Программное коммутационное устройство Советский патент 1980 года по МПК H01H3/42 H01H25/00 

(54) ПРОГРАММНОЕ КОММУТАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО

1

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в станках с программным управлением, устройствах для прецизионного автоматического позиционирования объектов и испытательных стендах в качестве датчика положения позиционных следящих систем.

Известно программное коммутационное устройство, содержащее расположенные на корпусе вал и кулачок, который с одной стороны кинематически связан с валом, а с другой стороны связан с микровыключателями. Вал выполнен в виде ходового винта с продольными щлицами, на который надета гайка, соединяющаяся с помощью щтифта с продольным направляющим вырезом в корпусе. Кулачок соединен с гайкой с помощью подщипника и со щлицами винта с помощью выступов.

При вращении вала гайка движется по ходовому винту вместе с кулачком. Кулачок при своем движении нажимает на приводные элементы микровыключателей, сигналы с которых соответствуют определенным угловым положениям вала 1.

Известно также программное коммутационное устройство, содержащее установленные в корпусе основной и промежуточный валы, кинематически связанные между собой, микровыключатели, неподвижно закрепленные в корпусе и кулачки, соединенные с приводными элементами микровыключателей посредством толкателей, на промежуточном валу подвижно установлен барабан с отверстиями на его боковой поверхности, внутри барабана в плоскости симметрии каждого микровыключателя жестко на валу закреплены диски с пазами, а кулачки

10 с закрепленными на них роликами установлены подвижно на оси, параллельной промежуточному в тех же плоскостях, каждая из которых одновременно является плоскостью/-вращения одного из дисков, отверстия барабана расположены по одному в плоскости вращения каждого диска, а размеры отверстий барабана соответствуют размерам пазов дисков и роликов, закрепленных на кyлaчкaxC2J,

Однако устройство характеризуется сложностью конструкции устройства и его больщими габаритами. Сложность устройства обусловлена наличием двух раздельных повыщающих передач с разными передаточными отнощениями: одной от основного вала к промежуточному, второй - от основного вала к барабану, а также необходимостью установки барабана на подшипниках, надетых на промежуточный вал. Кроме того, велик момент сопротивления вращению промежуточного вала. Величина указанного момента зависит от размеров углублений, образуемых отверстиями в боковой поверхности барабана и поверхностью дисков на пути перемещения роликов кулачков. Размеры этих углублений зависят от толщины листового материала, из которого изго- ю товлен барабан и от зазора между поверхностью диска и барабана.

Целью изобретения является упрощение конструкции устройства, уменьщение его габаритных размеров и снижение момента сопротивления на промежуточном валу.

Указанная цель достигается тем, что в программном коммутационном устройстве, содержащем установленные в корпусе основной и промежуточный валы, кинемати- ю чески связанные между собой, микровыключатели, иеподвижно закрепленные в корпусе, и подпружиненные кулачки, соединенные с приводными элементами микровыключателей посредством толкателей, на промежуточном валу установлен барабан с отверстиями на его боковой поверхнос1и, внутри барабана в плоскости симметрии каждого микровыключателя жестко на валу закреплены диски с пазами, а кулачки с закрепленными на них роликами установлены подвижно на оси, зо параллельной промежуточному валу в тех же плоскостях, каждая из которых одновременно является плоскостью вращения одного из дисков, отверстия барабана расположены по одному в плоскости вращения каждого диска, а размеры отверстий барабана соответствуют размерам пазов дисков и роликов, закрепленных на кулачках, устройство снабжено парой зубчатых дисков, закрепленных на промежуточном валу, а барабан установлен свободно и эксцентрич- до но относительно промежуточного вала и отверстия на его боковой поверхности расположены по периферии, в них входят зубцы указанных дисков, которые прижаты в радиальном направлении к боковой поверхности барабана роликами.

