СПОСОБ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ МНОГОПОЗИЦИОННОГО КУЛАЧКОВОГО ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ) И УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ СПОСОБА (ВАРИАНТЫ)
METHOD OF POSITIONING MULTI-POSITION CAM SWITCH (VERSIONS) AND DEVICE FOR IMPLEMENTING SAID METHOD (VERSIONS)

Изобретение относится к машиностроению, в частности к способам и устройствам для железнодорожных транспортных систем, и может быть использовано в приборах и механизмах, где требуется совместное или раздельное использование возможности линейного и углового позиционирования.
В современных приборах и механизмах для железнодорожных транспортных систем необходимо наличие двух и более фиксированных рабочих положений различных подвижных элементов конструкций, где невозможно применять постоянно включенные гидравлические или пневматические приводные элементы и запорную арматуру или электромагнитные приводы, данное техническое решение является актуальным. Существует множество механизмов, где с помощью переключателей необходимо позиционировать различные подвижные элементы или рабочие органы в том или ином положении, например шиберы, заслонки, рычаги и т.д. Однако не всегда переключатели, отвечающие за положение рабочего органа, бывают надежными, простыми и могут работать в любом положении в пространстве в виду особенностей их конструкции, инерции масс и т.д. Порой они включают в себя десяток и более деталей и компонентов, увеличивая массу переключателей, их инерционность, сложность изготовления, себестоимость, и снижая при этом надежность узла. Кроме того, не все механизмы переключения могут передавать большие нагрузки от привода на рабочий орган исполнительного механизма.
Известен способ для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное и вращательное с заданными законами движения кулачкового пространственного механизма, включающий смену положения ползуна из первого фиксированного положения в последующие посредством приложения усилия, воздействующего на толкатель механизма (см. патент РФ 2495302, МПК F16H 25/08 (2006.01), 23.12.2011 г.).
Данный способ не обеспечивает возможность его использования в конструкциях служащих для передачи высоких усилий от привода к исполнительному устройству в высоконагруженных узлах и механизмах.
Известно устройство двухпозиционное, содержащее вал, на котором установлены два цилиндра, каждый из которых имеет спиральную канавку для перемещения кулачка, и имеющее два фиксированных положения (см. FR 2692331 А1 на изобретение, МПК5 F16H 25/19, 17.12.1993 г.).
Данное устройство имеет недостаточную надежность, обусловленную сложностью конструкции и не обеспечивает возможность его использования в ответственных высоконагруженных узлах и механизмах.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению, в части способа, по совокупности существенных признаков является способ для позиционирования и перемещения, включающий смену положения штока многопозиционного кулачкового переключателя из первого фиксированного положения в последующие посредством приложения усилия (см. FR 2692331 А1 на изобретение, МПК5 F16H 25/19, 17.12.1993 г.).
Известный способ не обеспечивает возможность его использования в ответственных высоконагруженных узлах и механизмах используемых для передачи высоких усилий к исполнительному устройству и конструктивно не может обеспечить многопозиционное фиксированное положение.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению, в части устройства, по совокупности существенных признаков является переключатель двухпозиционный, содержащий корпус, внутри которого установлен шток с возможностью возвратно-поступательного перемещения (см. RU 2372682 С1 на изобретение, МПК5 Н01Н 13/20 (2006.01), 25.04.2008 г.).
Известное устройство функционально ограничено только двумя позициями переключения, технически сложно и требует применения дополнительной защиты от внешней среды эксплуатации.
Задачей группы изобретений является создание способа и устройства, позволяющих обеспечить фиксацию рабочего органа устройства в двух и более положениях с минимальными эксплуатационными затратами.
Техническим результатом при использовании предлагаемой группы изобретения является обеспечение надежного позиционирования рабочего органа устройства в двух и более положениях и повышение эксплуатационных характеристик.
