Устройство для преобразования движений

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИКА 2 1784474 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВ ЕЛ ЬСТ ы,4 ил. 8ь 1 23 7 52) О(71) Волгодонское производственйое объединение "Атоммаш"(56) Авторское свйдетельство СССРЬ 1433842, кл. В 43 3 13/00, 1986,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ДВИЖЕНИЙ(57) Использование; при конструйровэнииизмерительного, копировального илй прессового оборудования для обработки металлов давлением. Сущность: под действиемсилы, приложенной к. ведущему звену 22,оно перемещается в направлении ее действия. Среднее ведомое звено 25 перемеща 1 2 3102 б 12 . 8(51)5 В 30 В 1/26, В 43 1 13/10, В 23 0 2ется поступательно и синфазно с ведущим звеном 22. При подвеске звена 25 к ведомым звеньям 12 и 20 оно перемещается пративофэзна звену 22, Под действием силы, приложенной к шарнирам 13 и 6, связывающим звено 7 с ведомыми звеньями 11, 12 и со втулкой 2, последние поворачиваются наодинаковый по величине угол относительна прямой АВ; а ведомые звенья 19, 20 и втулка4 также поворачиваются нэ одинаковый по величине угол относительнотого же отрез-ка, Каждомуположению ведущего звена 22 на йласкости соответствует апределенная совокупность углбв"поворотэ"йтулок 2 и 4, 3 и 5 относительна центров О и О, т,е. положениеведущего звена. 22 и ведомого 25 задано на плоскости совокупностью значений углов поворота одной из втулок 2; 3, 4 или 5, 4Изобретение относится к машиностро- звеньев пантографами, удлиненные звеньяению,а именнок механизмам для переме- которых сочлейены между собой ведущимщения инструмента или изделия, в звеном и связаны шарнирно с соответствупространстве, и может быть использовано ющей парой смежных с ними и параллельпри конструировании измерительного, ко ных друг другу ведомых звеньев, одно иэпировального или прессового оборудова- . которых связано с эксцентриком, установния для обработки металловдавлением, ленным в эксцентрично расположенном отИзвестно устройство для преобразова- верстии втулки, геометрическая ось которойния движенйя; сддержащее основание, с ко- расположена между ведомыми звеньями,торым шарнирно связаны в центрах 10 согласно изобретению, каждый пантографподобия звенья механизма пантографного- снабжен дополнительной втулкой, связантипа, образованного двумя симметрично ной шарнирными соединениями, располорасположенными с идентичными размера- женными на ней эксцентрично сегоми звеньев пантографами, удлиненные удлиненным ипараллельнымудлиненному: звенья которых сочленены между собой ве звеньями, и расположенной соосно с втулдущим звеном, два средних ведомых звена, кой, снабженной дополнительным отверсвязанных шарнирно с возможностью по- стием с установленным в немступательного перемещения ссоответству- дополнительным эксцентриком, соединенющими парами симметричных ведОмыхным с другим ведомым звеном пантографа,звеньев пантографов, " . ".:; 20 причем соединения втулок со звеньями панНедостатком известного устройства яв- тографов расположены между шарнирнымиляются его ограниченные фуйкциональные соедйнениями, связывающими между совозможности :: ,:.- ":.. . бой звенья пантографов, центр подобияИзвестно устройство для преобразова- .каждого пантографа расположен на неподния движения; содержащее основание, 25 вижной относительно основания геометрисреднее ведомое звено, воспроизводящее ческой оси втулок, и среднее ведомое звенодвижение в уменьшенном масштабе, и свя- связано шарнирно с одной из пар симметзанное с возможностью поступательного ричных ведомыхзвеньев.перемещения с механизмом пантографного Одна из втулок одного пантографа кинетипа, образованным двумя симметрично 30 матически связана с одной из втулок друго расположенными с идентичными размера- го пантографа,ми звеньев пантографами, удлиненные . Устройство снабжено дополнительныМзвенья которых сочленейы междусобой средним ведомым звеном, связанным шар шарниром; воспроизводящим движение внирно со второй парой симметричных ведоувеличенном масштабе и шарнирйо связа мых звеньев с . возможностьюны с соответствующей парой смежных с ни-: поступательного перемещения противофаз-ми и параллельных друг другу" ведомых:- но среднему ведомому звену.