УСТРОЙСТВО ПОВОРОТА ОСИ НА ЗАДАННЫЙ УГОЛ
ROTATION DEVICE OF AXIS THROUGH SPECIFIED ANGLE

Изобретение относится к механическим передачам и может быть использовано для поворота вращающейся оси на заданный угол.
Известно поворотное механическое устройство, предназначенное для точного поворота на заданный произвольный угол (патент RU №2188350, F16H 1/00, 25/06).
Поворотное механическое устройство содержит платформу, жесткое зубчатое колесо, гибкое зубчатое колесо, упорный шарикоподшипник, шаговый двигатель, втулку, телескопическое устройство и два нажимных ролика генератора волн. Платформа установлена на жестком зубчатом колесе и опирается на упорный шарикоподшипник. Гибкое зубчатое колесо крепится на основании. На фланце внутри гибкого колеса установлен шаговый двигатель, на валу которого жестко посажена втулка, связанная телескопическим устройством с нажимными роликами генератора волн, которые, в свою очередь, поджимаются пружинами в радиальном направлении.
Недостатками данной передачи являются:
- достаточно большое число передаточных звеньев, что выражается в медленном повороте платформы, которое не всегда приемлемо при практическом использовании;
- угол поворота платформы зависит от длительности работы шагового двигателя.
Задача заключается в том, что необходимо обеспечить периодический с заданным постоянным угловым шагом поворот оси.
Поставленная задача решается устройством поворота оси на заданный угол, содержащим закрепленные на несущей конструкции электромагнит с подпружиненным подвижным штоком, кронштейн с качающимся коромыслом, один конец которого шарнирно соединен со штоком электромагнита, а второй выполнен с продольным открытым пазом, и блок вращения, состоящий из корпуса, установленной в нем с возможностью вращения оси, плоской спиральной пружины, надетой на ось, внутренний и наружный концы которой закреплены соответственно на оси и корпусе. На одном конце оси имеется стопор, а на другом установлен храповик, имеющий зубья на торцовых поверхностях, причем зубья одной торцовой поверхности смещены на полшага относительно зубьев противоположной торцовой поверхности и имеют возможность зацепления с открытым продольным пазом коромысла. На оси установлены с возможностью сброса изделия. Конец оси выполнен с профилем, имеющим возможность совмещения с имеющимся профилем в отверстии изделия. Корпус блока вращения выполнен в виде цилиндрического стакана с крышкой, при этом в днище стакана и крышке имеются соосные отверстия. Вращающаяся ось установлена на шарикоподшипниках, размещенных в соосных отверстиях корпуса. Кронштейн с коромыслом установлены на электромагните.
Выполнение устройства в виде закрепленных на несущей конструкции электромагнита, блока вращения и кронштейна с качающимся коромыслом, один конец которого шарнирно соединен с подпружиненным штоком электромагнита, а другой находится в зацеплении с зубом храповика, позволяет при включении электромагнита переместить шток и повернуть коромысло относительно точки шарнирного соединения коромысла с кронштейном, при этом другой конец коромысла выходит из зацепления с зубом, расположенным на одной из торцовых поверхностей храповика. Храповик с осью под действием взведенной плоской спиральной пружины поворачивается на угол, при котором конец коромысла входит в зацепление с зубом, расположенным на противоположной торцовой поверхности храповика. При отключении электромагнита подпружиненный шток и коромысло возвращаются в исходное положение, а храповик поворачивается на угол, при котором конец коромысла вступает в зацепление с зубом, расположенным на другой торцовой поверхности храповика.
Наличие стопора предотвращает сход с оси подвижно установленных на ней изделий в исходном состоянии. При повороте оси на заданный угол, когда профиль оси со стопором совмещается с профилем отверстия в изделии, изделие может сходить с оси, при этом на оси остается последующее изделие, у которого при данном угловом положении оси отверстие не совпадает с профилем оси со стопором.
На чертеже показана конструкция устройства поворота оси на заданный угол.
Устройство состоит из следующих составных частей, закрепленных на несущей конструкции 1:
а) электромагнита 2 с подпружиненным штоком 3,
б) кронштейна 4 с качающимся коромыслом 5,
в) блока вращения 6, состоящего из корпуса 7, оси 8, шарикоподшипников 9, плоской спиральной пружины 10, храповика 11 и стопора 12.
На оси 8 установлены подвижно изделия 13.
Работает устройство следующим образом:
- заводят пружину 10 вращением храповика 11, при этом зубья на торцовых поверхностях храповика 11 контактируют с коромыслом 5 наклонной поверхностью и приподнимают его конец, другой конец коромысла 5, отклоняясь, утапливает шток 3 в корпус электромагнита 2. При прохождении зуба храповика 11 коромысло 5 возвращается в исходное положение за счет усилия подпружиненного штока 3. От поворота в обратную сторону храповик 11 фиксируется путем контакта конца коромысла 5 с поверхностью зуба, перпендикулярной торцовой поверхности храповика 11;
- на ось 8 устанавливают изделия 13, которые к ней не крепятся, при этом стопор 12 не позволяет изделиям 13 сходить с оси 8;
- для приведения в действие устройства задействуют электрическим импульсом электромагнит 2, при этом шток 3 втягивается в корпус электромагнита 2, поворачивая коромысло 5. Конец коромысла 5 со стороны храповика 11 отклоняется и выходит из зацепления с зубом храповика 11. Храповик 11 с осью 8 под действием взведенной пружины 10 поворачивается на угол до упора конца коромысла 5 в зуб храповика 11, расположенный на противоположной торцовой поверхности. При снятии электрического импульса с электромагнита 2 подпружиненный шток 3 и коромысло 5 возвращаются в исходное положение за счет усилия пружины электромагнита 2, при этом храповик 11 с осью 8 поворачивается до упора конца коромысла 5 в зуб храповика 11, расположенный на другой торцовой поверхности. При завершении цикла поворота оси 8 профиль оси со стопором совмещается с профилем отверстия в изделии 13, что позволяет изделию 13 или группе изделий 13 сходить с оси 8.
При последующих включениях и выключениях электромагнита 2 происходит аналогичный поворот оси 8 и сход с нее изделий 13 вплоть до окончания срабатывания пружины 10.
Угол поворота оси 8 зависит от количества выступов на торцовых поверхностях храповика 11. Например, при четырех выступах на каждой торцовой поверхности при включении электромагнита 2 ось 8 поворачивается на угол 45°, при отключении - еще на 45°; при трех выступах - ось 8 поворачивается соответственно на угол 60° и 120°.
Был изготовлен опытный образец устройства поворота оси на заданный угол со следующими основными техническими характеристиками:
- фиксируемый угол поворота оси за один цикл «включения-выключения» электромагнита - 90°;
- количество циклов - 16 (зависит от параметров плоской спиральной пружины);
- интервал времени между циклами - не менее 0,5 сек (зависит от технических характеристик электромагнита);
- диаметр оси - 5,9 мм;
- длина оси, выступающая из корпуса, на которой установлен стопор, выполненный в виде штифта, ≈ 320 мм.
Испытания опытного образца устройства поворота оси на заданный угол с 11 подвижно установленными на ней изделиями подтвердили его работоспособность и высокую надежность, при этом при каждом полном цикле срабатывания устройства происходил поворот оси на 90° и с оси сходило одно изделие.