Программное коммутационное устройство Советский патент 1980 года по МПК H01H43/06 H01H3/42 H01H25/00 

Изобретение относится к области приборостроения и -может быть использоиано в.станках с программным управлением, устройствах для прецизионного автоматического позиционирования объектов и испытательных стендах в качестве датчика позиционньк следяпдих систем. Известно программное коммутационное устройство, содержащее располо; женные в 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 про дольньми шлицами, на который одета гайка, соединяющаяся с помощью штифта с продольным направляющим вырезом в корпусе. Кулачок соединен с гайкой с помощью подшипника и со шлицами 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 соответству ют определенным угловым положениям вала (1). Описанное устройство имеет следующие недостатки: не обеспечивает выдачи информации в любых положениях вала, а именно в промежутках между положениями, определяемыми срабатыванием соседних микровыключателей, т.к. величина этих промежутков определяется минимальным расстоянием, на котором конструктивно возможно разместить приводные элементы соседних микровыключателёй на пути движения кулачка. Не обеспечивает выдачи информации о знаке рассогласования действительного положения вала с положением, определяемым срабатыванием соответствующего микровыключателя. Известно также регулируемое программное коммутационное устройство состоящее из основного и промежуточ- кого валов, установленных в корпусе устройства. Основной вал с промежуточным соединен червячной передачей На промежуточном валу установлен ряд кулачков, каждый из которых имеет выступ. Между приводным элементом каждого микровыключателя и соответствующим кулачком расположен толкатель . Толкатель шарниром соединен с корпусом устройства и имеет ролик опирающийся на поверхность кулачка. Устройство имеет средства для изменения положений основного вада, при которых происходит срабатывание микровыключателей: промежуточный вал имеет палец, а кулачок выполнен в виде шайбы с центральным отверстием под промежуточный вал и с отверстиями, которыми кулачок соединяется с пальцем под действием пружины. Кро-. ме того, ролик толкателя установлен на каретке, которая соединена с толкателем направляющей и регулировочным винтом. Тикровыключатели жестко установлены на корпусе устройства в один ряд. В процессе работы устройства вращение основного вала через червячную пару передается на промежуточный вал и, в зависимости от.угла поворота промежуточного вала, кулачки через толкатели нажимают на приводные элементы микровыключателей, вызывая срабатывание последних. Электрические сигналы микррвыключа/гелей в момент их срабатывания определяют положения основного вала. Недостатком устройства является его низкая точность, обусловленная тем, что основной вал соединен с промежуточным понижающей передачей. Это устройство может быть использовано в системе автоматического управления положением основного вала только в качестве датчика грубого отсчета. Целью настоящего изобретения является устранение указанного недостатка, а именно повышение точности работы устройства при получении информации о положении основного вала, а также расширение его функциональнызt возможностей, заключающееся в обеспечении возможности его применения в качестве точного датчика положения основного вала в необходимости рабочем диапазоне вращения-. Указанная цель достигается тем, что в программном .коммутационном устройстве, содержащем установленные в корпусе основной и промежуточный валы, кинематически связанные между собой, микровыключатели, подвижно закрепленные на корпусе и кулачки, соединенные с приводными;элементами микровыключателей -посредством толкателей, в нем на- промежуточном валу неподвижно установлен барабан с отверстиями на его боковой поверхности. внутри барабана в Аослоети симметри казадого микровыключателя, жестко на валу закрепл.