Универсальный механизм перемещения

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для создания сложных роботизированных станков и манипуляторов с возвратно-поступательным осевым перемещением исполнительного звена и одновременным вращением его вокруг этой оси. Механизм содержит корпус с расположенным в нем цилиндрическим валом, имеющим по крайней мере на одном из его концов крепление для исполнительного звена и выполненным с возможностью одновременного вращения и поступательного осевого перемещения посредством установленных в корпусе по крайней мере одного привода вращения и одного привода подачи, при этом на наружной цилиндрической поверхности вала выполнена зубчатая нарезка, посредством которой вал кинематически связан с упомянутыми приводами. При этом зубчатая нарезка выполнена в виде продольной нарезки, расположенной вдоль оси вала, и поперечной кольцевой нарезки, расположенной поперек оси вала, с образованием прямых зубьев в виде усеченных пирамидок, обеспечивающих возможность передачи на вал вращения и осевого движения. Кроме того, зубья выполнены с возможностью образования поверхностью вершин опорной поверхности вала для взаимодействия с подшипниками скольжения, размещенными в корпусе. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к элементам машин, станков, манипуляторов, роботов и предназначено для перемещения в пространстве исполнительного звена возвратно-поступательно вдоль оси и одновременно вращения его в обе стороны вокруг этой оси. Может быть использовано для создания сложных роботизированных станков и манипуляторов за счет комбинирования в комплексы по несколько таких универсальных механизмов перемещения.

Известны реечные передачи для преобразования вращательного движения цилиндрического зубчатого колеса в поступательное движение прямоугольной в сечении зубчатой рейки с прямыми поперечными зубьями [1-я интернет-ссылка http://delta-grup.ru/bibliot/11/58.htm].

Недостатком подобных устройств является то, что если рейка жестко связана с рабочим исполнительным звеном, то достичь одновременно поступательной подачи этого звена и его вращательного движения вокруг оси подачи становится непростой проблемой.

Известны конструкции с одновременным вращением и подачей исполнительного звена, например сверлильные и хонинговальные станки.

Известен хонинговальный станок, в котором вращательное движение исполнительного звена создается отдельным электродвигателем через систему шестерен и промежуточных валов, а прямолинейное возвратно-поступательное движение подачи - реечной передачей или гидроцилиндрами, причем усилие подачи приложено к каретке с гильзой, где закреплен в подшипниках вал исполнительного звена шлифовальной головки, имеющей и собственную радиальную подачу абразивных брусков [3-я интернет-ссылка http://stanki-katalog.ru/sprav_3k833.htm].

В примере с хонинговальным станком в цепи передач движений много специфических деталей, поэтому как наиболее близкое техническое решение за прототип предлагаемого универсального механизма перемещения выбран шпиндельный узел сверлильного станка, который обеспечивает осевую подачу исполнительного звена с одновременным его вращением вокруг этой оси (SU 795871 A1, B23Q 5/32, 15.01.1981).

Прототип механизма перемещения содержит корпус, в котором смонтирован шпиндельный узел, привод вращения и привод подачи. Цилиндрический вал шпиндельного узла смонтирован в гильзе на шарикоподшипниках и получает вращение от привода вращения через шлицевое соединение. Прямолинейное возвратно-поступательное движение подачи вала осуществляется за счет взаимодействия вращающейся шестерни привода подачи и находящейся с ней в зацеплении зубчатой рейки гильзы.

Недостатками механизма перемещения исполнительного звена в прототипе являются ограничение осевого хода подачи длинами зубчатой рейки и шлицов вала, а также неточность минимальных перемещений вследствие люфтов шестеренных пар.

Задачей предлагаемого решения является расширение арсенала универсальных механизмов перемещения исполнительного звена, реализующих возможность осевой подачи исполнительного звена с одновременным его вращением вокруг этой оси.

Технический результат предлагаемого изобретения - реализация поставленной задачи путем расширения технических возможностей устройства как манипулятора за счет увеличения хода осевой подачи при тех же габаритах вала и роста точности микроперемещений исполнительного механизма при одновременном снижении габаритов и трудоёмкости изготовления механизма за счет исключения подшипников качения, гильз и шлицевых втулок.

Дополнительный технический результат - возможность комбинирования нескольких предложенных универсальных механизмов перемещения для создания сложных роботизированных станков и манипуляторов.

