ДЕЛИТЕЛЬНАЯ ГОЛОВКА Советский патент 1936 года по МПК B23Q16/02 

Известные типы безлимбовых делительных головок для деления окружности на равные части основаны на применении набора сменных зубчатых колес, изменяющего передаточное число от некоторого звена головки, совершающего при всех делениях одно и то же число оборотов до делимой окружности.

Несмотря на то, что этот способ позволяет при помощи универсальных делительных головок делить окружность почти на любое практически потребное число частей (в особенности при применении диференциальных головок), эти головки имеют значительные недостатки. Основным недостатком их является неточность деления, происходящая вследствие невозможности точного изготовления передаточных шестерен гитары, неизбежных мертвых ходов в зацеплении и т.п. Кроме того, безлимбовые головки требуют большего набора передаточных сменных шестерен.

Для устранения отмеченных недостатков предлагается безлимбовая делительная головка, в которой применены делительные диски с одинаковым или разным числом зубцов, расположенные последовательно и связанные планетарными передачами. Эти диски получают каждый поворот на требуемый угол при помощи рычагов и эксцентриков с разными переменными эксцентриситетами, заклиненных на общем валу, снабженном маховичком или рукояткой. Для фиксирования положения делительных дисков в головке предусмотрены стопорные диски, жестко связанные с делительными дисками и освобождаемые от пружинных стопоров при делении, путем перемещения вала, на котором надеты диски, при помощи червячной передачи от кулачка одновременно с поворотом рукоятки.

На чертеже изображена схема предлагаемой делительной головки.

Между параллельными стенками кожуха 1 делительной головки на валу 2 сидит свободно шестерня 3, связанная жестко со стопорным диском 4а и делительным диском 5а, имеющими по 200 зубьев. В зубцы стопорного диска 4а входит стопор 6а, помешенный в радиальном отверстии барабана 7 и соединенный двуплечим рычагом с пружинным стопором 8, пружина которого стремится вывести из зацепления стопор 6а со стопорным диском, но этому противодействует утолщение на валу 2.

К барабану 7 прикреплена шестерня 9а, свободно сидящая на валу 2. Эта шестерня 9а приводится в медленное вращение планетарной передачей, смонтированной на стопорном диске 4b и обкатывающейся вокруг шестерни 10, сидящей на скользящей шпонке на валу 2. Передаточное число планетарной передачи составляет 1:100. Стопорный диск 4b связан с делительным диском 5b, причем стопорный диск 4b имеет 100 делений на окружности, а делительный 5b-100 зубцов.

Дальнейшее устройство механизма выполнено совершенно аналогично; на чертеже представлены пять одинаковых барабанов 7 (число их может быть больше или меньше). Каждый из барабанов 7 со стопорными или делительными дисками при своем вращении сообщает шестерне 3 различную долю оборота.

Если извлечь стопор 6a и повернуть диск 4а на два деления, т.е. на 0,01 часть оборота, то и шестерня 3, жестко связанная с этим диском 4а, сделает 0,01 оборота. С шестерней 3 непосредственно сцеплена шестерня (не показанная на чертеже), сипящая на шпинделе делительной головки; с этой же шестерней 9 может быть сцеплена и зубчатая рейка; в этом случае головка будет пригодна для деления на равные части не окружности, а линии или, наконец, шпиндель делительной головки может являться одновременно и осью шестерни 3.

Для примера примем, что передаточное число от шестерни 3 до шестерни шпинделя делительной головки равно 1/5; тогда, если вместо стопора 6а извлечь стопор 6b и повернуть диск 4b на два деления, т.е. на 0,01 часть оборота, то вместе с диском 4b сделает 0,01 оборота ось, закрепленная в диске 4b, на которой насажены на шпонке планетарные шестерни 11a и 12а планетарной передачи. Шестерня 12 этой передачи обкатывается по неподвижной шестерне 10, насаженной на шпонке на вал 2; при этом шестерня 11 поворачивает шестерню 9. Так например, если передаточное число планетарной передачи равно 0,01, то при повороте поводка планетарной передачи, каковым является ось шестерен 11, 12, на 0,01 оборота, шестерня 9 сделает 0,01·0,01=0,0001 оборота.

