Устройство для воспроизведения кривых Советский патент 1992 года по МПК B43L11/00 

(/)

С

Изобретение относится к механике и может быть использовано при вычерчивании или обработке с перемещением инструмента по криволинейной траектории. Целью изобретения является расширение функциональных и технологических возможностей. Устройство для воспроизведения кривых состоит из основания, на котором установлены ползун, несущий шатун и кулиса, в направляющих которой расположено звено, шарнирно связанное с шатуном. Ползун и звено связаны передачей с гибким звеном. Рабочий элемент установлен на рычаге или ползуне кривошипно-ползунного механизма, входное звено которого жестко связано с шатуном. Изменяя передаточное отношение механизма вращения поступательно перемещающегося относительно кулисы элемента,задают характер кривой,впо которой перемещается проекция определенной точки А рабочего элемента на прямую, перпендикулярную направляющим ползуна. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.. 1 табл.

Изобретение относится к механике и может быть использовано при вычерчивании или обработке с перемещением инструмента по криволинейной траектории.

Известны изобретения, относящиеся к устройствам для воспроизведения кривых, содержащим основание, на котором установлен ползун, шарнирно связанный с шатуном и механизмом, несущим рабочий элемент (инструмент) и задающим при равномерном вращении шатуна относительно ползуна неравномерное по синусоидальному закону перемещение проекции точки рабочего элемента на прямую, перпендикулярную направляющим ползуна, причем шатун посредством вилки связан с пальцем, неподвижно закрепленным на основании.

Известные устройства предназначены для воспроизведения кривых малой кривизны при относительно небольших габаритах

устройств, причем эти кривые с высокой степенью точности должны быть приближены к дугам окружности. Однако достаточная точность воспроизведения дуги окружности с малой кривизной обеспечивается при незначительном угле поворота шатуна (не более 20°),, что сужает технологические возможности устройств. Кроме того, указанные устройства не могут воспроизводить другие виды кривых, например эллипс, и следовательно обладают незначительными функциональными возможностями.

Известно устройство для воспроизведения кривых - эллипсограф, являющееся наиболее близким к предлагаемому по достигаемому результату и совокупности существенных признаков. Известное устройство для воспроизведения кривых содержит основание, на котором установлен ползун, шарнирно связанный с шатуном и механизVI

01

о ю XI

х|

мом, несущим рабочий элемент и задающим при равномерном вращении шатуна относительно ползуна неравномерное по синусоидальному закону перемещение проекции точки рабочего элемента на прямую, перпендикулярную направляющим ползуна, и поступательно перемещающееся звено, шарнирно связанное с шатуном, при этом шарниры, связывающие шатун с ползуном и поступательно перемещающимся звеном, расположены на расстоянии друг от друга,

Известное устройство обеспечивает воспроизведение эллипсов и дуг окружности. Причем дуга окружности может быть воспроизведена лишь в частном случае, когда расстояние между осями шарниров на шатуне равно нулю. В общем же случае он воспроизводит дугу эллипса, которая может быть приближена к дуге окружности с высокой степенью точности при незначительном угле поворота шатуна Относительно ползуна из исходного положения, при котором шатун расположен перпендикулярно направляющим ползуна. Что касается частного случая, то радиус кривизны равен габариту устройства, что ограничивает его использование для воспроизведения дуг окружности, радиус кривизны которых значительно превышает максимальные габариты устройства.

Цель изобретения - расширение функциональных и технологических возможностей устройства.

Для достижения поставленной цели в устройстве для воспроизведения кривых, содержащем основание, на котором установлен ползун, шарнирно связанный с шатуном и механизмом, несущим рабочий элемент и задающим при равномерном вращении шатуна относительно ползуна неравномерное по синусоидальному закону перемещение проекции точки рабочего элемента на прямую, перпендикулярную направляющим ползуна, и поступательно перемещающееся звено, шарнирно связанное с шатуном, при этом шарниры, связывающие шатун с ползуном и поступательно перемещающимся звеном, расположены на расстоянии друг от друга, поступательно пе- ремещаю щееся звено снабжено средством для сообщения ему вращения, взаимосвязанного с поступательным перемещением, причем шатун кинематически связан со средством вращения поступательно перемещающегося звена. Кроме того, кинематическая связь шатуна со средством вращения поступательно перемещающегося звена выполнена в виде механизма с гибкой связью между жесткими звеньями, одно из

которых закреплено неподвижно на ползуне, а другое - на подвижном звене.

На фиг.1 изображено устройство, общий вид; на фиг,2 - вариант исполнения

механизма, задающего при равномерном вращении шатуна относительно ползуна неравномерное по синусоидальному закону перемещение проекции точки рабочего элемента на прямую, перпендикулярную на0 правляющим ползуна,

Устройство состоит из основания 1, на котором установлен ползун 2, связанный посредством шарнира 3 с шатуном 4. На основании установлена кулиса 5 посредст5 вом шарнира 6. Кулиса связана с поступательно относительно нее перемещающимся звеном 7 (ползуном), которое посредством шарнира 8 связано с шатуном 4. С ползуном 2 посредством шарнира 3 связан механизм,

0 задающий при равномерном вращении шатуна 4 относительно ползуна 2 неравномерное по синусоидальному закону перемещение проекции точки А рабочего элемента (инструмента для вычерчивания

5 или обработки) на прямую, перпендикулярную направляющим ползуна 2.

