Кривошипно-ползунный механизм

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 97 д 4 Р 16 Н 2 БРЕТЕН ЬСТВУ во механи и мож одн напр мерна ны 6, пател ющих крив 4,ипа 2чаю передачу и на занных друг с ной передачей ет поачередну нов 6, 7 в со вращения крив 14 ил. ствля чаган ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТИРЬТИЯМПРИ ГННТ СССР(57) Изобретение относится к кривошипно-ползунным преобразователям врщательного движени в возвратно-поступательное и найд.г применение, вчастности, в многопозиционных машинах-автоматах. Цель изобретениярасширение кинематических позможнома за счет создания земещения ползунов из ляющих в другие. При вращении кривошипа 2 совершают возвратноое движение в направляКаждые два оборота система управления, вклютупенчатую планетарную бор кинематически свядругом и с планетарперестановку ползудние по направлению ипа 2 направляющие.1455097 Составитель В.Савицкийдактор И.Сегляник ТехредЛ.Олийньп Коррект Решетник Подписи КНТ ССС тениям ская н предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная 4 е зводственно-поли аказ 7433/42 Тираж 721 НИИПИ Государственного комитета по изо 113035, Москва, Ж"35, РИзобретение относится к машиностроению, а именно к кривошипно-ползунным механизмам преобразователямвращательного движения в возвратно-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 - Фазыработы механизма в трехпозиционномварианте (с тремя направляющими идвумя ползунами); на Фиг.б- фазыработы ловителя управляющих пальцев; на фиг,10 - схема трехпозиционного промышленного робота с гидроприводом; на Фиг.11 - схема пятипозиционного робота; на Фиг, 12-14 -фазы работы трехпозиционного робота 25с гидроприводом.Механизм содержит корпус 1, установленный в нем кривошип 2, выполненные в корпусе 1 равномерно поокружности вращения кривошипа 2 прямолинейные направляющие 3-5 (числонаправляющих может составлять одну,или две, или три, или четыре, илипять) установленные в этих направляющих ползуны б и 7 (число полэуновсоответственно число направляющих может составлять один для одной илидля двух направляющих, один или двадля 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 корпусе1 выполнены дуговые направляющие10-12,Для осуществления управления ходом ползунов 6 и 7 механизм имеетдве пары попарно идентичных зубчатых передач. Центральные колеса 13и 14 первой нары передач закрепленыв корпусе 1 концентрично оси вращения кривошипа 2, ее водила 15 и16 жестко связаны с кривошипом 2, апланетарные колеса 7 и 18 концентричны водилам 19 и 20 второй парыпередач 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 1:1, 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 эксцентрики 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.б) 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 14Для 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 2 1 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 центрьльных 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 жест. ко связанных с ним эксцентриков 36 и 37 располагается тангенциально к 1окружности 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 5 10 15 20 о 25ЭО 35 40 45 50 55 своих осей, осопровождая ползун 6.Управляющие пальцы 25 начнут смещаться вправо относительно ползуна6, поворачивая его поворотные шайбы44 и закручивая их пружину (непоказана), установленную в ползуне 6.В это же время ползун 7 движется по направляющей 4 к своей нижнеймертвой точке, Его поворотные шайбы44 с помощью пружины разворачиваются своими пазами 45 навстречу управляющим пальцам 25, которые при дальнейшем повороте кривошипа 2 выйдутиз пазов 45 поворотных шайб 44 наползуне 6 (фиг,7),В положении по фиг.3 ползун 6,двигаясь по направляющей 3 к своейверхней 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 пазы45 поворотных шайб 44 на ползуне 7и начали их поворот,1Через 30 поворота кривошипа 2ползун 7 придет в свою нижнюю мертвую точку. Управляющие пальцы 25войдут в пазы 45 поворотных шайб 44на ползуне 7, фиксатор 46 также поддействием своей пружины войдет в паз45, и поворотные шайбы 44 ползуна 7будут зафиксированы (фиг,8). Рычаги 30 и 39 максимально развернутсяк оси вращения кривошипа 2 и второе плечо рычага 30 выйдет из дуговой направляющей 11. Рычаги 29 и 38,потеряв контакт с ползуном 6, поддействием своих пружин вернутся висходное положение. Ползун 7, увлекаемый управляющими пальцами 25 вовращение вокруг оси кривошипа 2, отжимает рычаг 30, который вместе скоромыслом 27 будет поворачиватьсявокруг оси коромысла, Рычаг 39 вернется в исходное положение.