звеньев, одноиз которыхсвязайосэксцен-Часть каждого удлиненного звена, святриком,установленнымвэксцейтрйчнорас- занная с ведомыми звеньями и параллель-положенном . отверстии "- втулки; 40 ное ему звено, выполнены в виде втулок,геометрическая ось которой расположена . установленных в соответствующих отвер между ведомыми звеньями, Шарнир, соеди- ." стиях дополнительной втулки.няющий удлиненные звенья йантографов Звенья пантографов, параллельные совыполняет функцииведущего звена ". ответствующим удлиненным звеньям, выНедостаткомизвестногоустройстваяв полнены удлиненными во внешнююляются его ограниченные функциональные сторону на одинаковую величину и связанывозможности, ": "между собой посредством дополнительногоЦелью изобретения является расшире- ведущего среднего звена с возможностьюние функциональных возможностей устрой- его поступательного перемещения противо-ства за счет снабжения его 50 фазно ведущему. звену.дополнительнымиведущими звеньями, при . На фиг, 1 представлено устройстводляповышении жесткости механизма пантог-преобразования движения; на фиг, 2 - то жерафного типа.устройство, только часть удлиненных и паЭто достигается тем, что устройство дляраллельных им звеньев пантографов выполйреобразованиядвижения,содержащееос нены в виде втулок; на фиг. 3 - то женование, среднее ведомое звено, связанное устройство, за исключенйем того, что ведос возможностью поступательного переме- мые звенья связаны шарнирами сдополнищения с механизмом .пантографного типа, тельным средним звеном, на фиг. 4 - то жеобразованного двумя симметрично распо- устройство, когда втулки жестко связаны сведомыми зубчатыми колесами.ложенными с идентичными размерами510 ведущему звену 22 (например, со стороныисполнительного"механизма, формирующе го траекторию перемещения), последнее пе-:ремещается в направлении ее действия.Согласно известному свойству механизма пантографного типа геометрические оси шарниров 23 и 24, сзязанных с ведомыми 20 звеньями 11 и 19, повторяют траекториюперемещения ведущего звена 22 в уменьшенном масштабе. Среднее ведомое звено 25, подвешенное на шарнирах 23 и 24 повторяет траекторию их йередвижения, переме щаясь при этом поступательно и синфазнос ведущим звеном 22, поскольку они расположены по одну сторону от центров О и О подобия пантографов,При подвеске среднего звена 25 к ведо мым звеньям 12, 20 оно перемещается про 35 40 рощения показаны одинаковыми). Под действием силы Г 1, приложенных к шарнирам 6 50 Устройство, представленное на фиг, 1, содержит основание 1, в двух отверстиях которого установлены попарно, соосно расположенные одна в другую втулки 2, 3 и 4, 5. С втулкой 2 связаны опорами вращения, выполненными в виде шарниров 6, удлиненное и параллельное ему звенья 7 и 8 одного пантографа. Звенья 7 и 8 выполнены в виде двуплечих рычагов. С втулкой 3 связаны опорами вращения, выполненными в виде эксцентриков 9 и 10, ведомые звенья 11 и 12 выполненные в виде двуплечих рычагов, смежных удлиненному и ему параллельному звеньям 7, 8 и соединенных с ними шарнирами 13, С втулкой 4 связаны-опорами вращения, выполненными в виде шарниров 14, удлиненное и параллельное ему звенья 15 и 16 другого пантографа, выполненные в виде двуплечих рычагов. С втулкой 5 связаны опорами вращения, выполненными в виде эксцентриков 17 и 18, ведомые звенья 19 и 20, выполненные в виде двуплечих рычагов. Звенья 19 и 20 смежные удлиненному и параллельному звеньям 15, 16 и соединены с ними шарнирами 21. При этом центры О и О подобия каждого из пантографов, образованных звеньями 7, 8, 11, 12 и 15, 16, 19, 20. совмещены с геометрическими осями втулок 2, 3 и 4,5 соответственно, Удлйненные звенья 7 и 15 сочленены между собой шарниром, выполняющем роль ведущего звена 22, Ведомые симметричные звенья 11. и 19 каждого пантографа связаны шарнйрами 23 и 24 со средним звеном 25. Ведомые звенья 12 и 20 снабжены шарнирами 26 и 27 соответственно.