При свободной установке барабана, представляющего собой открытьш с обеих сторон полый цилиндр без днищ, относительно оси промежуточного вала эксцентрично этой оси исключается необходимость в подщипни- 50 ках и других элементах конструкции, обеспечивающих свободу вращения барабана относительно промежуточного вала и удержание его в осевом направлении.

Непосредственное соединение барабана с промежуточным валом передачей с внут- 5 ренним зацеплением исключает необходимость передачи на ускорение от основного вала к барабану. В предлагаемом устройст748536

ве достаточно иметь на основном валу лищь одно зубчатое колесо для передачи движения к промежуточному валу.

Указанные признаки позволяют упростить конструкцию и уменьщить габаритные размеры устройства.

Эксцентричная установка барабана относительно оси промежуточного вала с прижимом барабана в радиальном направлении до упора в элементах передачи с внутренним зацеплением позволяет уменьщить до минимума (даже до нуля) зазор между внутренней поверхностью барабана и дисками, уменьщив тем самьш величину углублений, образуемых отверстиями в боковой поверхности барабана и поверхностью дисков на пути перемещения роликов кулачков, что, в свою очередь, снижает момент сопротивления вращению промежуточного вала.

На фиг. 1 и 2 схематически представлено предлагаемое программное коммутационное устройство.