Указанный технический результат в части способа достигается тем, что в способе позиционирования многопозиционного кулачкового переключателя, согласно варианту 1, включающего смену положения штока многопозиционного кулачкового переключателя из первого фиксированного положения в последующие посредством приложения усилия, воздействующего на шток переключателя, при движении штока с возможностью осуществлять возвратно-поступательное перемещение и передачи усилия к элементам конструкции требующим позиционирования, смена одного фиксированного положения на другое осуществляется посредством перемещения двуплечего кулачка, установленного на штоке с возможностью вращения, по окружности между позиционирующей и вспомогательной коронками, при этом кулачок совершает движение перемещения двуплечего кулачка по вертикальным и наклонным поверхностям профильных элементов вспомогательной и позиционирующей коронок, имеющих взаимно ориентированные парные профильные элементы, при этом количество пар профильных элементов коронок вспомогательной и позиционирующей попарно равно, при чем впадины позиционирующей коронки расположены на разных уровнях.
Кроме того, под действием усилия на шток переключателя кулачок из одного фиксированного положения на позиционирующей коронке в последующее положение перемещается через промежуточное положение на вспомогательной коронке, при этом вращаясь, кулачок возвратно-поступательно переместится вместе со штоком на величину равную величине хода переключателя и при снятии усилия со штока переключателя шток перемещается в обратном направлении, при этом кулачок, вращаясь перемещается и занимает фиксирующее положение во впадинах позиционирующей коронки, расположенных на разных уровнях.
Указанный технический результат в части способа достигается тем, что в способе позиционирования многопозиционного кулачкового переключателя, согласно варианту 2, включающего смену положения штока многопозиционного кулачкового переключателя из первого фиксированного положения в последующие посредством приложения усилия, воздействующего на шток переключателя, при движении штока с возможностью осуществлять возвратно-поступательное перемещение и поворот для получения и передачи усилия к элементам конструкции требующим позиционирования, смена одного фиксированного положения на другое осуществляется посредством перемещения двуплечего кулачка, жестко установленного на штоке, по окружности между позиционирующей и вспомогательной коронками, при этом кулачок совершает движение перемещения двуплечего кулачка по вертикальным и наклонным поверхностям профильных элементов вспомогательной и позиционирующей коронок, имеющих взаимно ориентированные парные профильные элементы, при этом количество пар профильных элементов коронок вспомогательной и позиционирующей попарно равно, причем впадины позиционирующей коронки расположены на разных уровнях.
Кроме того, под действием усилия на шток переключателя кулачок из одного фиксированного положения на позиционирующей коронке в последующее положение перемещается через промежуточное положение на вспомогательной коронке, при этом вращаясь, кулачок и шток переместятся на величину равную величине хода переключателя и при снятии усилия со штока переключателя шток перемещается в обратном направлении, причем кулачок вращаясь, перемещается и занимает фиксирующее положение на позиционирующей коронке с угловым смещением определяемым числом позиций переключения, кулачок
Указанный технический результат в части способа достигается тем, что в способе позиционирования многопозиционного кулачкового переключателя, согласно варианту 3, включающего смену положения штока многопозиционного кулачкового переключателя из первого фиксированного положения в последующие посредством приложения усилия, при движении штока с возможностью осуществлять фиксированный поворот и передачи усилия к элементам конструкции требующим позиционирования, усилие, воздействующее на шток переключателя передается через толкатель, а смена одного фиксированного положения на другое осуществляется посредством перемещения двуплечего кулачка, жестко установленного на штоке с возможностью вращения, по окружности между позиционирующей и вспомогательной коронками, при этом кулачок совершает движение перемещения двуплечего кулачка по вертикальным и наклонным поверхностям профильных элементов вспомогательной и позиционирующей коронок, имеющих взаимно ориентированные парные профильные элементы, при этом количество пар профильных элементов коронок вспомогательной и позиционирующей попарно равно, при чем впадины позиционирующей коронки расположены на разных уровнях.
Кроме того, под действием усилия на шток переключателя кулачок из одного фиксированного положения на позиционирующей коронке в последующее положение перемещается через промежуточное положение на вспомогательной коронке, при этом вращаясь, кулачок возвратно-поступательно переместится вместе со штоком на величину равную величине хода переключателя и при снятии усилия со штока переключателя шток перемещается в обратном направлении, при этом кулачок вращаясь перемещается и занимает фиксирующее положение во впадинах позиционирующей коронки, расположенных на разных уровнях.