На фиг.1 изображен вариант этого механизма, у которого исполнительным звеном является рычаг 9, жестко связанный с шату0 ном 4. На фиг.2 изображен вариант механизма, у которого исполнительное звено выполнено в виде ползуна 10, установленного на ползуне 2 и имеющего направляющие, которые расположены перпендикулярно на5 правляющим ползуна 2, а передаточные звенья выполнены в виде ползуна 11, установленного на ползуне 10 и имеющего направляющие, расположенные параллельно направляющим ползуна 2. При этом ползун

0 11 посредством шарнира 12 и закрепленного на шатуне 4 рычага 9 связан с шатуном 4, а направляющие ползуна 10 проходят через шарнир 3, Средство для вращения подвижного поступательно перемещающегося от5 носительно кулисы 5 элемента 7 выполнено в виде колеса 13, расположенного концент- рично шарниру 8 и неподвижно связанного со звеном 7. На ползуне 2 неподвижно кон- центрично шарниру 3 закреплено колесо 14,

0 которое посредством гибкой связи 15 (металлической ленты, закрепленной в двух точках на колесах 13 и 14, или цепи) кинематически связано с колесом 13. Колеса 13 и 14 являются круглыми, поэтому передаточ5 ное отношение между этими колесами является постоянной величиной.

Устройство работает следующим образом.

Сообщают перемещение ползуну 2. В результате этого точка А рабочего элемента

будет перемещаться по кривой, характер которой зависит от передаточного отношения между колесами 13 и 14. При передаточном отношении, равном 1, точка А будет перемещаться по дуге эллипса при условии, что в исходном положении точка А и шарниры 6, 8 и 3 будут лежать на одной прямой, Большая полуось эллипса равна RM, а малая г. Уравнение эллипса будет иметь следующий вид

х r-cos a;

у RM Slna, где а - угол между шатуном и звеном 7.

При определенном передаточном отношении входного звена (шатуна) к выходному звену 7 (отношение угловых скоростей), точка А будет перемещаться по дуге, приближенной к дуге окружности, при тех же условиях расположения точки А и шарниров 3, 6 и 8 в исходном положении. Радиус окружности равен

R

R2 Км

Уравнение кривой, описываемой точкой А, будет иметь следующий параметрический вид;

х r-cos a;

для механизма по фиг. 1 у RM-slna + (RM

-rXl-cosa)tg|f

для механизма по фиг.2 у RM slna+ (1 -cosa)

В таблице приведены сравнительные данные по точности воспроизведения дуги окружности различными механизмами.

Для фиг. 1 г 9,945 мм; RM 299,195 мм; 1 1,3473918.

Для всех устройств приняты одинаковые величины RM - 300 мм, а величины г для предлагаемого устройства г 10 мм, а для остальных устройств г 5.0014 мм. Радиус дуги окружности, наиболее близкий к траектории перемещения точки А, равен 9000 мм, Для первого устройства величина а ограничена 45 а связи с тем, что при дальнейшем увеличении этого угла погрешность значительно возрастает. Ограничения по углу а для второго устройства заложены в формулу изобретения.

В общем виде устранение кривой, описываемой точкой А, будет следующим

х r.cos a;

по фиг.1 у RMsina + (RM -гХ1 -cos# )

tg(«-j);

по фиг.2 у RM sine + (1 - cosa ) tg(a-f);

где I - передаточное отношение угловых скоростей) входного звена - шатуна - к выходному звену 7.

Изменяя передаточное отношение I. можно получать различные виды кривых, описываемых точкой А, что расширяет функциональные возможности устройства. Для этого звенья 13,14 и 15 могут быть сменными. Расширение технологических возможностей достигается за счет достаточно высокой степени точности воспроизведения дуг окружностей во всем рабочем диапазоне углов поворота шатуна.

Формула изобретения

элемент и задающим при равномерном вращении шатуна относительно ползуна неравномерное по синусоидальному закону перемещение проекции точки рабочего элемента на прямую перпендикулярно направляющим ползуна, и поступательно перемещающееся звено, шарнирно связанное с шатуном, при этом шарниры, связывающие шатун с ползуном и поступательно перемещающимся звеном, расположены на

заданном расстоянии друг от друга, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных и технологических возможностей, поступательно перемещающееся звено снабжено средством для

сообщения ему принудительного вращения, кинематически связанным с шатуном, причем передаточное отношение между шатуном и поступательно перемещающимся звеном является постоянным.

между жесткими звеньями, одно из которых закреплено неподвижно на ползуне, а другое - на подвижном звене.

Фаг.1

Фиг. 2