Кривошипно-ползунный механизм

 

Изобретение относится к кривошипно-ползунным преобразователям вращательного движение в возвратно-поступательное и найдет применение, в частности, в многопозиционных машинах-автоматах . Цель изобретения - расширение кинематических розможностей механизма за счет создания возможности перемещения ползунов из одних направляющих в другие. При равномерном вращении кривошипа 2 ползуны 6, 7 совершают возвратнопоступательное движение в направляющих 3, 4, 5. Каждые два оборота кривошипа 2 система управления, включающая двухступенчатую планетарную передачу и набор кинематически связанных друг с другом и с планетарной передачей рычагов, осуществляет поочередную перестановку ползунов 6, 7 в соседние по направлению вращения кривошипа 2 направляющие. 14 ил. с to

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

yg 4 F 16 Н 21/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4161207/25-28 (22) 10.12,86 (46) 30.01.89. Бюл. У 4 (75) С.С.Меньшиков (53) 621.837(088.8) (56) Артоболевский И.И. Механизмы в современной технике, М.: Наука, 1979, т.2, стр.436, рис.1404. (54) КРИВОШИПНО-ПОЛЗУННЫЙ МЕХАНИЗМ (57) Изобретение относится к кривошипно-ползунным преобразователям вращательного движени в возвратно-поступательное и найд г применение, в частности, в многопозиционных машинах-автоматах. Цель изобретения расширение кинематических позможно„.Яо„„умоет д1 стей механизма за счет создания воз/ можности перемещения ползунов из одних направляющих в другие. При равномерном вращении кривошипа 2 ползуны 6, 7 совершают возвратнопоступательное движение в направляющих 3, 4, 5. Каждые два оборота кривошипа 2 система управления, включающая двухступенчатую планетарную передачу и набор кинематически связанных друг с другом и с планетарной передачей рычагов, осуществляет поочередную перестановку ползунов 6, 7 в соседние по направлению вращения кривошипа 2 направляющие.

14 ил.

1455097

Изобретение относится к машиностроению, а именно к кривошипно-ползунным механизмам преобразователям вращательного движения в возврат- 5 но-поступательное, и найдет применение, в частности, в многопозиционных машинах-автоматах и манипуляторах.

Цель изобретения - расширение, кинематических возможностей механизма за счет создания возможности перемещения ползунов из одних направляющих в другие.

На фиг.1 показан механизм, продольный разрез; на фиг.2-5 — фазы работы механизма в трехпозиционном варианте (с тремя направляющими и

1 двумя ползунами); на фиг.б-9 - фазы работы ловителя управляющих паль- 20 цев; на фиг,10 — схема трехпозицион1 ного промышленного робота с гидроприводом; на фиг.11 — схема пятипозиционного робота; на фиг. 12-14— фазы работы трехпозиционного робота с гидроприводом.

Механизм содержит корпус 1, установленный в нем кривошип 2, выполненные в корпусе 1 равномерно по окружности вращения кривошипа 2 прямолинейные направляющие 3-5 (число направляющих может составлять одну, или две, или три, или четыре, или пять) установленные в этих направляющих ползуны б и 7 (число полэунов соответственно число направляющих может составлять один для одной или для двух направляющих, один или два для трех или четырех направляющих, один или два, или три для пяти направляющих) и шатуны 8 и 9 для связи ползунов б и 7 с кривошипом 2 (число ползунов равно числу шатунов), причем эта связь выполнена шарнирной.

Соответственно расположению прямолинейных направляющих 3-5 в корпусе

1 выполнены дуговые направляющие

10-12.

Для осуществления управления ходом ползунов 6 и 7 механизм имеет две пары попарно идентичных зубчатых передач. Центральные колеса 13 и 14 первой нары передач закреплены в корпусе 1 концентрично оси вращения кривошипа 2, ее водила 15 и

16 жестко связаны с кривошипом 2, а планетарные колеса 17 и 18 концентричны водилам 19 и 20 второй пары передач и жестко связаны с ними. Цен; тральные колеса 21 и 22 второй пары передач жестко связаны соответствен- но с водилами 15 и 16 первой пары передач, а на планетарных колесах

23 и 24 закреплены управляющие пальцы 25. Передаточное число передач первой пары в зависимости от количества прямолинейных направляющих

3-5 в корпусе 1 соответственно равно

1:I, или 2:1, или 3:1, или 4:1, или

5:1, а передаточное число передач второй пары в любом варианте механизма равно 2:1.