Самая же шестерня 9 жестко связана с барабаном 7, который в свою очередь при замкнутом стопоре 6а жестко связан с диском 4а, а через него с шестерней 9.

Если далее при замкнутых стопорах 6а и 6b извлечь стопор 6с и повернуть диски 4с на два деления, т.е. на 0,01 оборота, то планетарная передача 11b-12b, подобная передаче 11а, 12а, сообщит шестерне 9, а с ней и барабану 7b, стопору 6b и диску 4b 0,01·0,01=0,0001 оборота.

Так как от диска 4b передаточное число планетарной передачи к системе 9а - 7а - 6а - 4а, являющейся жесткой при замкнутом стопоре 6а, составляет 0,01, то окончательно за 0,01 оборота диска 4с диск 4а, а с ним и шестерня 3 сделают 0,0001·0,01=0,000001 оборота. Аналогично при повороте, диска 4а на два деления, т.е. на 0,01 оборота, движение при замкнутых стопорах 6а, 6b и 6с пойдет уже через три планетарных передачи, каждая с передаточным числом 0,01, и в результате основная шестерня 3 сделает 0,00000001 оборота.

Количество одинаковых дисков и одинаковых планерных передач может быть в головке взято сколь угодно большим. Основной принцип работы делительной головки и заключается в том, что при повторяющихся передачах передаточное число от каждого следующего делительного диска к основной шестерне меньше, чем от предыдущего, и таким образом, цена деления каждого последующего диска меньше цены деления диска предыдущего.

Подобный набор делительных дисков позволяет сообщать шестерне 3 любую потребную часть оборота. Например, требуется повернуть шестерню 3 на 0,17 оборота. Для этого извлекается стопор 6а, и поворачивается диск 4а на 0,17, т.е. при 200 делениях - на 34 деления.

Если нужно повернуть шестерню 3, например на 0,0008 оборота, извлекаете стопор 6b и поворачивается диск 4b на 0,08 оборота, т.е. на 16 делений.

Если бы понадобилось повернуть шестерню 3, например на 0,00000015 (пятнадцать стомиллионных долей) оборота, то понадобится извлечь стопор 6а и повернуть диск 4а на 0,15 оборота, т.е. на 30 делений и т.д.

Таким образом в предлагаемой головке деление осуществляется за счет поворота шестерни 3 на нужный угол, получаемый как сумма (или разность) поворотов, получаемых шестерней 3 от различных дисков.

Пусть, например, требуется нарезать шестерню, имеющую 99 зубьев. После нарезки каждого зуба шпиндель делительной головки должен получить 1/99 оборота; для этого шестерня 3 (передаточное число от которой к шпинделю, например, равно 1/5) должна сделать 5/99 оборота. Обратив 5/99 в десятичную дробь: 5/99=0,050505050505…, видим, что можно получить 5/99 долей оборота как сумму: 0,05+0,0005+0,000005+0,00000005….

Первый член этой суммы получится, если извлечь стопор 6а и повернуть диск 4а на 10 делений, а второй член - при извлечении, стопора 66 и поворота диска 46b на 10 делений и т.д.

В предлагаемой головке извлечение стопоров и поворот дисков осуществляется автоматически при поворачивании маховичка 13. Маховичок же 13 при своем вращении в первую очередь через шестерни 14 и 15, кулачок, имеющийся на торце шестерни 15, тягу 16 и шестерню 7 передвинет продольный вал 18 с нарезанной на нем рейкой и передвиганием утолщений 19a, 19b, 19с… (нечетными утолщениями) выведет стопоры 6а, 6с, 6е… из зацепления с нечетными дисками. При дальнейшем вращении маховичка 13 эксцентрики 20а, 20b, 20с и т.д. с переменным эксцентриситетом при посредстве рычагов тяг 21а, 21b, 21с.… повернут делительные диски 5а, 5b, 5с.… каждый на 5 делений, т.е. на 5/200 долей оборота.

Делительные диски 5а, 5b… повернувшись вместе со стопорным диском 4а на 5/200 долей оборота, повернут настолько же основную шестерню 3; делительный диск 5с, повернувшись вместе со стопорным диском 4с на 5/200 оборота, повернет диск 4b при посредстве планетарной передачи на 5/20000 оборота, а барабан 7 вместе со стопором 6а на 5/2000000. о борота. На такую же долю оборота повернет делительный диск 5 с стопор 6с.

