Механизм шарнирно-рычажный

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к шарнирно-рычажным преобразователям поступательного во вращательное движение выходных звеньев для перемещения рабочего органа в рабочую зону.
Известен механизм подмости, принятый за прототип, состоящий из двухзвенных шарнирных рычагов, каждый из которых одним концом шарнирно прикреплен к рабочей площадке, и другим - установлен с возможностью поворота на основании посредством жестко связанного с ним вала. Подмости снабжены жестко закрепленными на основании соосно валам неподвижными шкивами или зубчатыми колесами, а каждое верхнее звено шарнирного рычага в месте соединения его с нижним звеном снабжено дополнительным валом с жестко закрепленным на нем дополнительным шкивом или зубчатым колесом, соединенным с неподвижным звеном или зубчатым колесом гибкой передачей, причем диаметр неподвижного шкива или число зубьев неподвижного зубчатого колеса в два раза больше диаметра дополнительного шкива или числа зубьев зубчатого колеса на дополнительном валу, а звенья шарнирных рычагов выполнены равной длины. (SU 1188292 А, МПК: E04G 1/22 (1985.10), опубл. 30.10.1985).
Наличие основания, рабочего органа, двух, шарнирно соединенных, имеющих механическую передачу, связанных между собой рычагов, связывающих основание и рабочий орган в конструкции известного механизма совпадает с существенными признаками заявляемой полезной модели.
Недостатком известного механизма являются сравнительно узкие технологические возможности, ограничивающие его применение в основном подъемом грузов.
Техническая задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в расширении технологических возможностей механизма путем обеспечения различной траектории движения в пространстве и различных конечных точек положения рабочего органа шарнирно-рычажного механизма в условиях ограниченного рабочего пространства при одновременном упрощении конструкции и уменьшении габаритов механизма шарнирно-рычажного за счет внедрения механической передачи (ременной, цепной или зубчатой) с изменяемым передаточным отношением.
Для расширения технологических возможностей механизма можно установить несколько пар звеньев таких же рычагов со шкивом или зубчатыми колесами, соединенных между собой с гибкой связью (цепью или ремнем), использовать промежуточные передачи. Кроме этого механизм можно расположить на подъемно-опускном устройстве.
Указанная задача решается тем, что в механизме шарнирно-рычажном, содержащем основание, рабочий орган, два, шарнирно соединенных, имеющих механическую передачу, связанных между собой рычага, связывающих основание и рабочий орган, рычаги соединены между собой с возможностью изменения передаточного отношения механической передачи и установки рычагов различной длины, при этом в качестве привода дополнительно введен гидроцилиндр.
Совокупность отличительных признаков, заключающаяся в том, что «рычаги соединены между собой с возможностью изменения передаточного отношения механической передачи и установки рычагов различной длины, при этом в качестве привода дополнительно введен гидроцилиндр», позволяет получить различную траекторию движения в пространстве и различные конечные точки положения рабочего органа при помощи одного привода, в рамках одной плоскости и тем самым расширить технологические возможности механизма шарнирно-рычажного.
Заявителю не известен механизм шарнирно-рычажный с указанной совокупностью существенных признаков и заявленная совокупность существенных признаков не вытекает явным образом из современного уровня техники, что позволяет предположить соответствие заявляемого технического решения условию патентоспособности «новизна».
Заявляемое техническое решение поясняется чертежом, где представлен механизм шарнирно-рычажный в общем виде.
Механизм шарнирно-рычажный состоит из основания 1, гидроцилиндра 2, корпус которого шарнирно закреплен на основании 1, а шток шарнирно соединен с ведущим рычагом 3, неподвижной оси 4, закрепленной на основании 1, неподвижного шкива или зубчатого колеса 5, закрепленного на оси 4, ведущего рычага 3, шарнирно соединенного с осью 4. Второе звено ведущего рычага 3 шарнирно соединено с осью 6, шарнирно соединенной с ведомым рычагом 7. Шкив или зубчатое колесо 8 неподвижно закреплено на ведомом рычаге 7 и сопряжено со шкивом или зубчатым колесом 5 гибкой связью 9. Рабочий орган 10 неподвижно закреплен на ведомом рычаге 7.