Поставленная задача решается тем, что в известный механизм перемещения исполнительного звена, содержащий корпус с приводами вращения и подачи и цилиндрический вал, выполненный с возможностью одновременного вращения и поступательного осевого перемещения и содержащий на конце крепление для исполнительного звена, внесены следующие новые признаки:

- вал по всей наружной цилиндрической поверхности, за исключением установочных технологических поясков по краям, имеет продольную нарезку зубьев для передачи вращения и поперечную кольцевую нарезку зубьев для передачи валу осевого перемещения, что обеспечивает одновременное осуществление вращения и осевого движения вала и при этом позволяет увеличить ход подачи вала примерно в два раза, т.к. нарезка зубьев выполнена практически по всей длине вала, за исключением технологических поясков по краям, в то время как в прототипе длина шлицов составляет примерно половину длины вала;

- опорной поверхностью вала в минимум двух подшипниках скольжения, укрепленных либо расточенных непосредственно на стенках корпуса, является наружная цилиндрическая поверхность вала на технологических поясках и на вершинах нарезанных на нем зубьев, имеющих вид усеченных пирамидок;

- приводов вращения и подачи может быть по два и более, и предпочтительно располагать их симметрично относительно оси вала для точности его центровки, равномерности усилия нагружения, что обеспечивает точность микроперемещений и роста надежности всего механизма.

Сущность изобретения поясняется иллюстрациями,

где на фиг.1 показан разрез универсального механизма перемещения исполнительного звена;

- на фиг. 2 – пример исполнения цилиндрического вала из трубы с продольной и поперечной нарезками;

- на фиг. 3 показан пример механизма с парными симметричными приводами подачи и вращения;

- на фиг. 4 схематически показан пример комбинирования двух предложенных универсальных механизмов перемещения;

- на фиг. 5 схематически показан прототип.

Универсальный механизм перемещения (фиг. 1) содержит корпус 1, внутри которого расположены привод вращения 2 с выходной шестерней 3 и привод подачи 4 с его выходной шестерней 5. Цилиндрический трубчатый вал 6 может иметь крепление 7 для исполнительного звена как на одном конце вала 6 (фиг.1), так и на двух концах вала 6 (фиг.3). Вал 6 установлен в двух подшипниках скольжения 8, которые расположены на стенках корпуса 1 и соприкасаются своей внутренней цилиндрической поверхностью с наружной поверхностью вала 6 на технологических поясках и на вершинах 9 нарезанных на нем зубьев 10, имеющих вид усеченных пирамидок (фиг.2). При этом прямые зубья 10, выполненные на валу 6 для возможности осуществления вращательного движения вокруг своей оси, имеют прорези, выполненные в поперечном направлении, что позволяет валу 6 одновременно выполнять и функцию зубчатой рейки для осуществления осевого перемещения.

Устройство работает следующим образом.

При включении двигателя (на чертеже условно не показан) выходная шестерня 3 привода 2 приводит во вращение вал 6, поскольку он почти на всю длину представляет собой шестерню с прямыми зубьями (вид А на фиг. 2). Поскольку эти прямые зубья не сплошные, а с прорезями в направлении поперек оси цилиндрического вала 6 (фронтальная проекция на фиг. 2), это позволяет валу 6 выполнять функцию зубчатой рейки, находящейся в зацеплении с выходной шестерней 5 привода подачи 4, т.е. одновременно с вращением вала 6 осуществлять осевое перемещение вала 6 за счет того, что каждый зуб шестерни 5 поочередно взаимодействует с одним-двумя поперечными рядами зубьев 10 вала 6 в зоне их максимального сближения. В результате весь вал 6 двигается в осевом направлении в подшипниках 8 одновременно с вращательным движением вокруг своей оси.

Для повышения надежности и технических возможностей устройства как манипулятора возможно выполнение предлагаемого устройства с наличием двух и более приводов вращения 2 и подачи 4, предпочтительно расположенных симметрично относительно оси вала 6, что повышает точность его центровки и равномерность усилия нагружения, уменьшает износ подшипников 8 скольжения и обеспечивает точность микроперемещений вала 6.

