Механизм автоматического переключения зубчатых передач

(51) ОПИСАК ПАТЕНТУ льнь аяшев ерлитаим. Лемеханизм переч с вертикальным иг. 2 - блок-схемеханизма переГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(54) МЕХАНИЗМ АВТОМАТИЧЕСКОГО ПЕ.РЕКЛЮЧЕНИЯ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ (57) Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для автоматического переключения зубчатых передач. Цель изобретения - повышение надежности работы механизма, содержащего корпус, размещенный в нем полый вал с двумя продольными сквозными пазами, расположенными друг против друга, установленный на полом валу двухвенцовый блок шестерен с Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для автоматического переключения зубчатых передач,Цел ности и резной эллипт ввода д чающих блока ш лий, ат дморти ключен лючает зубьев, ь изобретения - повышение надежутем замены подпружиненной разрезьбовой гайки ползуном с ическим резьбовым отверстием и ополнительного фиксатора, исклюсамопроизвольное самоопускание естерен в процессе обработки издеакже за счет ввода двух резиновых заторов, смягчающих удар при переии передач, что снижает шум и искпоявление наклепа на торцах возможностью осевого перемещения на последнем, штифт, устройство для осевого перемещения и фиксации блока шестерен на полом валу, электрическую цепь с элементами управления и ходовой винт с резьбой, который одним концом связан с полым валом посредством штифта, установленного в продольных пазах полого вала, достигается путем выполнения устройства для осевого перемещения и фиксации блока шестерен на полом валу в виде цилиндра с радиальным отверстием, жестко закрепленного в нижней части корпуса, поршня с двумя кольцевыми конусами пазами на его наружной поверхности, размещенного в цилиндре и связанного с другим концом ходового винта посредством опор качения, фиксатора с пружиной, установленного в радиальном отверстии цилиндра для взаимодействия с конусными пазами поршня и ползуна с эллиптическим резьбовым отверстием для взаимодействия с резьбой ходового винта, 2 ил. На фиг. 1 изображенключения зубчатых передарасположением валов; на фма алгоритма управленияключения зубчатых передач.Механизм переключения зубчатых передач содержит корпус 1 (одновременно являющийся корпусом всей коробки передач), размещенный в нем вал 2, осеподвижно установленный на валу 2 двухвенцовый блок 3 шестерен и устройство для осевого перемещения и фиксации блока 3 на валу 2. Вал 2 является ведущим валом передачи, в состав которой входят еще промежуточный вал 4 и выходной вал (шпиндель) 5 с установленными на них зубчатыми колесами. Через муфту6 вал 2 приводится во вращение электродвигателем М 1. Вал 2 выполнен полым с двумя противоположными пазами 7, В блоке 3 шестерен закреплен размещенный в пазах 7 вала штифт 8, Устройство для осевого перемещения и фиксации блока 3 на.валу 2 выполнено в виде размещенного в полости вала 2 ходового винта 9, скрепленного верхним концом посредством двух резиновых амортизаторов 10 и стопорного кольца 11 через толкатель 12 со штифтом 8, а нижним концом через опоры 13 качения с поршнем 14, размещенным в цилиндре 15, жестко закрепленным в нижней части корпуса 1, и ползуна 16 с эллиптическим резьбовым отверстием,. размещенного радиально в поперечном пазу цилиндра 15, удерживаемого в среднем (нейтральном) положении пластинчатыми пружинами 17, а также установленного в радиальном отверстии цилиндра 1 ь фиксатора 18 с пружиной 19 и штифта 20, закрепленного радиально в поршне 14 и размещенного в продольном пазу цилиндра 15, для управляемого взаимодействия фиксатора 18 и электрической цепи управления ползуном 16. Электрическая цепь уп равления ползуном 16 включает в себя взаимодействующие с ползуном 16 электромагниты Э 1 и Э 2, электродвигатель М 1, закрепленные на корпусе 1 два бесконтактных торцовых переключателя БТП 1 и БТП 2, контролирующих положение поршня 14, и закрепленный на цилиндре 15 бесконтактный торцовый переключатель БТПЗ, контролирующий положение фиксатора 18, а также блок управления механизмом переключения (на фиг. 1 не показан),блок-схема алгоритма управления механизмом переключения включает в себя следующие операторы (см, фиг, 2): 21 - начало алгоритма, 22 - анализ наличия режима переключения диапазона частоты вращения шпинделя 5, 23 - анализ задания функции на переключение первого диапазона частоты вращения, 24,25,26 - анализ на равенство единице логического состояния соответственно БТИ 1, БТП 2 и БТПЗ, 27 - отключение привода подач и электродвигателя М 1 с индикацией самопроизвольного опускания блока 3 шестерен, 28,29 - включение с необходимой частотой вращения электродвигателя М 1 соответственно в положительном (правом) и отрицательном (левом) направлениях, 30,31 - включение Э 1, отключение Э 2 и включение Э 2, отключение Э 1 при переключении частоты вращения М 1 соответственно с ВТОРОГО диапазона на ПЕРВЫЙ и с ПЕРВОГО на ВТОРОЙ, 34,35- анализ на равенство логическому "0" выходного сигнала БТПЗ и логической "1" выход 5055 блока 3 шестерен на фиг, 1) на ВТОРОЙ диапазон вращения. Поэтому из,оператора 23 управление передается оператору 26, в котором анализируется логическое состояние БТП 2, Если БТП 2 включен, то блок 3 шестерен находится в нижнем положении, который соответствует ВТОРОМУ диапазону, т.