Указанный технический результат, в части устройства, достигается тем, что, согласно варианту 1, переключатель кулачковый многопозиционный, содержащий корпус, внутри которого установлен шток с возможностью перемещения, снабжен механизмом позиционирования, выполненным в виде двуплечего кулачка, установленного на штоке, позиционирующей коронки и вспомогательной коронки, установленных на корпусе на расстоянии друг от друга и расположенные навстречу друг другу, при этом каждая коронка состоит из не менее двух повторяющихся разнонаправленных профильных элементов расположенных по окружности и взаимно ориентированных в пространстве, при этом каждый профильный элемент имеет наклонные поверхности и впадины, причем профильные элементы обеих коронок расположены с угловым смещением для обеспечения перемещения плеч кулачка вдоль вертикальных и по наклонным поверхностям профильных элементов, а кулачок установлен с возможностью вращения вокруг штока и взаимодействия с позиционирующей и вспомогательной коронками.
Указанный технический результат, в части устройства, достигается тем, что, согласно варианту 2, переключатель кулачковый многопозиционный, содержащий корпус, внутри которого установлен шток с возможностью перемещения, снабжен механизмом позиционирования, выполненным в виде двуплечего кулачка, жестко установленного на штоке, позиционирующей коронки и вспомогательной коронки, установленных на корпусе на расстоянии друг от друга и расположенные навстречу друг другу, при этом каждая коронка состоит из не менее двух повторяющихся разнонаправленных профильных элементов расположенных по окружности и взаимно ориентированных в пространстве, при этом каждый профильный элемент имеет наклонные поверхности и впадины, причем профильные элементы обеих коронок расположены с угловым смещением для обеспечения перемещения плеч кулачка вдоль вертикальных и по наклонным поверхностям профильных элементов, а кулачок установлен с возможностью взаимодействия с позиционирующей и вспомогательной коронками.
Указанный технический результат, в части устройства, достигается тем, что, согласно варианту 3, переключатель кулачковый многопозиционный, содержащий корпус, внутри которого установлен шток с возможностью перемещения, снабжен механизмом позиционирования, выполненным в виде двуплечего кулачка, установленного на штоке, позиционирующей коронки и вспомогательной коронки, установленных на корпусе на расстоянии друг от друга и расположенные навстречу друг другу, при этом каждая коронка состоит из не менее двух повторяющихся разнонаправленных профильных элементов расположенных по окружности и взаимно ориентированных в пространстве, при этом каждый профильный элемент имеет наклонные поверхности и впадины, причем профильные элементы обеих коронок расположены с угловым смещением для обеспечения перемещения плеч кулачка вдоль вертикальных и по наклонным поверхностям профильных элементов, причем кулачок снабжен толкателем для обеспечения его перемещения и установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль штока, вращения вместе со штоком и взаимодействия с позиционирующей и вспомогательной коронками.
Кроме того, толкатель установлен на штоке с возможностью перемещения вдоль штока и по направляющей позиционирующей коронки; кулачок установлен на штоке с возможностью перемещения вдоль штока по направляющим.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображен переключатель кулачковый многопозиционный, общий вид;
на фиг. 2 изображен переключатель кулачковый многопозиционный, в развернутом виде (варианты 1, 2,);
на фиг. 3 изображена кинематическая схема рабочего цикла многопозиционного переключателя (варианты 1, 2, 3);
на фиг. 4 изображено положение переключателя в первом фиксированном положении "А";
на фиг. 5 изображено положение переключателя в промежуточном положении "В";
на фиг. 6 изображено положение переключателя во втором фиксированном положении "С",
на фиг. 7 изображен типовой элемент многопозиционного переключателя - позиционирующая коронка на два фиксированных положения;
на фиг. 8 изображен типовой элемент многопозиционного переключателя - позиционирующая коронка на три фиксированных положения;
на фиг. 9 изображен двуплечий кулачок, вариант 1;
на фиг. 10 изображен двуплечий кулачок, вариант 3;
на фиг. 11 изображен переключатель кулачковый многопозиционный, вариант 2.
