Механизм автоматического переключения зубчатых передач Советский патент 1993 года по МПК F16H61/00 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для автоматического переключения зубчатых передач.

Цель изобретения - повышение надежности путем замены подпружиненной разрезной резьбовой гайки -ползуном с эллиптическим резьбовым отверстием и ввода дополнительного фиксатора, исключающих самопроизвольное самоопускание блока шестерен в процессе обработки изделий, а также за счет ввода двух резиновых амортизаторов, смягчающих удар при переключении передач, что снижает шум и исключает появление наклепа на торцах зубьев.

На фиг. 1 изображен механизм переключения зубчатых передач с вертикальным расположением валов; на фиг. 2 - блок-схема алгоритма управления механизма переключения зубчатых передач.

Механизм переключения зубчатых передач содержит корпус 1 (одновременно являющийся корпусом всей коробки передач), размещенный в нем вал 2, осеподвижно установленный на валу 2 двухвенцовый блок 3 шестерен и устройство для осевого перемещения и фиксации блока 3 на валу 2. Вал 2 является ведущим валом передачи, в состав которой входят еще промежуточный вал 4 и выходной вал (шпиндель) 5 с установленными на них зубчатыми колесами. Через муфту

с о

ел

6 вал 2 приводится во вращение электродвигателем М1. Вал 2 выполнен полым с двумя противоположными пазами 7. В блоке 3 шестерен закреплен размещенный в пазах 7 вала штифт 8. Устройство для осевого перемещения и ф.иксации блока 3 на.валу 2 выполнено в виде размещенного в полости- вала 2 ходового винта 9, скрепленного верхним концом посредством двух резиновых амортизаторов 10 и стопорного кольца 11 через толкатель 12 со штифтом 8, а нижним концом через опоры 13 качения с поршнем

14. размещенным в цилиндре 15, жестко закрепленным в нижней части корпуса 1, и ползуна 16с эллиптическим резьбовым отверстием,, размещенного радиально в поперечном пазу цилиндра 15, удерживаемого в среднем (нейтральном) положении пластинчатыми пружинами 17, а также установленного в радиальном отверстии цилиндра lb фиксатора 18 с пружиной 19 и штифта 20. закрепленного радиально в поршне 14 и размещенного в продольном пазу цилиндра

15. для управляемого взаимодействия фиксатора 18 и электрической цепи управления ползуном 16. Электрическая цепь управления ползуном 16 включает в себя взаимодействующие с ползуном 16 электромагниты Э1 и Э2, электродвигатель М1. закрепленные на корпусе 1 два бесконтактных торцовых переключателя БТП1 и БТП2, контролирующих положение поршня 14, и закрепленный на цилиндре 15 бесконтактный торцовый переключатель БТПЗ. контролирующий положение фиксатора 18, а также блок управления механизмом переключения (на фиг. 1 не показан).

Блок-схема алгоритма управления механизмом переключения включает в себя следующие операторы (см. фиг. 2): 21 - начало алгоритма, 22 -анализ наличия режима переключения диапазона частоты вращения шпинделя 5, 23 - анализ задания функции на переключение первого диапазона частоты вращения, 24,25,26 - анализ на равенство единице логического состояния соответственно БТ1/11, БТП2 и БТПЗ, 27 - отключение привода подач и электродвигателя М1 с индикацией самопроизвольного опускания блока 3 шестерен, 28,29 - включение с необходимой частотой вращения электродвигателя М1 соответственно в положительном (правом) и отрицательном (левом) направлениях,-30,31 - включение Э1. отключение Э2 и включение Э2, отключение Э1 при переключении частоты вращения М1 соответственно с ВТОРОГО диапазона на ПЕРВЫЙ и с ПЕРВОГО на ВТОРОЙ. 34,35 - анализ на равенство логическому О выходного сигнала БТПЗ и логической 1 выходного сигнала таймеров соответственно в операторах 32 и 33, 36,37 - индикация сбоя при переключении соответственно с ВТО РОГО на ПЕРВЫЙ и с ПЕРВОГО на ВТОРОЙ диапазоны вращения,, когда электромагниты Э1 или Э2 включены, а блок 3 шестерен не перемещается, 38,39 - анализ на равенство логической 1 выходных сигналов соответственно. БТП1 или БТП2 и

логическому О выходного сигнала БТПЗ.

40 - отключение электромагнитов 31 и 32,

41 - отключение электродвигателя М1, 42 -.. конец алгоритма.

В представленной на фиг. 2 блок-схеме 5 алгоритма операторы соединены между собой линиями, указывающими направление передачи управления циклом переключения. . Механизм переключения передачи ра- 0 ботает следующим образом.

