МЕХАНИЗМ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ РАСКЛАДОЧНОГО УСТРОЙСТВА НА ГЛАДКОМ ВАЛУ
MECHANISM FOR SWITCHING FOLDING DEVICE ON SMOOTH SHAFT

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области укладки длинномерных материалов (кабелей, тросов, проволок, нитей и т.п.) на приёмную катушку барабана, в частности, к механизму переключения раскладочного устройства (раскладчика) на гладком валу, предназначенного для ровной укладки длинномерных материалов на приёмную катушку барабана. Раскладчик поддерживает постоянный шаг при намотке изделия на барабан от первого слоя до последнего.
Предшествующий уровень техники
Раскладочные устройства с вращающимся гладким валом представляют собой системы жесткой кинематической связи, преобразующие постоянное вращательное движение гладкого вала в возвратно-поступательные перемещения раскладочной каретки. Передаточные механизмы раскладочных устройств действуют как гайки на ходовых винтах, но при этом имеют регулируемый шаг. Это достигается благодаря применению подвижных вращающихся колец на подшипниках качения (см., например, патентный документ AT234454B, 10.07.1964). Поверхности качения особой формы прижимаются при этом к вращающемуся валу. Шаг укладки (скорость перемещения каретки) зависит от значения угла наклона подшипникового кольца к оси гладкого вала, а направление движения каретки раскладчика (знак скорости перемещения каретки) зависит от знака угла наклона подшипникового кольца к оси гладкого вала.
Величина угла наклона подшипникового кольца к оси гладкого вала задаётся указателем на шкале задания скорости каретки (см., например, патентный документ GB2151268A, 17.07.1985), а направление движения каретки (знак угла наклона подшипникового кольца к оси гладкого вала) задаётся положением рычага механизма изменения направления движения каретки (см., например, патентные документы DE3518176A1, 27.11.1986, и JPH06293470А, 21.10.1994). Этот рычаг может иметь два устойчивых положения – правое и левое. Каждому положению рычага соответствует своё направление движения каретки. Величина хода каретки задаётся правым и левым ограничителями (упорами).
Переключение направления движения каретки осуществляется следующим образом: каретка двигается в правом (левом) направлении и рычаг находится в левом (правом) положении; при достижении кареткой крайнего положения, упор надавливает на рычаг, последний переходит в правое (левое) положение, и каретка изменяет направление движения. Положение упоров настраивается таким образом, чтобы ход каретки был равен длине приёмной катушки.
Наиболее близким аналогом изобретения является решение, раскрытое в патентном документе US3977258A, 31.08.1976, в котором раскрыт механизм переключения раскладочного устройства, содержащий рычажное средство, вынуждающее перемещаться подшипниковый узел к одному из двух противоположно расположенных крайних положений и приспособленное для защелкивания узла в одном или другом положении. Рычажное средство связанно с подшипниковым узлом для его поворота между двумя крайними положениями. Вдоль пути перемещения раскладочного устройства размещены неподвижные, но регулируемые, ограничители (упоры), взаимодействующие с рычажным средством для изменения положения подшипникового узла и, соответственно, изменения направления движения каретки.
Это решение имеет один существенный недостаток. Если в процессе намотки/смотки троса гладкий вал изменит направление вращения, рычажное средство останется в текущем положении, а каретка начнёт перемещаться в противоположную сторону. Достигнув упора, каретка не изменит направления движения, поэтому процесс укладки прекратится. Таким образом, данный механизм переключения не применим в тех системах, в процессе функционирования которых барабан изменяет направление вращения, например в каротажных системах, дистанционно-управляемых роботах и т.п.
Еще одним недостатком указанного наиболее близкого аналога, так же как и решений, раскрытых в вышеупомянутых документах GB2151268A, DE3518176A1 и JPH06293470А, является то, что механизмы переключения раскладочного устройства помимо вала, по которому перемещается каретка, содержат дополнительные валы, предназначенные для установки ограничителей перемещения каретки, что требует наличия отдельного пространства для этих валов и их опор.
