе с ними посредством пальца 5, взаимодействующего с отверстием 7, делительный диск 2 с выходным валом 1. В процессе раэюна с подвижных звеньев потенциальная энергия пружин 25, 26 переходит в их кинетическую энергию. Разгон продолжается до тех пор. пока шайбы 28 и 30 не достигнут упоров 33 и 34, после чего пружины 25 и 26 с помощью упоров 11 и 13 начнутся сжиматься. Движение поступательного звена 10, а вместе с ним и делительного диска 2 с валом 1 заканчивается, когда плечо 17 коромысла достигает упора 22. Начинается выстой выходного вала 1, положение которого зафиксировано при помощи рычага 45 с роликом 46. Во время выстоя палец 5 выводится из отверстия 7. а палец 6 вводится в соответствующее отверстие 7. 2 ил. у Ј

30 Я

36

-J7.

7 Я /Г /

4t JS 26 30

Фиг.1