Процесс работы механизма шарнирно-рычажного выглядит следующим образом: гидроцилиндр 10 втягивает шток и тем самым поворачивает вокруг оси по часовой стрелке ведущий рычаг 3 и радиально перемещает ведомый рычаг 7 с закрепленными на нем шкивом или зубчатым колесом 8 с осью 6 и рабочим органом 10. Шкив или зубчатое колесо 5 при этом остается неподвижным шкив или зубчатое колесо 8 огибается против часовой стрелки по гибкой связи 9 совершая вращение вместе с ведомым рычагом 7, тем самым рабочий орган 10, расположенный на ведомом рычаге 7 двигается по определенной траектории в пространстве, в рамках одной плоскости. Для возвращения механизма в исходное состояние гидроцилиндр 2 выдвигает шток и механизм работает в обратной последовательности.
В настоящее время для перемещения рабочего органа в рабочую зону, как правило, используются шарнирно-рычажные механизмы с приводами на каждый рычаг. Такая конструкция позволяет с минимальными переналадками менять траекторию движения, а также конечное положение рабочего органа в пространстве, в рамках одной плоскости. Здесь в некоторых случаях требуется синхронная работа приводов. При этом наличие нескольких приводов ведет к удорожанию конструкции и усложняет управление механизмом, так как возникает необходимость организации точной синхронной работы приводов, что приводит к снижению надежности механизма в целом. Кроме этого в ограниченных пространствах, например, при модернизации существующего оборудования или автоматической линии использование таких механизмов ограничено из-за их значительных габаритов.
Доставка рабочего органа в рабочую зону в условиях ограниченности пространства по различным траекториям затруднена. Такие ограничения присутствуют при модернизации существующего оборудования с множеством исполнительных механизмов, например, сварочных клещей на посту сварки кабины автомобиля в автоматической линии сварки кабин.
Предлагаемый механизм шарнирно-рычажный, содержит основание, рабочий орган, соединенный с основанием двухзвенными шарнирными рычагами, каждый из которых одним концом шарнирно прикреплен к рабочему органу, и другим - установлен с возможностью поворота на основании посредством жестко связанного с ним вала. Механизм снабжен жестко закрепленными на основании соосно оси неподвижным шкивом или зубчатым колесом, а верхнее звено шарнирного рычага в месте соединения его с нижним звеном снабжено дополнительной осью с жестко закрепленным на ней дополнительным шкивом или зубчатым колесом, соединенным с неподвижным звеном или зубчатым колесом гибкой передачей, причем диаметр неподвижного и дополнительного шкива или число зубьев неподвижного и дополнительного зубчатого колеса и длины звеньев шарнирных рычагов определяются в зависимости от необходимой траектории движения рабочего органа в пространстве. Механизм шарнирно-рычажный работает от гидроцилиндра. В качестве привода также может быть использован мотор-редуктор.
Заявляемой полезной моделью решается задача упрощения конструкции и уменьшения габаритов механизма шарнирно-рычажного за счет внедрения механической передачи (ременной, цепной или зубчатой) с изменяемым передаточным отношением. Однако замена одного из приводов механизма шарнирно-рычажного на механическую передачу приведет к постоянной траектории движения рабочего органа в пространстве, это делает целесообразным использование его на примитивных повторяющихся операциях, что характерно для автоматических линий. Для изменения траектории движения такого механизма шарнирно-рычажного требуется менять параметры механической передачи, что и позволяет реализовать заявляемая полезная модель.
Механизм шарнирно-рычажный соответствует требованию промышленной применимости и может быть изготовлен на стандартном технологическом оборудовании.