МЕХАНИЗМ С ПРЕРЫВИСТЫМ ДВИЖЕНИЕМ ВЫХОДНОГО ЗВЕНА
MECHANISM WITH INTERMITTENT MOTION OF OUTPUT LINK

Предлагаемое изобретение относится к механизмам периодического поворотного перемещения, применяемым преимущественно для выполнения вспомогательных операций при работе машин и устройств. Выходное (ведомое) звено поворотного механизма должно получать периодическое перемещение в одном направлении и быть неподвижным в течение заданного интервала времени. В соответствии с этим кинематический цикл поворотного механизма включает два интервала: перемещения и останова или выстоя. Такие механизмы широко используются в металлообрабатывающих станках, в составе оборудования электровакуумного производства, в жестяно-баночном и прессовом производствах, в машинах технологических линий химических, пищевых, рыбообрабатывающих производств и др.
Известен кулачковый поворотный механизм с фиксирующим устройством технологического стола (Артоболевский С.И. Теория механизмов и машин. М.: Высшая школа, 1968. - С.364 (см. стр.264)).
Основным недостатком таких механизмов являются их возможность эффективно работать лишь с большим числом позиций, т.е. с большим числом выстоев технологической карусели (до 48 выстоев и выше), и сложность изготовления рабочих профилей кулачков.
Известен также зубчатый механизм движения с остановками, ведомое колесо которого имеет неполный зубчатый венец с разрывом, т.е. участок, не имеющий зубьев, при этом ведомое колесо во время отсутствия его зацепления с ведущим колесом фиксируется роликом, смонтированным на подпружиненном коромысле, за два оборота ведущего колеса ведомое колесо совершает один оборот с остановкой (Кожевников С.Н. и др. Механизмы. Справочник. М.: Машиностроение, 1976. - 784 с.; см. стр.481, рис.7.109). Данный зубчатый механизм движения выходного звена с остановками является прототипом предлагаемого механизма с прерывистым движением выходного звена.
к
Основным недостатком прототипа являются завышенные (неоправданные) энергозатраты на осуществление вращательного движения ведомого зубчатого колеса, поскольку в периоде кинематического цикла, равного времени одного оборота ведомого колеса, ведущее колесо совершает два полных оборота. Вращающиеся карусели (столы) многих технологических машин работают, совершая 2-4 и более выстоев в интервале одного оборота карусели. При использовании такого механизма в качестве привода технологической карусели с несколькими выстоями можно видеть насколько должна вырасти частота вращения ведущего колеса и количество полных оборотов карусели, жестко связанной с ведомым колесом. Например, имеем: число выстоев карусели m=4. Тогда число оборотов ведущего колеса составит n=8, а количество полных оборотов карусели будет равно n=4, поскольку каждый выстой приходится на один оборот карусели.
Задачей настоящего изобретения является совершенствование конструкции механизма прерывистого движения карусели и снижение энергозатрат на его работу.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в механизме с прерывистым движением выходного звена, выполненном в виде кинематической цепи, содержащей ведущее зубчатое колесо, укрепленное на валу привода, ведомое зубчатое колесо для периодического сопряжения с ведущим, жестко и соосно связанное с выходным звеном в виде технологической карусели прерывистого движения, подпружиненный роликовый фиксатор для выдерживания карусели в неподвижном положении при выстоях, и стойки, ведущее зубчатое колесо не имеет зубьев на двух участках его венца, смещенных один относительно другого на 180°, при этом диаметр делительной окружности ведущего зубчатого колеса соответствует выражению
,
1
где D - диаметр делительной окружности ведущего зубчатого колеса;
2
D - диаметр делительной окружности ведомого зубчатого колеса;
S - длина дуги делительной окружности ведущего зубчатого колеса на каждом из участков, не имеющем зубьев.
Число подпружиненных роликовых фиксаторов соответствует числу выстоев карусели в интервале ее поворота на 360°, при этом каждый фиксатор содержит сопряженный с каруселью толкатель, снабженный роликом и силовым упругим элементом, при отсутствии зацепления ведущего и ведомого зубчатых колес фиксаторы занимают положение по прямой, проходящей через центры вращения обоих колес.
Механизм снабжен жестко укрепленным на стойке фигурным копиром для последовательного взаимодействия с ним роликов подпружиненных фиксаторов, копир установлен на продолжении линии центров ведущего и ведомого зубчатых колес.
Выполнение кинематической цепи предлагаемого механизма в виде ведущего зубчатого колеса, укрепленного на валу привода, ведомого колеса, сопряженного с ведущим, жестко и соосно связанного с выходным звеном, выполненным в виде технологической карусели, имеет свои преимущества, которые достигаются в результате следующих конструктивных особенностей механизма:
- выполнение ведущего колеса с двумя разрывами зубьев (с двумя участками, не имеющими зубьев) позволяет при непрерывном вращении ведущего колеса обеспечивать выстой ведомого колеса и жестко связанной с ним технологической карусели. Технологическая карусель будет дважды выстаивать в периоде ее полного оборота, при этом во время одного выстоя на карусель может подаваться объект обработки, а во время другого выстоя выводится из карусели;
1
2
1
2
1
2
- зубчатые колеса имеют разные диаметры делительных окружностей. Диаметр D делительной окружности ведущего колеса больше диаметра D ведомого колеса на величину . Следовательно, длина делительной окружности ведущего колеса больше длины окружности ведомого на величину 2·S, поскольку πD=πD+2·S. Ведущее зубчатое колесо имеет два участка, смещенных один относительно другого на 180°, на которых отсутствуют зубья. При работе механизма эти участки поочередно исключают взаимодействие ведущего и ведомого колес, обеспечивая выстой ведомого колеса. При неравенстве диаметров делительных окружностей ведущего и ведомого колес D>D колеса имеют одинаковое число зубьев одного модуля.