ены диски с пазами, а кулачки с закрепленными на них роли ками установлены в тех же плоскостях, каждая из которых одновременно является плоскостью вращения одного из дисков подвижно на оси, параллел ной промежуточному валу, отверстия барабана расположены по одному в плоскости вращения каждого диска и размеры отверстий барабана соответствуют размерам пазов дисков и роликов, закрепленных на кулачках, приче основной вал с промежуточным валом и с барабаном соединены раздельно повьшающимй передачами с разными передаточными отношениями. Чем больше передаточное отношение в повышающей передаче от основного вала к промежуточному, тем выше може быть получена точность зависимости положения основного вала от момента срабатывания соответствующего микровыключателя. Избежать многократного срабатывания мик ювыключатепей, при вращении основного вала в необходимом рабочем диапазоне, позволяет барабан, боковая поверхность которого практически постоянно разделяет ро лик кулачка и диск, пе позволяя роли ку войти в зацепление с пазом диска Срабтывание микровыключателя становится возможным лишь один раз на все диапазоне вращения основного вала, когда отверстие боковой поверхности барабана совпадает с пазом диска,чт обеспечивается выбором чи:ел зубцов зубчатых колес, и размеров конструктивных злементов устройства. При вра щении вала в одном направлении от этого положения, определенные контакты микровыключателя остаются замкнутыми, а в другом разомкнутыми, что дает информацию о знаке рассогласования действительного положения вала с заданным. На фиг.1 и 2 представлен схематический чертеж предлагаемого программного коммутационного устройства. В корпусе 1 (показан условно) подвижно установлены основной вал 2 и промежуточный вал 3, На промежуточном валу 3 подвижно, на подшипниках А, установлен барабан 5, состоящий из боковой поверхности 6 и двух днищ 7« На основном валу 2 закреплены зубчатые колеса 8 и 9, соединенные с шестернями 10 и 1 1 . Пестерня Ю закреплена на промежуточном валу 3, Шестерня 11 закреплена на днище 7 барабана 5. На промежуточном валу 3 с помощью зажимов 12 с винтами 13 закреплены диски 14 равноотстоящие один от другого, с пазами 15. В боковой поверхности 6 барабана 5 имеются отверстия 16, расположенные по одному напротив каждого диска 14, симметрично относительно плоскости его вращения. На корпусе 1 установлен ряд микровыключателей 17, число которых равно числу дисков 14, а расположены микровыключатели таким образом, что приводной элемент 18 каждого из них располагается в плоскости вращения соответствующего диска 14. На подшипниках 19 оси 20, закрепленной в корпусе 1 параллельно промежуточному валу 3, установлены кулачки 21. Каждьй кулачок 21 также расположен в плоскости враще.ния соответствующего диска 14 и снабжен роликом 22. Пружина 23 удерживает кулачок 21 в положениях, при которых ролик 22 прижат к боковой поверхности 6 барабана 5 или к поверхности диска 14, если под роликом 22 оказывается отверстие 16. Профиль кулачка 21 выполнен в виде сектора двумя радиусами R 1 и R 2 с центром на оси 20. Место соединения профилей, выполненных радиусами RI и R2 образует ступеньку 24. Между приводным элементом 18 каждого микровыключателя 1 7 и соответствующим кулачком 21 расположен толкатель 25. Толкатель , 25 шарниром 26 соединен с кронштейом 27 и имеет ролик 28, опирающийся на поверхность кулачка 21 под ействием приводного элемента 18 икровыключателя 17. Толкатель 25 меет регулировочный винт 29 и вырез 0. Кронштейн 27 соединен с корпусом I посредством направляющей 31, реулировочного винта 32 и закреплен интом 33, Боковая поверхность 6 арабана 5 выполнена в. виде сменной истовой детали, закрепленной на нищах 7 (элементы крепления не поазаны). Шестерня 10 выполнена разезиой и имеет люфтовыбирающую пружиу 34. Размеры зубчатых колес 8 и 9 о много раз превышают размеры ше- терен 10 и II, а передаточное отноение от основного вала 2 к промеуточному валу 3 не равно передаточному отношению от основного вала 2 к барабану 5. Коммутационный блок работает следующим образом. При вращении основного вала 2, вследствие неравенства передаточных отношений от основного вала 2 к промежуточному валу 3 и к барабану 5, между промежуточным валом 3 и барабаном 5 возникает относительное уг-, лЬвое перемещение и, соответственно перемещение отверстий 16, в боковой поверхности 6 барабана 5 относительно пазов диска 15, Числа зубцов зубчатых колес подобраны так, чтобы при