Переключатель кулачковый многопозиционный содержит корпус, внутри которого установлен шток, который в зависимости от варианта выполнения, может осуществлять возвратно-поступательное позиционирование, возвратно-поступательное и позиционирование -поворот, позиционирование-поворот по часовой стрелке, позиционирование-поворот против часовой стрелки, позиционирование на число позиций более двух для получения и передачи усилия к элементам конструкции требующим позиционирования. Шток установлен с возможностью поворота по часовой или против часовой стрелки в зависимости от ориентации наклонных профильных поверхностей позиционирующей и вспомогательной коронок. Количество пар профильных элементов коронок попарно равно, причем впадины позиционирующей коронки в зависимости от назначения могут располагаться на одном или на разных уровнях. Центральные отверстия коронок используются для позиционирования штока многопозиционного кулачкового переключателя и являются его направляющими при возвратно-поступательных перемещениях и повороте во время переключения. Наклонные поверхности обеспечивают возможность вращения двуплечего кулачка, установленного на штоке. Шток с опорным пояском для опоры возвратной пружины обеспечивает получение и передачу усилия к элементам конструкции требующим позиционирования.
Переключатель кулачковый многопозиционный (вариант 1) содержит корпус 1, внутри которого установлен шток 2 с возможностью возвратно-поступательного перемещения, и механизм позиционирования, выполненный в виде двуплечего кулачка 3, установленного на штоке 2, позиционирующей коронки 4 и вспомогательной коронки 5, установленных на корпусе 1 на расстоянии друг от друга и расположенных навстречу друг другу.
Двуплечий кулачок 3, установлен на штоке 2 с возможностью установлен с возможностью вращения вокруг штока 2 с отсутствием поступательного перемещения вдоль штока 2 (фиг. 9).
Каждая коронка 4, 5 имеет центральное отверстие 6, и состоит из не менее двух повторяющихся разнонаправленных профильных элементов, расположенных по окружности. Каждый профильный элемент имеет наклонные поверхности 7 и вертикальные поверхности (впадины) 8, причем впадины 8 позиционирующей коронки 4 расположены с угловым смещением для обеспечения перемещения плеч кулачка 3 вдоль вертикальных и по наклонным поверхностям профильных элементов, (см. кинематическую схему фиг. 3), относительно вспомогательной коронки 5, а кулачок 3 установлен с возможностью вращения вокруг штока 2 и взаимодействия с позиционирующей и вспомогательной коронками.
Количество пар профильных элементов коронок 4, 5 попарно равно, причем впадины 8 позиционирующей коронки расположены на разных уровнях.
Центральные отверстия 6 коронок 4 и 5 используются для позиционирования штока 2 многопозиционного кулачкового переключателя и являются его направляющими при возвратно-поступательных перемещениях во время переключения. Наклонные поверхности 7 обеспечивают возможность вращения двуплечего кулачка 3, установленного на штоке 2. Шток 2 цилиндрический с опорным пояском для опоры возвратной пружины 9 обеспечивает получение и передачу усилия к элементам конструкции требующим позиционирования. Центральное отверстие 6 позиционирующей коронки 4 имеет сальниковое уплотнение 10 для защиты внутреннего пространства переключателя от внешней среды.
Конструкция переключателя (для всех вариантов) легко разборная. Сборка осуществляется с применением стандартизированного комплекта болтового крепежа с предохранением от само отвинчивания шайбами гровер.
Бесконечность цикла смены позиций (для всех вариантов) достигается исполнением коронок 4, 5, имеющих взаимно ориентированные парные профильные элементы, и определяют алгоритм возвратно-поступательного перемещения, и задачами, возлагаемыми на устройство.
Кулачок 3 (для всех вариантов) установлен с возможностью перемещения по круговой траектории от позиции к позиции (A-B-C-B-D-…-А) (фиг. 3) в соответствии с рабочим циклом многопозиционного переключателя и имеет:
- первое фиксированное положение - А;
- промежуточное положение - В;.
- фиксированное положение - С;.
- фиксированное положение - D;.
Перемещение кулачка 3 из положения А в положение В называется ходом переключателя - Н.
Перемещение кулачка из положения А в положение С называется циклом.
1
Расстояние, на которое сменилось расположение кулачка между положениями А и С, называется рабочим ходом второй позиции переключателя и определяется высотой смещения - h.
2
Расстояние, на которое сменилось расположение кулачка между позициями А и D, называется рабочим ходом третьей позиции переключателя и определяется высотой смещения - h.