В корпусе 1 подвижно установлены основной вал 2 и промежуточный вал 3. На основном валу закреплено зубчатое колесо 4. На промежуточном валу 3 закреплена щестерня 5, соединенная с зубчатым колесом 4, диски 6 с пазами 7 (фиг. 2) и зубчатые диски 8. Поверх дисков 6 установлен свободно (без опор) барабан 9 с отверстиями 10 и отверстиями 11 краевой перфорации. Краевая перфорация находится в зацеплении с зубцами 12 зубчатых дисков 8, а отверстия 10 располагаются по одному напротив каждого диска 6, симметрично относительно плоскости его врагцения. На корпусе Густановлен ряд микровыключателей. 13, число которых равно числу дисков 6, а расположены микровыключатели таким образом, что приводной элемент 14 каждого из них располагается в плоскости вращения соответствующего диска 6. На подшипниках 15 оси 16, закрепленной в корпусе 1 параллельно промежуточному валу 3, установлены кулачки 17. Каждый кулачок также расположен в плоскости вращения соответствующего диска 6 и снабжен роликом 18. Пружина 19 удерживает кулачок 17 в положениях, при которых ролик 18 прижат к боковой поверхности барабана 9, а 6apa6aif в свою очередь - к зубчатым дискам 8, или к поверхности диска 6, если под роликом 18 оказывается отверстие 10. Профиль кулачка 17 выполнен в виде сектора двумя радиусами R1 и R2 с центром на оси 16. Место соединения профилей, выполненных радиусом R1 и R2 образует ступеньку 20. Между приводным элементом 14 каждого микровыключателя 13 и соответствующим кулачком 17 расположен толкатель 21. Толкатель 21 шарниром 22 соединен с кронщтейном 23 и имеет ролик 24, опирающийся на поверхность кулачка 17. Толкатель 21 имеет регулировочный винт 25 и вырез 26. Кронштейн 23 соединен с корпусом посредством направляющей 27, регулировочного винта 28 и закреплен ринтом 29. Боковая поверхность барабана 9, выполненная в виде сменного полого тонкостенного цнлиндра прижата роликами 18 в радиальном направлении к поверхности зубчатых дисков 8, и зубцами 12 удерживает барабан 9 от перемещений в осевом направлении. Шестерня 5 выполнена разрезной и имеет люфтовыбирающую пружину 30. Программное коммутационное устройство работает следующим образом. При вращении основного вала 2 между промежуточным валом 3 и барабаном 9 возникает относительное угловое перемещение и соответственно перемещение отверстий 10 барабана 9 относительно пазов 7 диска 6. Числа зубцов зубчатых дисков 8 и отверстий 11-краевой перфорации барабана 9 подобраны так, чтобы при заданном значении передаточного отношения от основного вала 2 к промежуточному валу 3, на всем рабочем диапазоне поворота основного вала происходило бы лишь однократное совпадение отверстий 10 с соответствуюшими пазами 7. При вращении основного вала против часовой стрелки (фиг. 2), диски 6 и барабан 9 вращаются по часовой стрелке, ролики 18 катятся по боковой поверхности барабана 9, препятствующей западанию роликов 18 в пазы 7 дисков 6, попадая на каждом обороте барабана 9 в отверстия 10, опираясь при этом на поверхность дисков 6. При совпадении одного из отверстий барабана 9 с пазами 7 в диске 6, под действием пружины 19 ролик 18 кулачка 17, находящегося в положении I входит в зацепление с пазом диска 6 и, перемещаясь вместе с ним, перебрасывается с одной стороны барабана на другую в положение II. При перемещении кулачка 17 из положения I в положение II ролик 24 толкателя 21 переходит с профиля кулачка 17 радиуса R1 на профиль кулачка 17 радиуса Р2, проходя при этом ступеньку 20, заставляет толкатель 21 нажать на приводной элемент 14 микровыключателя 13, вызывая срабатывание последнего. Микровыключатель 13, срабатывая, выдает сигнал о достижении основным валом 2 заданного положения. При вращении основного вала 2 и соответственно дисков 6 и барабана 9 в другую сторону, кулачки 17 при совпадении отверстий 10 с пазами 7 переводятся из положения II в положение I, по пути вызывая срабатывание мйкровыключателей 13. Смена программе значений задаваемых положений основного вала, производится заменой барабана 9 и угловым перемещением дисков 6 на промежуточном валу 3. Точное согласование положений основного вала 2 с моментами срабатывания микровыключателей 13 производится перемещением кронщтейна 23 по направляющей 27 при отпущенном винте 29 с помощью регулировочного винта 28. Эффективность применения программных коммутационных устройств со свободным барабаном заключается в следующем: упрощается конструкция устройства за счет исключения передачи на ускорение оси основного вала к барабану, подшипников и других деталей, обеспечивающих свободу вращения барабана относительно промежуточного вала; уменьщаются габаритные размеры устройства за счет упрощения конструкции; уменьщается момент сопротивления движению на промежуточном валу и соответственно на основном валу за счет уменьщения зазора между дисками и барабаном в зоне их взаимодействия с ролика.ми кулачков; при использовании устройства для задания прямолинейных координат положения подвижного органа упрощается его конструкция за счет исключения зубчатой рейки и щестерни для передачи движения от подвижного органа к барабану. Формула изобретения Программное коммутационное устройство, содержащее установленные в корпусе основной и промежуточный валы, кинематически связанные между собой, микровыключатели, неподвижно закрепленные в корпусе, и подпружиненные кулачки, соединенные с приводными элементами микровыключателей посредством толкателей, на промежуточном валу подвижно установлен барабан с отверстиями на его боковой поверхности, внутри барабана в плоскости симметрии каждого микровыключателя жестко на валу закреплены диски с пазами, а кулачки с закрепленными на них роликами установлены подвижно на оси, параллельной промежуточному валу, в тех же плоскостях, каждая из которых одновременно является плоскостью вращения одного из дисков, отверстия барабана расположены по одному в плоскости вращения каждого диска, а размеры отверстий барабана сосРгветствуют размерам пазов дисков и роликов, закрепленных на кулачках, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции, уменьшения габаритов и снижения момента на валу, устройство снабжено парой зубчатых дисков, закрепленных на промежуточном валу, а барабан установлен свободно и эксцентрично относительно промежуточного вала и отверстия на его боковой поверхности расположены по периферии, в них входят зубцы указанных дисков, которые прижаты в радиальном направлении к боковой поверхности барабана роликами. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент Франции № 2135298, кл. Н 01 Н 13/00, 1973. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2308399/24-07, кл. Н 01 П 3/42, 04.01.76.