На фиг.4 ползун 6 находится вверхней мертвой точке. Фиксатор 46,взаимодействуя с выступом на корпусе.1 (не показан), освободил поворотныешайбы 44 ползуна 1, которые развернулись своими пазами 45 навстречууправляющим пальцам 25. Ползун 7 максимально развернул рычаг 30 с коромыслом 27 и одновременно начал пово-,рачивать рычаг 40 и управляющийстержень 43. Последний поворачиваетэксцентрик 37 на его оси, в результате чего рычаг 40 одновременно с поворотом вокруг эксцентрика 37 удаляется от направляющей 5 .На фиг.5 ползун 6 двигается книжней мертвой точке. Рычаги 30 и 40вернулись в исходное положение, аползун 7 удерживает стержень 43 в,отжатом положении.При дальнейшем повороте кривошипа 2 ползун 7 освободит стержень 43, который развернетэксцентрик 37 в исходное положение,С поворотом эксцентрика 37 рычаг 40прижимается к ползуну 7 и соответственноо прижмет его к рычагу 31. Выступп 34 рычага 31 нажмет на выключатель 47 фиксатора 46, который выйдетиз паза 45 поворотной шайбы 44 наползуне 7 и тем самым даст воэможность выхода из паза 45 управляющего пальца 25. Ролики 48 полэуна 7,опираясь на специальные выступы наводилах 15 и 16, предохраняют ползун7 от поворота вокруг шатунного пальца. При дальнейшем повороте кривошипа 2 палзун 7, увлекая за собойрычаги 31 и 40 и направляемый ими,войдет в.направляющую 5 и начнетперемещение по ней к верхней мертвой точке. Ползун 6 придет в нижнююмертвую точку в направляющей 3, имеханизм займет положение, симметричное положению по фиг.2.При дальнейшем вращении кривошипа 2 через два его оборота ползун 6переместится к направляющей 4, аползун 7 - к направляющей 3. Такимобразом, положение механизма будетсоответствовать положению на фиг.2,но при этом ползуны 6 и 7 поменяютсяместами. Полный цикл работы механизма, когда ползуиы 6 и 7 снова окажутся на своих местах, соответствует четырем оборотам кривошипа 2.Использование механизма, например, в манипуляторе промышленногоробота показано на фиг,12-14,В зоне действия каждого ползуна6 или 7 установлены сообщающиесямежду собой гидроцилиндры 49 и 50.При перемещении ползуна 6 последнийвоздействует 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 ползу 5 10 15 20 ну 6 с установленными на нем захватами 57, 58 и 59.При этом, захват 55, например,берет заготовку 60 из накопителя иподает ее в зону обработки, а захват56 подает обработанную заготовку -в другой накопитель, При сближенииползуна 6 и траверсы 54 захваты 55и 56 входят соответственно в захваты57 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,1Работа робота с пятипозиционныммеханизмом (фиг.11) протекает аналогично описанной.Формула изобретения Кривошипно-ползунный механизм,содержащий корпус, установленный в 25 нем кривошип, выполненные в корпусеравномерно по окружности вращениякривошипа прямолинейные направляющие,перпендикулярные оси вращения кри, вошипа, установленные в направляюЗ 0 щнх ползуны, и шатуны, шарнирносвязанные одними концами с кривоши 1пом, а другими концами - с соответствующими ползунами, о т л и ч а ющ и й с я тем,. что, с целью расшиЗч рения кинематических возможностей,количество направляющих равно одной,или двум, или трем, или четырем,илипяти, количество ползунов равно приодной и двух направляющих одному, 40 при .трех и четырех направляющих одному или двум, при пяти направляющиходному,или двум или трем, в корпусепо числу прямолинейных направляющихвыполнены дуговые направляющие, ко 45 личество шатунов равно количествуполэунов, а механизм снабжен двумяпарами попарно идентичных планетарных зубчатых передач, расположенныхв корпусе попарно симметрично по кон бо цам оси кривошипа, установленнымив корпусе устройствами направленияползунов, количество которых равноколичеству прямолинейных направляющих,каждое из которых включает в себя два соосных коромысла, установ- - ленных в корпусе по одну сторону соответствующей прямолинейной направляющей, два шарнирно связанных с ними двуплечнх управляющих рыча 7 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 периоди 7 8ческого взаимодействия с выступамиуправляющих рычагов, и установленными по две пары на каждом ползунероликами, каждая пара которых пред"назначена для взаимодействия с соответствующим водилом первой парыпланетарных передач, при этом центральные колеса первой пары передачжестко закреплены в корпусе концентрично оси вращения кривошипа, ееводила жестко связаны с последним,планетарные колеса концентричны водилам второй пары передач и жестко связаны с ними, а центральныеколеса второй пары передач жесткосвязаны с водилами первой пары, наее планетарных колесах закрепленыуправляющие пальцы, предназначенныедля периодического взаимодействияс диаметральными пазами поворотныхшайб, передаточное число передач первой пары соответственно количествупрямолинейных направляющих равно1:1, или 2:1, или 3:1, или 4:1, или,5:1, а передаточное число передачвторой пары равно 2: 1.