Раскрытие изобретения
Изобретение направлено на устранение вышеуказанных недостатков и обеспечивает срабатывание механизма переключения раскладочного устройства даже при изменении направления вращения гладкого вала, а также компактность механизма переключения и раскладочного устройства в целом.
Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в обеспечении бесперебойной работы механизма переключения раскладочного устройства и экономии занимаемого им пространства.
Заявленный технический результат достигается тем, что механизм переключения раскладочного устройства включает в себя выполненное с возможностью установки на каретке раскладочного устройства, устанавливаемой на гладком валу, и связанное с механизмом изменения направления движения каретки рычажное средство и два ограничителя перемещения каретки, приспособленные для взаимодействия с указанным рычажным средством, причемограничители перемещения каретки выполнены с возможностью закрепления на указанном гладком валу так, чтобы каретка была расположена между ними.
Реверс каретки (отсутствие заклинивания каретки при достижении ограничителя перемещения) и отсутствие необходимости применения дополнительного вала для установки ограничителей перемещения обеспечиваются тем, что ограничители перемещения могут быть установлены на гладком валу, имея жёсткую связь с ним (ввиду закрепления на нем), и в закрепленном на валу состоянии представляют собой вращающиеся части, направление вращения которых соответствует направлению вращения гладкого вала.
Каждый ограничитель перемещения каретки содержит втулку, выполненную с возможностью жесткого закрепления на указанном гладком валу, и по меньшей мере один выступающий от втулки радиальный стержень.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показана каретка, установленная на гладком валу, и механизм переключения согласно изобретению, вид в перспективе;
на фиг. 2 пояснено состояние рычажного средства механизма переключения согласно изобретению при перемещении по направлению к первому ограничителю перемещения каретки, вид со стороны рычажного средства;
на фиг. 3 пояснено состояние рычажного средства механизма переключения согласно изобретению при вхождении в контакт первого ограничителя перемещения каретки с зубом второй части элемента взаимодействия с ограничителем перемещения каретки, вид в перспективе;
на фиг. 4 пояснено переключенное состояние рычажного средства механизма переключения согласно изобретению, вид в перспективе;
на фиг. 5 пояснено состояние рычажного средства механизма переключения согласно изобретению при перемещении по направлению ко второму ограничителю перемещения каретки, вид со стороны рычажного средства;
на фиг. 6 пояснено состояние рычажного средства механизма переключения согласно изобретению при изменении вращения гладком вала, причем каретка перемещается снова по направлению к первому ограничителю перемещения каретки, вид со стороны рычажного средства.
Осуществление изобретения
На фиг. 1-6 показан механизм переключения раскладочного устройства согласно одному из возможных вариантов осуществления изобретения, рычажное средство которого установлено на каретке (1) раскладочного устройства, а ограничители (2а, 2b) перемещения каретки (1) закреплены на гладком валу (3) раскладочного устройства. Рычажное средство содержит размещённые непосредственно на каретке (1) двуплечий рычаг (4) и два элемента (5a, 5b) взаимодействия с ограничителями (2a, 2b), каждый из которых содержит первую часть (6a, 6b), кинематически взаимодействующую с соответствующим плечом двуплечего рычага (4), и вторую часть, предназначенную для взаимодействия с соответствующим ограничителем (2а, 2b) перемещения каретки и содержащую два подпружиненных зуба (7a1, 7a2; 7b1, 7b2). Первая часть (6a, 6b) через ось (8а, 8b) установлена на каретке (1) с возможностью поворота. Каждый ограничитель (2a, 2b) перемещения каретки содержит втулку (9a, 9b), закрепленную на указанном гладком валу (3), и по меньшей мере один выступающий от втулки (9a, 9b) радиальный стержень (9'a, 9'b). Втулки (9a, 9b) закреплены посредством фиксирующих винтов (не показаны). Наличие фиксирующих винтов позволяет перемещать ограничители (2а, 2b) вдоль вала (3), тем самым предварительно настраивая длину хода каретки (1). В показанном примере каждый ограничитель (2а, 2b) содержит по четыре радиальных стержня. Количество стержней (9'a, 9'b) ограничителя выбирают таким, чтобы каретка (1) изменила направление движения, не задев втулки (9a, 9b) ограничителя.