Пример исполнения механизма с двумя парами приводов – одна пара приводов 2 для вращения, другая пара приводов 4 для поступательного движения - показан на фиг. 3, где также представлена возможность наличия креплений 7 для исполнительного звена на обоих концах вала 6, что удваивает производительность, например, за счет того, что при использовании в работе хонинговального станка, появляется возможность обрабатывать одновременно две детали вместо одной. За счет регулировки расстояний приводов 2 и 4 от оси вала 6 при монтаже и реальной разницы в скоростях приводов можно убрать люфты зубчатых зацеплений и повысить точность перемещений вала 6 на малые расстояния.

Таким образом, этот признак даёт ещё одно преимущество предлагаемому устройству перед прототипом.

Пример комбинирования двух универсальных механизмов перемещения для автоматического сварочного манипулятора изображен на фиг.4. Вал механизма перемещения I жестко соединен с корпусом механизма перемещения II, который в данном случае выполняет функцию исполнительного звена для механизма перемещения I. В свою очередь, вал механизма перемещения II на конце содержит шарнирное крепление для исполнительного звена - электрода Е. Механизм перемещения I выполнен с возможностью независимо двигаться по оси Y вдоль направляющей, при этом вал его может одновременно двигаться по оси Х. Механизм перемещения II в результате имеет возможность перемещения как по оси Y, так и по оси Х, а вал механизма II может одновременно двигаться по оси Z. Таким образом электрод Е перемещается по трем осям координат и дополнительно вращается вокруг осей, параллельных X, Y и Z, поэтому имеет доступ ко всем точкам внутри объема, сечение которого очерчено пунктирными линиями.

Таким образом, за счет сочетания известных и новых признаков в предлагаемом устройстве решена поставленная задача и достигнут заявленный технический результат: расширение технических возможностей устройства как манипулятора за счет увеличения хода подачи при тех же габаритах вала и роста точности микроперемещений исполнительного механизма при одновременном снижении габаритов и трудоёмкости изготовления механизма за счет исключения подшипников качения, гильз и шлицевых втулок, а также возможность комбинирования нескольких предложенных универсальных механизмов перемещения для создания сложных роботизированных станков и манипуляторов.

1. Механизм для перемещения исполнительного звена технологической машины, содержащий корпус с расположенным в нем цилиндрическим валом, имеющим по крайней мере на одном из его концов крепление для упомянутого исполнительного звена и выполненным с возможностью одновременного вращения и поступательного осевого перемещения посредством установленных в корпусе по крайней мере одного привода вращения и одного привода подачи, при этом на наружной цилиндрической поверхности вала выполнена зубчатая нарезка, посредством которой вал кинематически связан с упомянутыми приводами, отличающийся тем, что зубчатая нарезка выполнена в виде продольной нарезки, расположенной вдоль оси вала, и поперечной кольцевой нарезки, расположенной поперек оси вала, с образованием прямых зубьев в виде усеченных пирамидок, обеспечивающих возможность передачи на вал вращения от по крайней мере одного привода вращения и передачи на вал осевого движения от по крайней мере одного привода подачи, при этом зубья выполнены с возможностью образования поверхностью вершин опорной поверхности вала для взаимодействия с подшипниками скольжения, размещенными в корпусе.

2. Механизм по п.1, отличающийся тем, что он содержит по меньшей мере по два привода вращения и подачи, расположенных в корпусе симметрично относительно оси вала.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в механических передачах возвратно-поступательного движения. Зубчатый сектор содержит тело в виде сектора и расположенную по его дуге систему зубьев.

Изобретение предназначено для подачи шариков, воздействующих на рабочие органы исполнительных механизмов. Подаватель роторный состоит из корпуса, имеющего сквозные каналы для прохода шариков, роторного колеса, жестко закрепленного на рабочем валу и имеющего вид цилиндра с расположенными на внешней образующей продольными канавками, равно распределенными по длине окружности с шагом, обеспечивающим достаточную толщину перемычек между канавками.

Изобретение относится к общему машиностроению, а более конкретно к механизмам преобразования движения. Механизм преобразования возвратно-поступательного движения в непрерывное вращательное содержит два ведомых вала, передающий вал, ведущее звено в виде разомкнутой цепи, а также замкнутую гибкую цепную связь.

Изобретение относится к роторным машинам. Роторная машина использует шарики, обладающие механической энергией, и преобразует их поступательное движение в крутящий момент своего рабочего вала.