Переключатель кулачковый, у которого возврат в исходное состояние осуществляется более, чем за один цикл переключения, называется многопозиционным.
Переключатель кулачковый многопозиционный (вариант 2) содержит корпус 1, внутри которого установлен шток 2 с возможностью осуществлять возвратно-поступательное перемещение и поворот для получения и передачи усилия к элементам конструкции требующим позиционирования, и механизм позиционирования, выполненный в виде двуплечего кулачка 3, жестко установленного на штоке 2 (фиг. 9), позиционирующей коронки 4 и вспомогательной коронки 5, установленных на корпусе 1 на расстоянии друг от друга и расположенных навстречу друг другу.
Шток 2 установлен с возможностью поворота по часовой или против часовой стрелки в зависимости от ориентации наклонных вспомогательной и позиционирующей коронок.
Каждая коронка 4, 5 имеет центральное отверстие 6, и состоит из не менее двух повторяющихся разнонаправленных профильных элементов, расположенных по окружности. Каждый профильный элемент имеет наклонные поверхности 7 и вертикальные поверхности (впадины) 8, причем впадины 8 позиционирующей коронки 4 расположены с угловым смещением для обеспечения перемещения плеч кулачка 3 вдоль вертикальных и по наклонным поверхностям профильных элементов, (см. кинематическую схему фиг. 3), относительно вспомогательной коронки 5, а кулачок 3 установлен с возможностью вращения вокруг штока 2 и взаимодействия с позиционирующей и вспомогательной коронками.
Количество пар профильных элементов коронок 4, 5 попарно равно, причем впадины 8 позиционирующей коронки расположены на разных уровнях.
Центральные отверстия 6 коронок 4 и 5 используются для позиционирования штока 2 многопозиционного кулачкового переключателя и являются его направляющими при возвратно-поступательных перемещениях во время переключения. Наклонные поверхности 7 обеспечивают возможность вращения двуплечего кулачка 3, установленного на штоке 2. Шток 2 цилиндрический с опорным пояском для опоры возвратной пружины 9 обеспечивает получение и передачу усилия к элементам конструкции требующим позиционирования. Центральное отверстие 6 позиционирующей коронки 4 имеет сальниковое уплотнение 10 для защиты внутреннего пространства переключателя от внешней среды.
Переключатель кулачковый многопозиционный (вариант 3) содержит корпус 1, внутри которого установлен шток 2 с возможностью осуществлять поворот для получения и передачи усилия к элементам конструкции требующим позиционирования, и механизм позиционирования, выполненный в виде двуплечего кулачка 3, жестко установленного на штоке 2 (фиг. 9), позиционирующей коронки 4 и вспомогательной коронки 5, установленных на корпусе 1 на расстоянии друг от друга и расположенных навстречу друг другу.
Шток 2 установлен с возможностью поворота по часовой или против часовой стрелки в зависимости от ориентации наклонных вспомогательной и позиционирующей коронок.
Каждая коронка 4, 5 имеет центральное отверстие 6, и состоит из не менее двух повторяющихся разнонаправленных профильных элементов, расположенных по окружности Каждый профильный элемент имеет наклонные поверхности 7 и вертикальные поверхности (впадины) 8, причем впадины 8 позиционирующей коронки 4 расположены с угловым смещением для обеспечения перемещения плеч кулачка 3 вдоль вертикальных и по наклонным поверхностям профильных элементов, (см. кинематическую схему фиг 3.), относительно вспомогательной коронки 5, а кулачок 3 установлен с возможностью вращения вокруг штока 2 и взаимодействия с позиционирующей и вспомогательной коронками.
Количество пар профильных элементов коронок 4, 5 попарно равно, причем впадины 8 позиционирующей коронки расположены на разных уровнях.
Центральные отверстия 6 коронок 4 и 5 используются для позиционирования штока 2 многопозиционного кулачкового переключателя и являются его направляющими при возвратно-поступательных перемещениях во время переключения. Наклонные поверхности 7 обеспечивают возможность вращения двуплечего кулачка 3, установленного на штоке 2. Шток 2 цилиндрический с опорным пояском для опоры возвратной пружины 9 обеспечивает получение и передачу усилия к элементам конструкции требующим позиционирования. Центральное отверстие 6 позиционирующей коронки 4 имеет сальниковое уплотнение 10 для защиты внутреннего пространства переключателя от внешней среды.