Каждое плечо двуплечего рычага (4) содержит два углубления (10a и 11a; 10b и 11b). Первая часть (6a, 6b) элемента взаимодействия с ограничителем перемещения каретки содержит два выступа (12a и 13a; 12b и 13b), каждый из которых выполнен с возможностью размещения в соответствующем углублении (11a и 10a; 11b и 10b) и взаимодействия со стенками (поверхностями) этого углубления, а также имеет две лапки (14a и 15a; 14b и 15b), расположенные на противоположной стороне первой части (6a, 6b). Зубья (7a1, 7a2; 7b1, 7b2)) второй части размещены между указанными лапками (14a и 15a; 14b и 15b) и предназначены для взаимодействия с радиальными стержнями (9`a, 9`b) ограничителя перемещения каретки. Зубья (7a1, 7a2; 7b1, 7b2) установлены на той же оси (8а, 8b) поворота, что и первая часть (6a, 6b) элемента взаимодействия с ограничителем перемещения каретки, и поджаты возвратными пружинами к ограничивающим их вращение лапкам (14a и 15a; 14b и 15b) первой части.
Рычаг (4) может быть жёстко связан через вал с механизмом изменения направления движения каретки, а именно с центральным подшипником каретки (1). Последний, через коромысло, кинематически связан с правым и левым подшипником подшипникового узла каретки. Таким образом, крайним положениям рычага (4) соответствуют крайние угловые положения трёх подшипников. Фиксация рычага (4) в крайних положениях (а следовательно и подшипников) обеспечивается двумя пружинами.
Механизм переключения согласно изобретению работает следующим образом. Каретка (1) перемещается вдоль гладкого вала (3) (фиг. 2) в направлении, показанном стрелкой (А), до тех пор, пока стержень (9'a) вращающегося ограничителя (2а), нажимая на зуб (7a2) второй части (фиг. 3), не переместит первый элемент (5а) взаимодействия с ограничителем, надавливая на первую часть (6а), и не переключит кинематически связанный с первой частью (6а) рычаг (4) (фиг. 4). После переключения рычага (4) каретка (1) начнёт движение в противоположном направлении, показанном стрелкой (В) (фиг. 5).
При изменении направления вращения гладкого вала (3) каретка (1) вновь изменит направление движения (показано стрелкой С) и будет перемещаться до тех пор, пока стержень (9'a) ограничителя (2а) вновь не вступит во взаимодействие с элементом (5а) взаимодействия с ограничителем (2), а именно с его зубом (7а1), и не переключит рычаг (4) (фиг. 6).
Зубья (7a1, 7a2; 7b1, 7b2) следует выполнять смещаемыми, с возвратными пружинами, во избежание заклинивания, которое возможно в случае, если стержень ограничителя, следующий за переключающим стержнем (стержнем, взаимодействующим с внутренней стороной первого зуба), заденет с внешней стороны второй зуб элемента взаимодействия с ограничителем.
Специалисту в данной области техники будет понятно, что могут быть использованы различные рычажные средства, приспособленные для взаимодействия с ограничителями перемещения каретки и с механизмом изменения направления движения каретки, и основной особенностью изобретения является именно то, что ограничители устанавливаются непосредственно на гладкий вал, по которому перемещается каретка, обеспечивая срабатывание механизма переключения раскладочного устройства даже при изменении направления вращения гладкого вала, а также компактность механизма переключения и раскладочного устройства в целом.