Изобретение относится к поворотному двигателю. Двигатель предназначен для преобразования поступательного движения шариков в круговое возвратно-поступательное движение рычага, жестко закрепленного на рабочем валу и создающего на нем крутящий момент.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к механизмам преобразования движения. Механизм преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное и наоборот содержит по десять одинаковых цилиндрических колес внешнего зацепления, круглых валов, неподвижных зубчатых колес внутреннего зацепления, шатунов и поршней.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к механизмам преобразования движения. Механизм преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное и наоборот содержит по шесть одинаковых цилиндрических колес внешнего зацепления, круглых валов, неподвижных зубчатых колес внутреннего зацепления, шатунов и поршней.

Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к механизмам преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное и наоборот. Восьмицилиндровый механизм преобразования движения содержит по четыре цилиндрических колеса внешнего зацепления, круглых валов и по восемь неподвижных зубчатых колес внутреннего зацепления, водил, сателлитов, к каждому сателлиту жестко присоединен диск, восемь шатунов и восемь поршней.

Устройство относится к машиностроению и может быть использовано в механизмах преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное и наоборот. Механизм преобразования движения содержит два цилиндрических колеса внешнего зацепления и по четыре одинаковых между собой: неподвижных зубчатых колес внутреннего зацепления; сателлитов с прикрепленными к ним планками; водил; шатунов; поршней и корректирующих масс.

Изобретение относится к механизмам преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное и наоборот. Устройство преобразования движения содержит по два цилиндрических зубчатых колеса внешнего зацепления (2, 8), зубчатых колеса внутреннего зацепления, сателлитов, к каждому сателлиту жестко присоединена планка, два шатуна (5, 8) и два поршня (6, 9).

Изобретение относится к приводам для станков и механизированного инструмента. .

Изобретение относится к станкостроению, а именно к устройствам ленточноотрезных станков для разрезки различных материалов, например черных металлов, в частности с гидравлическим приводом, обеспечивающим автоматическое изменение подачи ленточной пыли в процессе резания в зависимости от ее прогиба.
Изобретение относится к металлообрабатывающей, деревообрабатывающей, керамикообрабатывающей и другим механообрабатывающим отраслям промышленности и позволяет уменьшить энергозатраты при механической обработке деталей, т.е.

Изобретение относится к станкостроению . .

Изобретение относится к средствам перемещения в плоскости и может быть использовано для перемещения изделий в технологическом оборудовании, в частности , при изготовлении печатных плат.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в конструкциях приводов тяжелых станков. .

Изобретение относится к области обработки металлов резанием и может быть использовано в металлорежущих станках. .

Изобретение относится к способу управления фрезерно-отрезным станком с пильным инструментом, который приводится в действие электрическим приводом пильного инструмента с первым преобразователем частоты и с устройством подачи пильного инструмента для перемещения со скоростью подачи приведенного в действие пильного инструмента относительно подлежащей отрезанию детали, а также к такому фрезерно-отрезному станку. При врезании пильного инструмента в деталь производят переключение со скорости подачи холостого хода на рабочую скорость подачи. При этом первым преобразователем частоты определяют величину физического значения, которая соответствует крутящему моменту, переданному от привода пильного инструмента на пильный инструмент, или на основании которой рассчитано изменение этого крутящего момента. Переключение со скорости подачи холостого хода на рабочую скорость подачи производят в зависимости от величины этого физического значения. В результате обеспечивается предотвращение повреждения пильного полотна. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для создания сложных роботизированных станков и манипуляторов с возвратно-поступательным осевым перемещением исполнительного звена и одновременным вращением его вокруг этой оси. Механизм содержит корпус с расположенным в нем цилиндрическим валом, имеющим по крайней мере на одном из его концов крепление для исполнительного звена и выполненным с возможностью одновременного вращения и поступательного осевого перемещения посредством установленных в корпусе по крайней мере одного привода вращения и одного привода подачи, при этом на наружной цилиндрической поверхности вала выполнена зубчатая нарезка, посредством которой вал кинематически связан с упомянутыми приводами. При этом зубчатая нарезка выполнена в виде продольной нарезки, расположенной вдоль оси вала, и поперечной кольцевой нарезки, расположенной поперек оси вала, с образованием прямых зубьев в виде усеченных пирамидок, обеспечивающих возможность передачи на вал вращения и осевого движения. Кроме того, зубья выполнены с возможностью образования поверхностью вершин опорной поверхности вала для взаимодействия с подшипниками скольжения, размещенными в корпусе. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Наверх