е. диапазон, заданный в управляющей программе, уже установлен. Поэтому в данном случае управление по ветви "Дэ" оператора 26 передается на конец алгоритма ного сигнала таймеров соответственно воператорах 32 и 33, 36,37- индикация сбояпри переключении соответственно с ВТОРОГО на ПЕРВЫЙ и с ПЕРВОГО на ВТО 5 РОЙ диапазонывращения, когдаэлектромагниты Э 1 или Э 2 включены, а блок3 шестерен не перемещается, 38,39 - анализ на равенство логической "1" выходныхсигналов соответственно БТП 1 или БТП 2 и10 логическому "0" выходного сигнала БТПЗ.40 - отключение электромагнитов Э 1 и Э 2,41 - отключение электродвигателя М 1, 42 -конец алгоритма.В представленной на фиг. 2 блок-схеме15 алгоритма операторы соединены между собой линиями, указывающими направлениепередачи управления циклом переключения,Механизм переключения передачи ра 20 ботает следующим образом.В случае, например, использования механизма в коробке передачи металлорежущего станка обращение к алгоритмупереключения производится непрерывно25 через определенные и постоянные временные интервалы (обычно через 5-20 мс). Алгоритм по фиг. 2 работает по двум основнымрежимам: смена диапазона вращенияшпинделя и непрерывный контроль положе 30 ния блока 3 шестерен путем периодическогоанализа выходного сигнала БТПЗ при вращении шпинделя в одном из диапазонов. Вначале рассмотрим работу алгоритма присмене диапазона частот вращения шпинде 35 ля 5.В операторе 22 анализируется заданиев управляющей программе на переключение диапазона вращения шпинделя 5 и призадании режима переключения диапазона40 управление передается оператору 23, который определяет диапазон вращения шпинделя 5, тоже задаваемый в управляющейпрограмме, Если задан ПЕРВЫЙ диапазон,то управление передается оператору 25, ес 45 ли задан ВТОРОЙ диапазон, то управлениепо ветви "Нет" оператора 23 передаетсяоператору 26. Предположим, что в управляющей программе задано переключение сПЕРВОГО (ему соответствует положение5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Если логическое состояние Б ГП 2 не равно 1, то от оператора 26 по ветви "Нет" управ ление передается оператору 29, который включает М 1 на левое вращение с заданной скоростью, Затем в операторе 31 включается электромагнит Э 2 и подтверждается отключение электромагнита Э 1, В результате якорь электромагнита Э 2, переместив правую (по фиг. 1) часть ползуна 16, приводит к зацеплению резьбы ползуна 16 и ходового винта 9, вследствие чего винт 9 начинает перемещаться вниз, выталкивая конец фиксатора 18 из нижней канавки поршня 14, вызывая тем самым срабатывание БТПЗ, Практически одновременно с включением электромагнита Э 2 в операторе 33 заводится выдержка времени для подтверждения факта перемещения ходового винта 9. С этой целью выдержка времени в операторе 32 задается равной времени выхода конца фиксатора 18 из нижней канавки поршня 14 при условии, что процесс переключения зубчатой передачи протекает нормально. Кроме того, в операторе 35 анализируется равенство логическому "0" выходного сигнала БТПЗ и логической "1" выходного сигнала таймера в операторе 33, Тем самым косвенно контролируется перемещение ходового винта 9. Если за время, установленное в операторе 33, выходной сигнал БТПЗ не равняется логической "1", управление из оператора 35 передается оператору 37 для индикации сбоя при переключении на ВТОРОЙ диапазон с последующим отключением Э 1 и Э 2 и электродвигателя М 1. (операторы 40,41). В противном случае управление передается по ветви "Нет" оператора 35 оператору 39, в котором анализируются установка блока 3 шестерен на ВТОРОЙ диапазон и точное попадание конца фиксатора 18 в верхнюю канавку поршня 14, так как только при этих условиях выходной сигнал БТП 2 равен логической "1", а выходной сигнал БТПЗ - логическому "0" с передачей управления по ветви "Да" оператора 39 оператору 40, Невыполнение указанных условий при перемещении ходового винта 9 вниз вызывает передачу управления оператору 29 по ветви "Нет" оператора 39 и последовательную отработку операторов 29, 31, 33, 35, 39, При равенстве логической "1" выходного сигнала БТП 2 единице, а выходного сигнала БТПЗ логическому "0" отключаются электромагниты Э 1 и Э 2 (оператор 40) и электродвигатель М 1 (оператор 41). В результате якорь электромагнита Э 2 перемещается вправо и выводит и зацепления резьбу ползуна 16 с резьбой ходового винта 9. Блок шестерен переключен в нижнее положение, соответствующее ВТОРОМУ диапазону частот вращения шпинделя 5, Электродвигатель М 1 откл ючен.