Для гарантированного выстоя ведомого зубчатого колеса и жестко связанной с ним карусели при отсутствии зацепления колес карусель снабжена подпружиненными роликовыми фиксаторами. Конструкция фиксатора проста, компактна, технологична.
Фигурный копир является общим конструктивным элементом для обоих роликовых фиксаторов, которые исключают поворот технологической карусели при отсутствии зацепления колес.
Заявляемый механизм отличается от прототипа конструктивными элементами, связью между элементами, формой выполнения взаимного расположения элементов. Эти отличия совершенствуют конструкцию и работу механизма с прерывистым движением выходного звена.
Предлагаемый механизм поясняется чертежами. На фиг.1 представлена кинематическая схема механизма; на фиг.2 - роликовый фиксатор в сопряжении с фигурным копиром.
Механизм с прерывистым движением выходного звена содержит ведущее зубчатое колесо 1, укрепленное на валу привода 2, ведомое зубчатое колесо 3, сопряженное с ведущим, жестко и соосно связанное с выходным звеном 4, выполненным в виде технологической карусели, подпружиненные роликовые фиксаторы 5 и 6 с общим фигурным копиром 7 для выдерживания карусели в неподвижном положении при выстоях и стойку 8.
Зубчатые колеса 1 и 3 имеют разные диаметры делительных окружностей. Ведущее колесо 1 не имеет зубьев на участках 9 и 10 его венца, смещенных один относительно другого на 180°, при этом длина делительной окружности ведущего колеса больше длины делительной окружности ведомого на величину 2·S. Здесь S - длина дуги делительной окружности ведущего зубчатого колеса на каждом из участков, не имеющем зубьев.
Подпружиненные роликовые фиксаторы 5 и 6 выполнены адекватными, их количество соответствует числу выстоев карусели 4 в интервале ее поворота на 360. Каждый фиксатор содержит сопряженный с каруселью толкатель 11, снабженный роликом 12 и силовым упругим элементом 13, выполненным в виде пружины сжатия. При отсутствии зацепления ведущего и ведомого зубчатых колес 1 и 3 фиксаторы занимают положение на прямой, проходящей через центры вращения обоих колес, т.е. занимают на карусели радиальное положение.
Фигурный копир 7 для взаимодействия с роликами 12 фиксаторов 5 и 6 имеет симметричную рабочую поверхность 14 (фиг.2), он укреплен на опорной площадке 15, жестко связанной со стойкой 8. Положение копира совпадает с продолжением линии центров ведущего и ведомого зубчатых колес, т.е. соответствует положению фиксаторов в моменты выстоев карусели. Копир 7 является общим для фиксаторов 5 и 6.
Подпружиненные роликовые фиксаторы 5 и 6 и фигурный копир 7, имеющий симметричную рабочую поверхность 14, в сочетании выполняют две функции: уменьшают величину удара в моменты окончания и начала зацепления колес 1 и 3 и обеспечивают выстаивание карусели при отсутствии зацепления ведущего и ведомого колес.
Ведомое зубчатое колесо и карусель укреплены на общей вертикальной оси 16. Кроме того, технологическая карусель сопряжена с шарикоподшипниками, размещенными в кольцевой обойме 17. В карусели выполнено фигурное сквозное отверстие 18 для упрощения монтажа и наладки механизма.
Механизм с прерывистым движением выходного звена работает следующим образом.
При работе привода 2 вращение ведущего зубчатого колеса 1 преобразуется в прерывистое движение ведомого зубчатого колеса 3 и жестко связанной с ним карусели 4. В интервалах зацепления колес ведомое колесо и карусель совершают поворотное движение с постоянной скоростью, а после выхода колес из зацепления, когда участок 9 или 10 ведущего колеса оказывается на линии центров обоих колес, ведомое колесо и карусель выстаивают.
В интервале выстоя карусели толкатель 11 соответствующего фиксатора обеспечивает сопряжение ролика 12 с рабочим профилем 14 копира 7 по минимальному радиусу-вектору, при этом, поскольку копир имеет симметричную рабочую поверхность 14 (фиг.2), обеспечивается выстой карусели до момента последующего зацепления колес. Таким образом, исключается самопроизвольный поворот выходного звена - технологической карусели при отсутствии движущего момента от ведущего зубчатого колеса. В интервалах выстоев на карусели выполняются технологические операции, при этом объекты обработки подвергаются воздействию рабочих органов, занимающих в позициях (вне карусели) фиксированные положения.
По окончании выстоя, т.е. в момент начала зацепления колес 1 и 3, ролик 12 фиксатора перестает взаимодействовать с рабочим профилем 14 фигурного копира 7 и в интервале поворота карусели на 360° зависает в нижнем положении. После поворота ведомого зубчатого колеса на 180° аналогичным образом срабатывает другой роликовый фиксатор.
Предложенное конструктивное выполнение механизма с прерывистым движением выходного звена расширяет технологичные возможности его использования и снижает энергозатраты на осуществление процесса.