Кулачок 3 снабжен толкателем 11 для обеспечения его перемещения, который установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль штока 2 в отверстии 6 позиционирующей коронки 4.
Кулачок 3 установлен на штоке 2 с возможностью перемещения вдоль штока по направляющим 12, что обеспечивает совместное вращение кулачка и штока.
Способ позиционирования многопозиционного кулачкового переключателя (варианты) осуществляется следующим образом.
Пример 1
Позиционирование переключателя - из первого фиксированного положения А (фиг. 5) в последующие положения осуществляется посредством приложения рабочего усилия Р, воздействующего на шток 2 переключателя, при котором двуплечий кулачок 3 осуществляет комбинированное - поступательное перемещение с вращением, взаимодействуя с наклонными поверхностями профильных элементов вспомогательной 5 и позиционирующей 4 коронок в направляющих 6, т.е. двуплечий кулачок 3 имеет шарнирную связь со штоком 2 (фиг. 9), что обеспечивает возможность вращения двуплечего кулачка 3 относительно штока 2. При перемещении штока обеспечивается сжатие возвратной пружины 9, а двуплечий кулачок 3 совершает комбинированное движение - поступательное перемещение вдоль вертикальных поверхностей впадин 8 позиционирующей коронки 4 и вращательное относительно штока 2 при взаимодействии с наклонными поверхностями 7 вспомогательной коронки 5, при этом перемещающиеся плечи кулачка 3 занимают промежуточное положение во впадине 8 зубьев В вспомогательной коронки 5. Величина перемещения штока 2 из позиции А в В является величиной хода переключателя Н (фиг 3 и фиг. 5).
1
При снятии рабочего усилия Р со штока 2 (фиг. 6) посредством упругой деформации возвратной пружины 9 шток 2 перемещается в обратном направлении, при котором двуплечий кулачок 3 совершает обратное комбинированное перемещение вдоль вертикальных поверхностей впадин 8 вспомогательной коронки 5 и вращательное относительно штока 2 при взаимодействии с наклонными поверхностями 7 позиционирующей коронки 4 занимая в последствии место во впадине 8, расположенной между зубьями позиционирующей коронки 4, что соответствует второму фиксированному положению С. При этом шток 2 получает фиксированное линейное "возвратно-поступательное" перемещение равное величине h (фиг. 6).
При повторении рабочего цикла шток двухпозиционного кулачкового переключателя совершает "возвратно-поступательное" перемещение из второго фиксированного положения С (фиг. 6) через промежуточное положение В (фиг. 5) и продолжая перемещаться по круговой траектории возвращается в первое исходное положение А (фиг. 4). При дальнейших переключениях цикл повторяется.
Число переключений определяется задачами, возлагаемыми на устройство, задается числом пар профильных элементов коронок многопозиционного переключателя и может быть выполнено в исполнении на три и более фиксированных переключения. На фиг. 8 представлена позиционирующая коронка, имеющая 3 пары профильных элементов обеспечивающая три позиции переключения.
Пример 2
Позиционирование переключателя - из первого фиксированного положения А (фиг. 5) в последующие положения В и С осуществляется посредством приложения рабочего усилия Р, воздействующего на шток 2 переключателя, при котором двуплечий кулачок 3, имеющий жесткую связь со штоком 2, при взаимодействии с вертикальными поверхностями впадин 8 и наклонными поверхностями 7 коронок 4 и 5 обеспечивает возвратно-поступательное перемещение штока 2 и его поворот в направляющих 6, т.е. двуплечий кулачок 3 имеет жесткую связь со штоком 2 (фиг. 10), при этом независимые перемещения штока 2 и двуплечего кулачка 3 исключены.
При перемещении штока обеспечивается сжатие возвратной пружины 9, а двуплечий кулачок 3 совершает комбинированное движение - поступательное перемещение вдоль вертикальных поверхностей впадин 8 позиционирующей коронки 4 и вращательное относительно штока 2 при взаимодействии с наклонными поверхностями 7 вспомогательной коронки 5, при этом перемещающиеся плечи кулачка 3 занимают промежуточное положение во впадине 8 зубьев В вспомогательной коронки 5. Величина перемещения штока 2 из позиции А в В является величиной хода переключателя Н (фиг 3 и фиг. 5).
