МАГНИТНАЯ ЗУБЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА Советский патент 1973 года по МПК F16H1/00 

1

Изобретение относится к области станкостроения и касается, в частности, автоматизации процессов обработки на .базе станков с программным управлением.

Извест/ны станки с прагра мминм управлением, ,в которых .перемещение рабочих органов измеряется с помощью преобразователя «угол - код, а преобразование линейного перемещения в угловое производится с помощью зубчатой рейки и колеса. Точность такого станка определяется разрешающей способностью датчика «угол - код и кинематической точностью передачи «рейка - щестерня. Если учесть, что в настоящее время известны преобразователи «угол - код с большой разрешающей способностью, то точность в воспроизведении размеров при обработке зависит в основном от точности передачи «рейка - шестерня.

Обычные передачи зацепления, в основе работы которых лежит физический контакт между элементами зубчатой пары, не могут обеспечить высокой точности и нетехнологичны.

Для увеличения кинематической точности и упрощения процесса изготовления зубчатой пары используются бесконтактный магнитный принцип передачи вращения без физического контакта между элементами пары. Этот принцип заключается в том, что между линией выступов зубцов рейки и окружностью выступов

шестерни имеется зазор, а элементы пары выполнены из магнитомягкого материала и помещены в магнитное поле. В зазоре между зубьямл шестерни и рейки возникают силы

взаимного магнитного притяжения, которые при относительном перемещении заставляют перекатываться шестерню по рейке.

Использование магнитного зацепления дает большие преимущества по сравнению с обычным звольвентным зацеплением (высокая кинематическая точность, - отсутствие люфтов и гистерезиса, высокая стойкость и долговечность, отсутствие смазки; высокие скорости передачи, низкие требования к чистоте окружающей среды, упрощения формы зубьев и отсутствие необходимости в сложном оборудовании для производства деталей эвольвентного профиля, отсутствие ударов при ускорениях).

Однако сила сцепления при практически приемлемых напряженностях магнитного поля невысока, и величина крутящего момента, который может передавать передачи, меньше, чем у обычной зубчатой передачи. При наличии ускорений, которые могут иметь место при трогании каретки или суппорта станка, возможно проскальзывание шестерни, что приводит к бесконтрольной потере информации. При отключении питания электромагнита, создающего магнитное поле, шестерня также может под действием инерции или дебаланса изменить свое положение относительно рейки.

С целью устранения этих недостатков предлагается использовать комбинированное зубчатое зацепление.

. На чертеже изображена комбинированная зубчатая передача «рейка-шестерня.

На станине / укреплена обычная зубчатая рейка 2 с полным профилем зубьев, форма которых соответствует исходному контуру рейки по ГОСТу. Рейка 2 выполнена из немагнитного материала. С ней жестко скреплена другая рейка 3 из ферромагнитного материала. Зубья реек 2 и 3 расположены с равным шагом, но сдвинуты один относительно другого на половину шага. Вершины зубьев рейки 3 расположены на высоте средней линии профиля рейки 2. На оси 4 датчика «угол - код, установленного на суппорте, укреплена шестерня 5 из немагнитного материала с полным эвольвентным профилем. Соосно с ней жестко скреплена шестерня 6 из ферромагнитного материала. Зубья шестерен 5 и 6 совпадают по шагу.

Окружность выступов шестерни 6 имеет диаметр, равный диаметру делительной окружности шестерни 5. Шестерня 5 и рейка 2 находятся в зацеплении, как обычная зубчатая пара. Между окружностью выступов шестерни 6 и линией выступов рейки предусмотрен небольшой .воздушный зазор. Рейка 5 с шестерней 6 помеш,ены в ярмо 7 из магнитомягкого материала. Между полюсными наконечниками ярма 7, рейкой 5 и шестерней имеется воздушный зазор. На ярме установлена катушка с обмоткой 8, подключенной к источнику постоянного напряжения.

При подаче в обмотку 8 напряжения постоянного тока в ярме-магнитопроводе 7 возникает магнитное поле. Магнитные силовые линии этого поля, пронизывая шестерню 6 и рейку 3, наводят в них собственное магнитное поле. При этом в зазоре между шестерней и рейкой возникает сила магнитного притяжения. Перемешаясь относительно рейки, шестерня перекатывается по рейке, и по мере движения в магнитное поле будут последовательно входить все зубья шестерни.

Для исключения возможности заклинивания и снижения требований к точности выставки

рейки магнитопровод снабжен роликом 9, упирающимся в нижнюю часть рейки и обеспечиваюшнм постоянный зазор между плоским полюсным наконечником и рейкой, а магнитопровод имеет возможность перемешаться в плоскости, перпендикулярной оси перемешения.

Межосевое расстояние, диаметр шестерни и высота зубьев выбираются такими, чтобы в

зацеплении немагнитной пары был люфт, а между ферромагнитным колесом и рейкой выдерживался заданный зазор. В установившемся относительном положении шестерни и рейки под действием магнитных сил зубья немагнитной пары не должны касаться друг друга.

При работе передачи в режимах небольших

ускорений или постоянной скорости передача

движения будет осуществляться посредством

магнитных сил, а при значительных ускорениях, ударах или отключении питания электромагнита зубчатая пара обычного зацепления будет предотвращать проскальзывание, и потери информации не произойдет. Так как немагнитная часть передачи служит только для устранения проскальзывания, требования к точности изготовления ее элементов невысока.

Предмет изобретения

1. Магнитная зубчатая передача с ведущими и ведомыми звеньями из ферромагнитного материала и источником магнитного поля, отличающаяся тем, что, с целью предотвращения проскальзывания звеньев магнитной зубчатой пары, она дополнительно снабжена зубчатой парой с полным эвольвентным профилем, выполненной из диамагнитного материала, жестко соединенной с магнитными звеньями, причем, в одном звене магнитные и диамагнитные зубья совпадают по шагу, а в другом - смещены один относительно другого, например, на половину шага, а начальный зазор в диамагнитной зубчатой паре равен или больше максимальной кинематической погрешности магнитной зубчатой пары.

2. Передача по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью упрощения процесса выставки рейки, магнитопровод источника магнитного поля снабжен роликом, упирающимся в нижнюю

часть рейки.

3 9