Пружинный механизм

 

В,В, Верховский, A.À. Жеребцов, В,П. Максимов и Л.Н. Петров (72) Авторы изобретения (7l) Заявитель

Московское высшее техническое училище им, Н,Э. Баумана (54) ПРУЖИННЬ!Й МЕХАНИЗМ

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано, например для уравновешивания устройства вертикального перемещения. в промышленных роботах и манипуляторах.

Известен уравновешивающий меха— низм с противовесами для устройства вертикального перемещения (11.

Недостаток такого механизма — знаt0 чительная инерционность, ухудшающая его динамические характеристики.

Наиболее близким к изобретению является пружинный механизм, преимущественно для уравновешивания уст15 ройств вертикального перемещения,содержащий установленные один в другом неподвижное и подвижное звенья, закрепленную на одном из них одним концом пружину, закрепленный на этом же звене поворотный блок, гибкий элемент, охватывающий блок и соединенный со свободным концом пружины, и опорный элемент.

Поворотный блок в известном меха" низме выполнен в виде частей, одна из которых цилиндрическая, а другая — кулачковая, выполненная, например, по спирали Архимеда. Гибкий элемент также выполнен из двух частей, каждая из которых закреплена соответственно на цилиндрической и кулачковой частях блока. Кулачковая часть блока является как бы опорным элементом (2 .

Недостатком известного устройства является сложность конструкции, а кулачковая часть барабана, выполненная по спирали Архимеда, сложна технологически.

Цель изобретения — упрощение конструкции.

Указанная цель достигается за счет того, что в пружинном механизме, содержащем установленные одно в другом неподвижное и подвижное звенья, закрепленную на одном из них одним концом пружину, закрепленный на этом

932005

20

М„„, Z а Ь ° sinp (6) 3 же звене поворотный блок, гибкий элемент, охватывающий блок и соединенный одним концом со свободным концом пружины, и опорный элемент, опорный элемент выполнен в виде рычага, шарнирно связанного со звеном, на котором закреплен поворотный блок, и со свободным концом гибкого элемента, другое звено выполнено с направляющей, с которой через ролик взаимодействует свободный конец рычага.

На фиг. 1 изображен пружинный механизм, на фиг. 2 - разрез А-А на фиг.!.

Механизм содержит установленные одно в другом неподвижное звено подвижное звено 2, шарнирно связанный с подвижным звеном рычаг 3, являющийся опорным элементом, пружину 4 и поворотный блок 5, закрепленный на звене 2. Гибкий элемент б соединен одним концом с пружиной

4, охватывает блок 5 и шарнирно соединен с рычагом 3. На свободном конце рычага 3 установлен ролик 7, опирающийся на прямолинейную направляющую 8, которая выполнена на неподвижном звене 1. Крепление пружины 4 к подвижному звену

2 осуществимо с помощью винта 9 и гаек !0. В рабочем положении прямолинейная направляющая 8 должна быть ориентирована перпендикулярно вектору силы тяжести. В этом положении величина опорной реакции Р, действующей со стороны направляющей 8 на ролик 7, равна весу подвижного звена с нагрузкой и пружинным уравновешивающим механизмом, и направлена вверх перпендикулярно этой направляющей. Крутящий момент на рычаге 3 относительно точки Д от действия силы P направлен против часовой стрелки.

М, =Рг sin%, (1) где r — СД вЂ” расстояние от оси поворота рычага 3 до оси ролика 7; оС - угол поворота рычага

3 от вертикали gE.

Крутящий момент на рычаге 3 от действия силы деформации пружины

"!пр Q (2) сила деформации пружины; плечо действия этой силы относительной точки Д. ф

Для пружины постоянной жесткости ()=Z3. (3) где Z — жесткость пружины;

Ъ вЂ” деформация пружины.

Величину деформации пружины принимают равной расстоянию от точки

В до точки Š— точки касания гибкого элемента 6 с блоком 5. Натяжением пружины посредством винта 9 и гайки 10 этого всегда можно добиться.

Величина деформации Я и плечо действия силы h выражаются через конструктивные параметры механизма уравновешивания следующим образом:

5 = BE = à cos P + Ь cos p (4)

h = à sing= b sing (5) где а = ВД вЂ” расстояние от оси поворота рычага 3 до оси шарнирного соединения гибкого элемента 6 с рычагом 3;

Ь = ДŠ— расстояние от оси поворота рычага 3 до точки касания гибкого элемента 6 с роликом, g u P — углы, образованные соответственно отрезками а и Ь с осью гибкого элемента, Тогда с учетом (3), (4) и (5) уравнение (2) примет вид

Из сравнения (1) и (6) видно, 40 что отношение

М, .ЕаЪ вЂ” В = — — = const, (7)

Мк Р г т.е. не зависит от переменной с, Из (7)видно, что, меняя конструктивные параметры а, Ь, g,,можно с помощью одной и той же пружины жесткости Z уравновесить различные грузы P. !

Пружинный механизм, состоящий из пружины, троса, блока и рычага с роликом, может быть установлен и на неподвижном звене, в этом случае прямолинейная направляющая должна быть выполнена на подвижном звене.

Использование предлагаемого механизма позволяет получить уравновешивающие подвижной секции с по932005

Формула изобретения

Составитель A. Машкин

Техред T. Маточка Корректор Е. Рошко

Редактор A. Власенко

Тираж 981 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 3703/45

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4

5 мощью более простой и технологически менее сложной конструкции.

Пружинный механизм, преимущественно для уравновешивания устройств вертикального перемещения, содержащий установленные одно в другом неподвижное и подвижное звенья, закрепленную на одном из них одним концом пружину, закрепленный на этом же звене поворотный блок, гибкий элемент, охватывающий блок и соединенный одним концом со свободным концом пружины, и опорный элемент, отличающийся тем, что, целью упрощения конструкции, опорный элемент выполнен в виде рычага, шарнирно связанного со звеном, на котором закреплен поворотный блок, и со свободным концом гибкого элемен та, другое звено выполнено с направляющей, с которой взаимодействует свободный конец рычага .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Патент США и 3261480, кл. 214-1 1961.

2. Авторское свидетельство СССР

529074, кл. В 25 J 17/00, 1974 (прототип).