1
При снятии рабочего усилия Р со штока 2 (фиг. 6) посредством упругой деформации возвратной пружины 9 шток 2 перемещается в обратном направлении, при котором двуплечий кулачок 3 совершает обратное комбинированное перемещение вдоль вертикальных поверхностей впадин 8 вспомогательной коронки 5 и вращательное относительно штока 2 при взаимодействии с наклонными поверхностями 7 позиционирующей коронки 4 занимая в последствии место во впадине 8, расположенной между зубьями позиционирующей коронки 4, что соответствует второму фиксированному положению С. При этом шток 2 получает фиксированное линейное "возвратно-поступательное" перемещение равное величине h (фиг. 6).
При повторении рабочего цикла шток двухпозиционного кулачкового переключателя совершает "возвратно-поступательное" перемещение из второго фиксированного положения С (фиг. 6) через промежуточное положение В (фиг. 5) и продолжая перемещаться по круговой траектории возвращается в первое исходное положение А (фиг. 4). При дальнейших переключениях цикл повторяется.
Число переключений и поворот определяется задачами возлагаемыми на устройство и задается числом пар профильных элементов коронок 4, 5 многопозиционного переключателя и может быть выполнено в исполнении на три и более фиксированных переключения. Увеличение количества пар профильных элементов задает изменение параметров фиксированного перемещения "поворот". Направление фиксированного угла перемещения (по часовой стрелке или против часовой стрелки) задается направлением наклона профильного элемента 7 коронок 4, 5.
Пример 3
Позиционирование переключателя - из первого фиксированного положения А (фиг. 5) в последующие положения В и С осуществляется посредством приложения рабочего усилия Р, воздействующего на толкатель 11 переключателя установленного в направляющей 12 позиционирующей коронки 4 и обеспечивающего непосредственную передачу рабочего усилия Р на двуплечий кулачок 3.
От воздействия внешнего усилия на толкатель 11 усилие Р передается на двуплечий кулачок 3, который совершает комбинированное движение - "возвратно-поступательное" вдоль вертикальных поверхностей впадин 8 позиционирующей 4 и вспомогательной 5 коронок, а также относительно штока 2 перемещаясь по направляющей 12, причем шток 2 зафиксирован от возвратно-поступательного перемещения на вспомогательной коронке 5 и вращательного, при взаимодействии с наклонными поверхностями 7 вспомогательной 5 и позиционирующей коронки 4, и осуществляет преобразование и передачу поступательно приложенного рабочего усилия Р в движение вращения штока 2 с позиционированием в положениях соответствующих рабочему циклу А, В и С.
Число переключений позиционирования - "поворот" определяется задачами, возлагаемыми на устройство, и задается числом пар профильных элементов 7 коронок 4, 5 многопозиционного переключателя и может быть выполнено в исполнении на три и более фиксированных переключения. Увеличение количества пар профильных элементов задает изменение параметров фиксированного угла перемещения. Направление фиксированного перемещения "поворот" (по часовой стрелке или против часовой стрелки) задается направлением наклона профильного элемента 7 коронок 4, 5.
1
2
При переключении (вариант 3) позиционирующая коронка 4 может иметь исполнение, при котором впадины 8 располагаются на одном уровне, при этом h и h равны "0" (фиг. 3).
Переключатель кулачковый многопозиционный (вариант 1) работает следующим образом.