В случае, например, использования механизма в коробке передачи металлорежущего станка обращение к алгоритму переключения производится непрерывно

5

через определенные и постоянные временные интервалы (обычно чере.з 5-20 мс). Алгоритм по фиг. 2 работает по двум основным режимам: смена диапазона вращения шпинделя и непрерывный контроль положе0 ния блока 3 шестерен путем периодического анализа выходного сигнала БТПЗ при вращении шпинделя в одном из диапазонов. В начале рассмотрим работу алгоритма при смене диапазона частот вращения шпинде5 ля 5. .

В операторе 22 анализируется задание в управляющей программе на переключение диапазона вращения шпинделя 5 и при задании режима переключения диапазона

0 управление передается оператору 23, который определяет диапазон вращения шпинделя 5, тоже задаваемый в управляющей Программе. Если задан ПЕРВЫЙ диапазон, то управление передается оператору 25, ес5 ли задан ВТОРОЙ диапазон, то управление по ветви Нет оператора 23 передается оператору 26. Предположим, что в управляющей программе задано переключение с ПЕРВОГО (ему соответствует положение

0 блока 3 шестерен на фиг. 1) на ВТОРОЙ диапазон вращения. Поэтому из.оператора 23 управление передается оператору 26, в котором анализируется логическое состояние БТП2. Если БТП2 включен, то блок 3 шесте5 рен находится в нижнем положении, который соответствует ВТОРОМУ диапазону, т.е. диапазон, заданный в управляющей программе, уже установлен. Поэтому в данном случае управление по ветви Да оператора 26 передается на конец алгоритма.

Если логическое состояние БГГ12 не равно 1. то от оператора 26 по ветви Нет управ ление передается оператору 29. который включает М1 на левое вращение с заданной скоростью. Затем в операторе 31 включается электромагнит Э2 и подтверждается отключение электромагнита Э1. В результате якорь электромагнита Э2, переместив правую (по фиг. 1) часть ползуна 16, приводит к зацеплению резьбы ползуна 16 и ходового винта 9, вследствие чего винт 9 начинает перемещаться вниз, выталкивая конец фик- сатора-18 из нижней канавки поршня 14, вызывая тем самым срабатывание БТПЗ. Практически одновременно с включением электромагнита Э2 в операторе 33 заводится выдержка времени для подтверждения факта перемещения ходового винта 9. С этой целью выдержка времени в операторе 32 задается равной времени выхода конца фиксатора 18 из нижней канавки поршня 14 при условии, что процесс переключения зубчатой передачи протекает нормально. Кроме того, в операторе 35 анализируется равенство логическому О выходного сигнала БТПЗ и логической 1 выходного сигнала таймера в операторе 33. Тем самым косвенно контролируется перемещение ходового винта 9. Если за время, установленное в операторе 33, выходной сигнал БТПЗ не равняется логической 1, управление из оператора 35 передается оператору 37 для- индикации сбоя при переключении на ВТОРОЙ диапазон с последующим отключением Э1 и Э2 и электродвигателя М1 (операторы 40,41). В противном случае управление передается по ветви Нет оператора 35 оператору 39, в котором анализируются установка блока 3 шестерен на ВТОРОЙ диапазон и точное попадание конца фиксатора 18 в верхнюю канавку поршня 14, так как только при этих условиях выходной сигнал БТП2 равен логической 1, а выходной сигнал БТПЗ -логическому О с передачей управления по ветви Да оператора 39 оператору 40. Невыполнение указанных условий при перемещении ходового винта 9 вниз вызывает передачу управ- ления оператору 29 по ветви Нет оператора 39 и последовательную отработку операторов 29, 31, 33, 35, 39. При равенстве логической 1 выходного сигнала БТП2 единице, а выходного сигнала БТПЗ логическому О отключаются электромагниты Э1 и Э2 (оператор 40) и электродвигатель М1 (оператор 41). В результате якорь электромагнита Э2 перемещается вправо и выводит и зацепления резьбу ползуна 16 с резьбой ходового винта 9. Блок шестерен переключен в нижнее положение, соответствующее ВТОРОМУ диапазону частот вращения шпинделя 5. Электродвигатель Ml отключен.