В случае задания в управляющей программе ПЕРВОГО диапазона частот вращения шпинделя 5. работа алгоритма аналогична, за исключением того, что из оператора 23 управление передается оператору 25, в котором анализируется на равенство логической "1" состояние БТП 1. В операторе 28 задается необходимая частота вращения электродвигателя в правом направлении, заставляя перемещаться вверх блок 3 шестерен вдоль полого вала 2. При этом в операторе 34 путем анализа на логический "0" выходного сигнала БТПЗ и на логическую "1" выходного сигнала таймера в операторе 32 устанавливается факт перемещения ходового винта 9 вверх. Если за время, равное установке таймера в операторе 32, выходной сигнал БТПЗ не равняется логической "1", то по ветви "Да" оператора 34 управления передается оператору 36, в котором индикатируется сбой из-за отсутствия перемещения ходового винта 9 при включенных электромагните Э 1 и электродвигателе М 1. Во всех остальных случаях управление из оператора 34 передается оператору 38, в котором анализируется достижение блоком 3 шестерен положения, соответствующего ПЕРВОМУ диапазону частот вращения шпинделя 5. После срабатывания БТП 1 и БТПЗ последовательно отключаются электромагниты Э 1, Э 2 и электродвигатель М 1 (операторы 40,41). Блок шестерен переключен в верхнее положение, соответствующее ПЕРВОМУ диапазону частот вращения шпинделя 5,Рассмотрим работу алгоритма на фиг, 2 в режиме непрерывного контроля положения блока 3 шестерен при вращении шпинделя, имеющем место во всех случаях, в которых отсутствует смена диапазонов час-. тет вращения шпинделя 5 (на фиг, 2 оператор 22 - анализ наличия запроса на смену диапазона частот вращения шпинделя расположен в начале алгоритма). В этом режиме при каждом обращении к алгоритму управление из оператора 22 передается оператору 24, в котором анализируется выходной сигнал БТПЗ, Если значение выходного сигнала БРПЗ равно логическому "0", то механизм функционирует нормально и управление по ветви "Нет" передается на конец алгоритма без отключения привода подачи и электродвигателя М 1. При этом блок 3 шестерен точно зафиксирован фиксатором 18 и пружиной 19 нэ одном из диапаэонов частот вращения шпинделя 5, так как конец фиксатора 18 пружиной 19 опущен всоответствующую канавку поршня 14, Если при вращении шпинделя происходит самопроизвольное опускание блока 3 шестерен, то конец фиксатора 18 при выходе из канавки поршня 14 перемещается вправо и вызывает срабатывание БТПЗ, При очередном обращении к алгоритму(через 5-20 м/с) это ведет к передаче управления по ветви "Да" оператора 24 к оператору 27, в котором отключаются привод подачи и электродвигатель М 1, а также индикатируется сбой от самопроизвольного опускания блока 3 шестерен. Тем самым обеспечивается надежная блокировка работы шпинделя 5 от положения блока 3 шестерен, соответствующего заданному диапазону частот вращения шпинделя 5.Формула изобретения Механизм автоматического переключения зубчатых передач, содержащий корпус, размещенный в нем полый вал с двумя продольными сквозными пазами, расположенными друг против друга, установленный. на полом валу двухвенцовый блок шестерен с возможностью осевого перемещения на по следнем, штифт, устройство для осевого пе ремещения и фиксации блока шестерен на идолом валу, электрическую цепь с элемента ми управления и ходовой винт с резьбой.который одним концом связан с полым валом посредством штифта, установленного в продольных пазах полого вала, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения 10 надежности в работе, устройство для осевого перемещения и фиксации блока шестерен на полом валу выполнено в виде цилиндра с радиальным отверстием, жестко закрепленного в нижней части корпуса, пор шня с двумя кольцевыми конусными пазамина его наружной поверхности, размещенного в цилиндре и связанного с другим концом ходового винта посредством опор качения, фиксатора с пружиной, установленного в ра диальном отверстии цилиндра для взаимодействия с конусными пазами поршня и ползуна с эллиптическим резьбовым отверстием для. взаимодействия с резьбой ходового винта.3808056 Редактор Г,ф орректор М.Максимишинец НТ ССС роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужго л. Гагарина, 101 каз 1397 ВНИИПИ Госуда Составитель Н,ИвановаТехред М,Моргентал Тираж Подписное венного комитета по изобретениям и открытиям при 113035, Москва. Ж, Раушская наб., 4/5