Для обеспечения позиционирования возвратно-поступательного перемещении штока 2 на заданную величину, находившемуся в первой позиции, под действием усилия Р осуществляется его перемещение при этом усилие Р передается по штоку 2 исполнительному устройству или механизму, где как вариант шток 2 может выполнять функцию фиксатора или толкателя. Вместе со штоком 2 внутри переключателя двуплечий кулачок 3 имеющий со штоком 2 шарнирную связь, совершая комбинированное перемещение относительно штока 2 и профильных элементов в позиционирующей коронке 4, перемещается из первого фиксированного положения впадин 8 позиционирующей коронки 4 во второю (фиг. 3), в которой расположение впадин 8 позиционирующей коронки 4 имеет другое пространственное расположение по отношению к уровню расположения впадин 8 в первой позиции, что создает возвратно-поступательное смещение положения штока 2 из первой позиции во вторую. Переключатель имеющий в своем составе коронки 4 и 5 с двумя парами профильных элементов обеспечивает смену положения штока 2 на две позиции. При последующих воздействиях на шток 2 усилием Р шток 2 перемещается возвратно-поступательно последовательно на следующую позицию и так до бесконечности 1-2-1-2-1-……, где цифра 1 - первая позиция, а цифра 2 - вторая позиция.
Переключатель кулачковый многопозиционный (вариант 2) работает следующим образом.
Работа переключателя по варианту 2 аналогична действиям составных частей многопозиционного переключателя функционирующего по варианту 1, но с отличием по взаимосвязи двуплечего кулачка 3 и штока 2. В данном варианте переключателя используется шток 2 и кулачок 3, выполненные с жесткой взаимосвязью исключающей взаимные перемещения и вращение относительно друг друга (фиг. 10), при этом воздействие внешнего усилия Р передаваемое на шток 2 передается на кулачок 3, а взаимодействие плеч кулачка 3 с профильными элементами коронок 4, 5, создающие поворот кулачка 2 в первом варианте относительно штока 2 в текущем исполнении, создает условие для осуществления фиксированного от позиции к позиции, поворота вместе со штоком 2 в направляющих 6 коронок 4, 5. Таким образом, переключение -возвратно-поступательное смещение для штока 2 аналогично варианту 1 и задается разностью высоты расположения впадин 8 позиционирующей коронки 4 при одновременном обеспечении осуществлять фиксированный поворот посредством вращения внутри переключателя двуплечего кулачка 2. Количество позиций и угол поворота задаются исполнением коронок 4, 5 на соответствующее количество пар профильных элементов, при этом двум позициям переключения соответствует переключатель, имеющий в своей конструкции коронки 4, 5 с двумя парами профильных элементов. Алгоритм переключения аналогично устройству, описанному в варианте 1, цикличен и зависит от конструктивного исполнения коронок 4 и 5.
Переключатель кулачковый многопозиционный (вариант 3) работает следующим образом.
Для обеспечения 3х позиционного позиционирования при возвратно-поступательном перемещении штока 2, находившемся в первой позиции, под действием усилия Р осуществляется его перемещение при этом усилие Р передается по штоку 2 исполнительному устройству или механизму, где как вариант, шток 2 может выполнять функцию фиксатора или толкателя. Вместе со штоком 2 внутри переключателя двуплечий кулачок 3 имеющий со штоком шарнирную связь, совершая комбинированное перемещение относительно штока 2 и профильных элементов в позиционирующей коронке 4 перемещается из первого фиксированного положения впадин 8 позиционирующей коронки 4 во второю (фиг. 3) в которой расположение впадин 8 позиционирующей коронки 4 имеет другое пространственное расположение по отношению к уровню расположения впадин 8 в первой позиции, что создает возвратно-поступательное смещение положения штока 2 из первой позиции во вторую. При последующем приложении усилия Р на шток 2 переключателя происходит аналогичный порядок действий и кулачок 3 перемещается в третью позицию имеющую отличное по уровню от первой и второй позиции расположение впадин 8 позиционирующей коронки 4. Таким образом, обеспечивается возвратно-поступательное смещение положения штока 2 из первой позиции во вторую, из второй в третью и из третьей в первую, при этом повторение воздействия на шток 2 обеспечивает указанную цикличность и алгоритм. Переключатель имеющий в своем составе коронки 4 и 5 с тремя парами профильных элементов обеспечивает смену положения штока 2 на три позиции.
Вариант переключателя на три и более фиксированных положения отличается от первого варианта конструкцией коронок 4, 5, имеющих на три фиксированных положения - три пары профильных элементов. В задачах, где требуется осуществить переключение на четыре позиции, используются коронки 4, 5, имеющие четыре пары профильных элементов, при этом уровень расположения профильных элементов может быть выбран задачей предъявляемой к механизму позиционирования.