заданном значении передаточного отношения от основного вала 2 к промежуточному валу 3, на всем рабочем диапазоне поворота основного вала 2 происходило бы лишь однократное совпадение отверстий 16 с соответствую . щими пазами 15. При вращении основного вала проти часовой стрелки (фиг.2, диски 14 и барабан 5 вращаются по часовой стре ке, ролики 22 катятся по боковой поверхности 6 барабана 5, препятствующей западанию роликов 22 в пазы 15 дисков 14, попадая на каждом обороте барабана 5 в отверстия 16, опираясь, при этом,на поверхность дисков 14. При совпадении одного из отверстий 1 барабана 5 с пазом 15 в диске 14, под действием пружины 23 ролик 22 кулачка 21, находяще-ося в положении 1, входит в зацепление с пазом 15 диска 14 и перемещаясь вместе с ним, перебрасывается с одной стороны бара бана 5 на другую в положение П, При перемещении кулачка 21 из положения в положение rt ролик 28 толкателя 25 переходит с профиля кулачка радиуса 1 на профиль кулачка радиуса R2, проходя при этом ступеньку 24, заста ляет толкатель 25 нажать на приводной i элемент 18 микровыключателя 17, вызывая срабатывание последнего, МикровыключателБ 17, срабатывая, вьщает сигнал о достижении основным валом 2 заданного положения. При вращении основного вала 2 и. Соответственно, дисков 14 и барабана 5 в другую сторону, кулачки 21, при совпадении отверстий 16 с пазами 15 6.6 будут переводится из положения П в положение 1, по пути вызывая срабатывание микровыключателей 17, аналогич но описанному выше. Смена программы значений задаваемых положений основного вала 2, производится заменой бокЪвой поверхности 6 барабана 5 и угловым перемещением дисков 14 на промежуточном валу 3, при отпущенных предварительно винтах 13 зажимов 12. Точное согласование положений основного вала 2 с моментами срабатывания микровыключателей 17 производится перемещением кронштейна 27 по направляющей 31 при отпущенном винте 33 с помощью регулировочного винта 32. Эффективность применения коммутационных блоков заключается в следующем:1. Повышается точность выдачи информации о положении основного вала по сравнению с уже известными устройствами за счет применения повы91ающей передачи и исключения многократных срабатываний микровыключателей на два-три порядка по сравнению с точностью прототипа, 2.Обеспечивается выдача информации о знаке рассогласования действительного положения основного вала относительно заданного положения навеем диапазоне перемещений основного вала с помощью только одного точного канала информации (без канала грубого отсчета) . 3,Положение основного вала, соответствующее моменту срабатывания одного из микровыключателей, при вращении вала в прямом направлении незначительно отличается от его положения. соответствующего срабатыванию этого же микровыключателя при вращении вала в обратном направлении что позволяет задавать, практически, .одни и те же положения основному валу при подходе к нему с разных направлений с помощью одного микровыкпючателя, 4. Шестерни коммутационного блока могут быть соединены не с зубчатыми колесами вала, а с зубчатыми рейками подвижного органа, тем самьш обеспечивая возможность задания прямолинейных координат положения подвижного органа.

ffollA

31 32

ПРОГРАММНОЕ KOMMYTAIWOHHOE УСТРОЙСТВО, содержащее, установленные в корпусе основной и промежуточный валы, кинематически связанные между собой микровьжлючатели, неподвижно закрепленные на корпусе и кулачки, соединенные с приводными элементами микровыключателей посредством толкателей, отличающееся тем, что, с целью повьппения точности и расширения функциональных возможностей устройств,а, в нем 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 в тех же плоскостях, каждая из которых одновременно является плоскостью вращения одного из дисков, подвижно на оси, параллельной промежуточному валу, отверстия барабана расположены по одному в плоскости вращения каждого диска,.и размеры от верстий барабана соответствуют разi мерам пазов дисков и роликов, закрепленных на кулачках, причем ос(Л новной вал с промежуточным валом и С барабаном соединены раздельно повышающими передачами с разными переда§ точными отношениями. sl 00 sj -s4 Од

фиг. 2

25

М2Ч