Б корпусе 1 установлены также устройства направления ползунов 6 и 7, количество которых равно количеству направляющих 3-5 и каждое иэ которых включает в себя два соосных коромысла 26 и 27 и 28, установленных в корпусе 1 по одну сторону соответствующей прямолинейной направляющей, и два шарнирно связанных с ними двуплечих управляющих рычага

29, 30 и 31, одни плечи которых предназначены для нернодического взаимодействия с соответствующей дуговой направляющей 10„ или 11, или

12, а другие плечи выполнены по дуге окружности, предназначены для взаимодействия с ползунами 6 и 7 и имеют на оси симметрии выступы 32, 33 и 34.

По другие стороны направляющих

3-5 в корпусе 1 установлены эксцен< трики 35-37, на которых с возможностью вращения установлены направляющие рычаги 39-40 с рабочими поверхностями, выполненными по дуге окружности и предназначенными для периодического взаимодействия с ползунами 6 и 7. С каждым эксцентриком 35-37 жестко связаны по два управляющих стержня 41-43, также предназначенные для периодического взаимодействия с ползунами 6 и 7.

На каждом из ползунов 6 и 7 уста-. новлены ловители управляющих пальцев

25, включающие в себя каждый (фиг.б9) повоторную шайбу 44 с диаметральным пазом 45, предназначенным для взаимодействия с управляющим пальцем 25, подпружиненный к полэуну фиксатором 46 поворотной шайбы 44 и выключатель 47 фиксатора 46, предназначенный для взаимодействия с выступами 32, 33 и 34 соответственно рычагов 29, 30 и 31.

3 14

Для предотвращения произвольного поворота ползунов 6 и 7 на шатунных пальцах на ползунах установлены по две пары роликов 48, каждая пара которых предназначена для взаимодействия с водилом 15 или 16 первой пары планетарных передач.

Механизм работает следующим образом.

Кривошип 2 равномерно вращается по часовой стрелке.

При этом, водила 15 и 16 первой пары передач приводят в движение планетарные колеса 17 и 18, которые обкатываются по центральным колесам

13 и 14 и при этом вращают водила

19 и 20 второй пары передач, центральные колеса 21 и 22 которой вращаются вместе с водилами 15 и 16, с которыми они жестко связаны. Так как передаточное число второй пары передач равно 2:1, то закрепленные на ее планетарных колесах 23 и 24 управляющие пальцы 25 перемещаются п прямым линиям, совпадающим с диаметрами центральных колес 21 и 22 соответственно. Поскольку передаточное число первой пары передач соответствует числу направляющих 3, 4, 5 в корпусе 1, то, например, для трехпозиционного ме. энкзма управляо ющий палец 25 через каждые 120 поворота кривошипа 2 будет размещаться на оси соответствующей направляющей 3, 4 или 5.

55097

Управляющие стержни 4 1 42 и 43 под действием пружин и амортизаторов (не показаны) занимают положение, при котором эксцентриситет жестко связанных с ним эксцентриков 36 и

37 располагается тангенциально к

1 окружности вращения кривошипа 2, В положении, показанном на фиг.2, ползун 6 находится в нижней мертвой точке.и удерживается управляющим рычагом 29 и направляющим рычагом 38 на оси направляющей 3. Выступ 32 рычага 29 (фиг.6) вошел в специальную выборку в ползуне 6 и нажал на выключатель 47 фиксатора 46, который вышел из паза 45 поворотной шайбы

44. Выступ 32 рычага 29, кроме того, также удерживает ползун 6 от поворота вокруг шатунного пальца.

В следующий момент ползун 6 начнет движение по направляющей 3 к верхней мертвой точке. Рычаги 29 и

38 при этом поворачиваются вокруг

20 о 25

ЭО

55 своих осей, осопровождая ползун 6.

Управляющие пальцы 25 начнут смещаться вправо относительно ползуна

6, поворачивая его поворотные шайбы

44 и закручивая их пружину (не показана), установленную в ползуне 6.