В случае задания в управляющей про- 5 грамме ПЕРВОГО диапазона частот вращения шпинделя 5 работа алгоритма аналогична, за исключением того, что из оператора 23 управление передается оператору 25, в котором анализируется на равен0 ство логической 1 состояние БТП1. В операторе 28 задается необходимая частота вращения электродвигателя в правом направлении, заставляя перемещаться вверх блок 3 шестерен вдоль полого вала 2. При

5 этом в операторе 34 путем анализа на логический О выходного сигнала БТПЗ и на логическую 1 выходного сигнала таймера в операторе 32 устанавливается факт перемещения ходового винта 9 вверх. Если за

0 время, равное установке таймера в операторе 32, выходной сигнал БТПЗ не равняется логической 1, то по ветви Да оператора 34 управления передается оператору 36, в котором индикатируется сбой из-за отсутст5 вия перемещения ходового винта 9 при включенных электромагните Э1 и электродвигателе М1. Во всех остальных случаях управление из оператора 34 передается оператору 38, в котором анализируется до0 стижение блоком 3 шестерен положения, соответствующего ПЕРВОМУ диапазону частот вращения шпинделя 5. После срабатывания БТП1 и БТПЗ последовательно отключаются электромагниты Э1, Э2 и элек5 тродвигатель М1 (операторы 40,41). Блок шестерен переключен в верхнее положение, соответствующее ПЕРВОМУ диапазону частот вращения шпинделя 5.

Рассмотрим работу алгоритма на фиг. 2

0 в режиме непрерывного контроля положения блока 3 шестерен при вращении шпинделя, имеющем место во всех случаях, в которых отсутствует смена диапазонов част тэт вращения шпинделя 5 (на фиг. 2 опера5 тор 22 - анализ наличия запроса на смену диапазона частот вращения шпинделя расположен в начале алгоритма). В этом режиме при каждом обращении к алгоритму управление из оператора 22 передается

0 оператору 24, в котором анализируется выходной сигнал БТПЗ. Если значение выходного сигнала БРПЗ равно логическому О, то механизм функционирует нормально и управление по ветви Нет передается на

5 конец алгоритма без отключения привода подачи и электродвигателя М1. При этом блок 3 шестерен точно зафиксирован фиксатором 18 и пружиной 19 на одном из диапазонов частот вращения шпинделя 5, так как конец фиксатора 18 пружиной 19 опущен в

соответствующую канавку поршня 14. Если при вращении шпинделя происходит самопроизвольное опускание блока 3 шестерен4 то конец фиксатора 18 при выходе из канавки поршни 14 перемещается вправо и вызывает срабатывание БТПЗ..При очередном обращении к алгоритму (через 5-20 м/с) это ведет к передаче управления по ветви Да оператора 24 к оператору 27, в котором отключаются привод подачи и электродвигатель М1, а также индикатируется сбой от самопроизвольного опускания блока 3 шестерен. Тем самым обеспечивается надежная блокировка работы шпинделя 5 от положения блока 3 шестерен, соответствующего заданному диапазону частот вращения шпинделя 5.

Формула изобретения Механизм -автоматического переключения зубчатых передач, содержащий корпус, размещенный в нем полый вал с двумя продольными сквозными пазами, расположенными друг против друга, установленный, на полом валу двухвенцовый блок шестерен с

возможностью осевого перемещения из последнем, штифт, устройство для осевого пе ремещения и фиксации блока шестерен на полом валу, электрическую цепь с элементами управления и ходовой винт с резьбой, который одним концом связан с полым валом посредством штифта, установленного в продольных пазах полого вала, отличающийся тем, что, с целью повышения

0 надежности в работе, устройство для осевого перемещения и фиксации блока шестерен на полом валу выполнено в виде цилиндра с радиальным отверстием, жестко закрепленного в нижней части корпуса, пор5 шня с двумя кольцевыми конусными пазами

на его наружной поверхности, размещенно го в цилиндре и связанного с другим концом

ходового винта посредством опор качения,

фиксатора с пружиной, установленного в ра0 диальном отверстии цилиндра для взаимодействия с конусными пазами поршня и ползуна с эллиптическим резьбовым отверстием для. взаимодействия с резьбой ходового винта.

(21-MAMAло)

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для автоматического переключения зубчатых передач. Цель изобретения - повышение надежности работы механизма, содержащего корпус, размещенный в нем полый вал с двумя продольными сквозными пазами, расположенными друг против друга, установленный на полом валу двухвенцовый блок шестерен с возможностью осевого перемещения на последнем, штифт, устройство для осевого перемещения и фиксации блока шестерен на полом валу, электрическую цепь с элементами управления и ходовой винт с резьбой, который одним концом связан с полым валом посредством штифта, установленного в продольных пазах полого вала, достигается путем выполнения устройства для осевого перемещения и фиксации блока шестерен на полом валу в виде цилиндра с радиальным отверстием, жестко закрепленного в нижней части корпуса, поршня с двумя кольцевыми конусами пазами на его наружной поверхности, размещенного в цилиндре и связанного с другим концом ходового винта посредством опор качения, фиксатора с пружиной, установленного в радиальном отверстии цилиндра для взаимодействия с конусными пазами поршня и ползуна с эллиптическим резьбовым отверстием для взаимодействия с резьбой ходового винта. 2 ил. ел С