При дальнейшем вращении маховичка 17 шестерня 15 с кулачком ставит вал 18 в новое положение, при котором утолщение 19 на валу 2 снова замыкает нечетные стопоры, но так как стопор 6c получил за это время небольшое перемещение, то он в момент замыкания даст, соответствующее дополнительное движение диску 4с, а переместившийся стопор 6а даст соответствующие дополнительное движение диску 4а.

Описанные действия в передачах произведены за половину оборота маховичка 13.

Четные стопоры в это время замкнуты, а рычаги от четных эксцентриков 20b, 20d и т.д. поворачивались, но их рычаги работали с четными делительными дисками 15b, 15d… вхолостую.

За следующую половину оборота маховичка 13 кулачок шестерни 15 выключает четные стопоры, и четные эксцентрики аналогично поворачивают четные делительные и стопорные, диски.

При следующем обороте маховичка 17 весь цикл повторяется сначала в том же порядке. Теоретически возможно деление за один оборот маховичка 17, но тогда необходимо снабдить делительные диски приспособлением, позволяющим рычагу 21 поворачивать их более, чем на половину окружности, что вызовет конструктивные затруднения.

Точность деления в делительной головке не зависит от точности делительных механизмов 21, 20, 5, так как делительные диски производят только предварительную работу по делению, а точное деление производится стопорами 6. Делительные диски могли бы ограничивать точность деления только в случае, если стопор в результате неточного поворота делительного диска попадет в соседний вырез на диске 4, однако такой случай (ошибка на целое деление диска) надо считать невероятным.

Аналогично будет производиться деление на любое другое число частей. Нужно будет только эксцентрики 20а 20b и т.д. настроить на эксцентриситет, поворачивающий делительные диски 15а, 15b и т.д. не на 5 делений, а на другое их число.

Эксцентрики имеют переменный эксцентриситет, что позволяет настраивать их на переключение требуемого количества зубьев на делительном диске.

За одно деление должен производиться поворот каждого делительного диска на определенную долю оборота (0,09; 0,61; 0,53 и т.д.). Для того, чтобы не поворачивать рычаги 10 больше, чем на 180° - за 1 оборот маховичка 17, производится поворот на 9 200, 61/200, 53/200 и т.д. Следующий поворот маховичка, повторяя те же движения, добавляет те же доли оборотов, давая таким образом 9/100, 61/100 и т.д.

Несмотря на большое количество шестерен в предлагаемой делительной головке на точность деления, мертвый ход в зацеплении и неточность зацепления будут влиять в небольшой степени.

Действительно, если мертвый ход и неточности в зацеплении шестерни 3 будут сказываться непосредственно, то уже неточности шестерен 9а, 9b… будут передаваться уменьшенными в отношении передаточного числа шестерни 3, неточности в планетарной передаче - дополнительно уменьшенными в сто раз, далее - уменьшенными в десять тысяч раз и т.д. Поэтому шестерни передач должны быть выполнены точно (желательна шлифовка зуба); остальные передачи могут быть менее точными.

Кинематическая схема делительной головки может выполняться в самых различных вариантах. Так например, количество зубцов на делительных и делений на стопорных дисках может быть и иным, большим или меньшим 200, передаточное число планетарной передачи также может быть другим; кроме того планетарные механизмы могут быть выполнены не на общем валу, а на различных.

При снабжении делительной головки механизмом для поворота рычагов на угол до 360° возможно производить деление за один полный оборот рукоятки.

Делительная головка, отличающаяся применением ряда последовательно расположенных и связанных планетарными передачами делительных дисков 5а, 5b 5с… с одинаковым или разным числом зубцов, получающих каждый поворот на требуемый угол при помощи рычагов 21а, 21b, 21с… и эксцентриков 20а, 20b, 20с… с разными эксцентриситетами, заклиненных на общем валу, снабженном маховичком 13, и стопорных дисков 4a, 4b, 4с…, жестко связанных с делительными дисками 5а, 5b, 5с…, освобождаемых от пружинных стопоров 6а, 6b, 6с… при делении путем перемещения вала 2, на которых надеты диски, при помощи червячной передачи 17 и 18 от кулачка шестерни 15 одновременно с поворотам маховичка 13.