B это же время ползун 7 движется по направляющей 4 к своей нижней мертвой точке. его поворотные шайбы

44 с помощью пружины разворачиваются своими пазами 45 навстречу управляющим пальцам 25, которые при дальнейшем повороте кривошипа 2 выйдут из пазов 45 поворотных шайб 44 на ползуне 6 (фиг.7).

В положении по фиг.3 ползун 6, двигаясь по направляющей 3 к своей верхней мертвой точке, максимально развернул рычаги 29 и 38, а пол-. зун 7, двигаясь к своей нижней мертвой точке, вошел в контакт с рычагами 30 и 39 и развернул в направлении к оси вращения кривошип 2.

Управляющие пальцы 25 вошли в пазы

45 поворотных шайб 44 на ползуне 7 и начали их поворот.

Через 30 поворота кривошипа 2 ползун 7 придет в свою нижнюю мертвую точку. Управляющие пальцы 25 войдут в пазы 45 поворотных шайб 44 на ползуне 7, фиксатор 46 также под действием своей пружины войдет в паз

45, и поворотные шайбы 44 ползуна 7 будут зафиксированы (фиг,8). Рычаги 30 и 39 максимально развернутся к оси вращения кривошипа 2 и второе плечо рычага 30 выйдет из дуговой направляющей 11. Рычаги 29 и 38, потеряв контакт с ползуном 6, под действием своих пружин вернутся в исходнбе положение. Ползун 7, увлекаемый управляющими пальцами 25 во вращение вокруг оси кривошипа 2, отжимает рычаг 30, который вместе с коромыслом 27 будет поворачиваться вокруг оси коромысла. Рычаг 39 вернется в исходное положение.

На фиг.4 ползун 6 находится в верхней мертвой точке. Фиксатор 46, взаимодействуя с выступом на корпусе.

1 (не показан), освободил поворотные шайбы 44 ползуна 1, которые развернулись своими пазами 45 навстречу управляющим пальцам 25. Ползун 7 максимально развернул рычаг 30 с коромыслом 27 и одновременно начал пово- . рачивать рычаг 40 и управляющий стержень 43. Последний поворачивает

1455097 эксцентрик 37 на его оси, в результате чего рычаг 40одновременно с поворотом вокруг эксцентрика 37 удаляется от направляющей 5 .

На фиг.5 ползун 6 двигается к нижней мертвой точке. Рычаги 30 и 40 вернулись в исходное положение, а ползун 7 удерживает стержень 43 в ,отжатом положении.При дальнейшем повороте кривошипа 2 ползун 7 освободит стержень 43, который развернет эксцентрик 37 в исходное положение.

С поворотом эксцентрика 37 рычаг 40 прижимается к ползуну 7 и соответ ственноо прижмет его к рычагу 31. Вы ступп 34 рычага 31 нажмет на выключа1 тель 47 фиксатора 46, который выйдет из паза 45 поворотной шайбы 44 на ползуне 7 и тем самым даст воэможность выхода из паза 45 управляющего пальца 25. Ролики 48 полэуна 7, опираясь на специальные выступы на водилах 15 и 16, предохраняют ползун

7 от поворота вокруг шатунного пальца. При дальнейшем повороте кривошипа 2 палзун 7, увлекая за собой рычаги 31 и 40 и направляемый ими, войдет в направляющую 5 и начнет перемещение по ней к верхней мертвой точке. Ползун 6 придет в нижнюю мертвую точку в направляющей 3, и. механизм займет положение, симметричное положению по фиг.2.

При дальнейшем вращении кривоши-! па 2 через два его оборота ползун 6 переместится к направляющей 4, а ползун 7 — к направляющей 3. Таким образом, положение механизма будет соответствовать положению на фиг.2, но при этом ползуны 6 и 7 поменяются местами. Полный цикл работы механизма, когда ползуиы 6 и 7 снова окажутся на своих местах, соответствует четырем оборотам кривошипа 2.

Использование механизма, например, в манипуляторе промышленного робота показано на фиг.12-14..

В зоне действия каждого ползуна

6 или 7 установлены сообщающиеся между собой гидроцилиндры 49 и 50.

При перемещении ползуна 6 последний воздействует на шток 51 который, перемещая поршень 52, создает давление в гидроцилиндре 50. Это давление передается в гидроцилиндр 49, шток 53 которого вместе с траверсой

54 и установленными на ней захватами

55 и 56 перемещается навстречу ползу5

20 ну 6 с установленными на нем захватами 57, 58 и 59.

При этом, захват 55, например, берет заготовку 60 из накопителя и подает ее в зону обработки, а захват

56 подает обработанную заготовку— в другой накопитель. При сближении ползуна 6 и траверсы 54 захваты 55 и 56 входят соответственно в захваты

57 и 59 и принимают от них заготовки 60. Если на пути движения траверсы 54 поставить винтовую направляющую, то траверса будет поворачиваться, а. захваты 55 и 56 меняться местами.

Работа робота с пятипозиционным механизмом (фиг.11) протекает аналогично описанной.

Формула изобретения

Кривошипно-ползунный механизм, содержащий корпус, установленный в

25 нем кривошип, выполненные в корпусе равномерно по окружности вращения кривошипа прямолинейные направляющие, перпендикулярные оси вращения кри, вошипа, установленные в направляюЗ0 щнх ползуны, и шатуны, шарнирно связанные одними концами с кривоши1 пом, а другими концами — с соответствующими ползунами, о т л и ч а юшийся тем,. что, с целью расши35 рения кинематических Возможностей, количество направляющих равно одной, или двум, или трем, или четырем,или пяти, количество ползунов равно при одной и двух направляющих одному, 40 при .трех и четырех направляющих одному или двум, при пяти направляющих одному,или двум или трем, в корпусе по числу прямолинейных направляющих выполнены дуговые направляющие, ко

45 личество шатунов равно количеству полэунов, а механизм снабжен двумя парами попарно идентичных планетарных зубчатых передач, расположенных в корпусе попарно симметрично по кон. бб цам оси кривошипа, установленными в корпусе устройствами направления ползунов, количество которых равно количеству прямолинейных направляющих,каждое из которых включает в себя два соосных коромысла, установ-— ленных в корпусе по одну сторону соответствующей прямолинейной направляющей, два шарнирно связанных

I с ними двуплечнх управляющих рыча7 145509 га, одно из плеч которых предназначв ° но для периодического взаимодействия с соответствующей дуговой направляющей, а другое предназначено для периодического взаимодействия с ползунами и выполнено по дуге окружности с расположенными на оси симметрии рычагов выступами, установленный в корпусе по другую сторону той же прямолинейной направляющей эксцентрик, установленный на эксцентрике с воэможностью вращения и предназначенный для периодического взаимодействия с ползуном направляющий рычаг, рабочий контур которого выполнен по дуге окружности, и два жестко связанных с эксцентриком управляющих стержня, предназначенные для периодического взаимодействия с ползунами, а также установленными по два на каждом ползуне ловителями, включающими каждый поворотную шайбу с диаметральным пазом, подпружиненный к ползуну фиксатор поворотной шайбы и выключатель фиксатора,. предназначенный для периоди7 8 ческого взаимодействия с выступами управляющих рычагов, и установленными по две пары на каждом ползуне роликами, каждая пара которых предназначена для взаимодействия с соответствующим водилом первой пары планетарных передач, при этом центральные колеса первой пары передач жестко закреплены в корпусе концентрично оси вращения кривошипа, ее водила жестко связаны с последним, планетарные колеса концентричны водилам второй пары передач и жестко связаны с ними, а центральные колеса второй пары передач жестко связаны с водилами первой пары, на ее планетарных колесах закреплены управляющие пальцы, предназначенные для периодического взаимодействия с диаметральными пазами поворотных шайб, передаточное число передач первой пары соответственно количеству прямолинейных направляющих равно

1:1, или 2:1, или 3:1, или 4:1, или.

5:1, а передаточное число передач второй пары равно 2: 1.

1455097

1455097

@m5

Фие. 8

1455Î97

1455097

1455097

Составитель В.Савицкий

Техред Л. Олийньпс Корректор Г.Решетник

Редактор И.Сегляник

Заказ 7433/42 Тираж 721 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4