Устройство, представленное на фиг. 2 аналогично устройству на фиг, 1, только части удлиненных и параллельных им звеньев7, 8 и 15, 16 пантографов, связанные с ведомыми звеньями 11, 12 и 19, 20, выполнены в виде втулок 28, 8 и 29, 16 соответственно, Среднее. ведомое звено 25 связано шарнирами 26 и 27 с ведомыми звеньями 12 и 20 соответственно,Устройство на фиг, 3 аналогично устройству на фиг. 1 за исключением того, что ведомые звенья 12 и 20 связаны шарнирами 26 и 27 с дополнительным средним ведомым звеном 30 с возможностью поступательного перемещения последнето противофазно со средним звеном 25, Оси шарниров 23, 26, 24 и 27 выполнены в виде цапф, сопряженных на звеньях 11, 12, 19 и 20 с эксцентриками 9, 10, 17 и 18 соответст венно. Звенья 8 и 16 выполнены с удлиненными во внешнюю сторону на одинаковую величину концами и шарнирно связаны с дополнительным средним ведущим звеном 31 с возможностью поступательного перемещения последнего противофазно ведущему звену 22,Устройство, представленное на фиг, 4 аналогично устройству представленному на фиг. 3, за исключением того, что втулки 2 и 4 жестко связаны с ведомыми зубчатыми колесами 32 и 33 соответственно, которые связаны с общим для них ведущим зубчатым колесом 34,Устройство, представленное на фиг. 1 работает следующим образом, Под действием силы Е, приложенной к тивофазно ведущему звену 22, т.к, в этом случае звено 22 и шарниры 26 и 27 находятся по разные сторойы от прямой АВ, проходящей через центры О и О подобия, При этом сила Г, действующая на ведущее звено 22 может быть разложена на составляющие силы Р 1 и Р 2, действующие вдоль удлиненных звеньев 7 и 15 соответственно (силы,действующие в одном направлении,для упи 13, связывающим звено 7 с ведомыми звеньями 11, 12 и со втулкой 2, последние поворачиваются на одинаковый по величине угол а 1 относительно отрезка АВ прямой линии, проходящей через центры О и.О подобия пантографов. Аналогичным обраэом под действием сил Г 2 ведомые звенья 19 и 29 и втулка 4 поворачиваются на одинаковый по величине угол а 2 относительно отрезка АВ. При этом каждому положению ведущего звена 22 соответствует определенная совокупность углов а 1, а 2 поворота втулок 2 и 4 соответственно.Под действием силы Е 2, приложенной к концу удлиненного звена 7, последнее поворачивается относительно геометрической оси шарнира 6 и взаимодействует через шарниры 13, звенья 11, 12 и эксцентрики 9, .1784474 55 710 с втулкой 3. При этом звено 7, геометри-.ческие оси эксцентриков 9, 10 и втулка 3 поворачиваютсяна одинаковый по величинеугол аз относительно отрезка АВ, Аналогичным образом под действием силы Р 1, 5 приложенной к конце удлийеннбго"звена 15, зто звено 15, геометрические оси эксцентриков 17, 18 и втулка 5 поворачиваются наодинаковый по величине угол сй относительно отрезка АВ. Причем каждому поло жению ведущего звена 22 наплоскости соответствует определенная совокупность углов аз, а поворота втулок 3 и 5 отно сительно центров О и О подобия соответст-.венно или наклона звеньев 7 и 15 относительно отрезка АВ. Таким образом,положение ведущего звена 22 и, следовательно, ведомого среднего звейа 25 на плоскости может быть задано совокупностью значений углов а 1 или аз поворота од-. 20ной из втулок 2 илив одной пантографе иуглов а 2 .или.а поворота одной из втулок 4 или 5 вдругом пантографе или сово-купностЬю величйн разности междузначениями углов а 1, аз поворота втулок2, 3 изначейиями углов а 2, а 4 поворота втулок 4, 5, При использовании в качестве ведущих звеньев втулок 2 и 4 устройство работает следующимобразом: при повороте втулок 2 и 4, йапример, с помощью зубчатой передачи (не показана) они взаимодействуют через шарниры 6 и 14, , звенья 78 и 15, 16 с ведомымизвеньями 11, 12 и 19, 20, При этом угол поворота (наклона)звейьев 11, 12 равен углу а 1 поворота 35втулки 2, а угол поворота звеньев 19 и 20 равен углу а 2 поворота втулки 4 относительно отрезка АВ. Поскольку звенья 11, 12 и 19; 20 выполнены в виде двуплечих рычагов, они обладают повышенной вдвое) по сравнению с одноплечими рычагом нагру-.зочйой способностью, что способствует сохранению работоспособности устройствапри увеличении нагрузок. Во время поворо та втулок 2 и 4 часть усилия от втулки 2 через шарнир 6, звено 22 приложено к концу звена 15, которое поворачивается на плоскости " отйосительно отрезка АВ, и взаимодейству- .ет через шарниры 21, звенья 19, 20 и эксцентрики 17, 18 с: втулкой 5, которая , поворачивается вокруг центра О , относительно отрезка АВ на угол а, численно ": равный уУлу наклона звена 15 к отрезку АВ, .как накрестлежащие, В то же время часть ,: усилия от втулки 4 через шарнир 14, звено15 и звено 22 приложено к концу звена 7, кОторое поворачивается на плоскости относительно отрезка,АВ,и взаимодействует через шарниры 13, звенья 11, 12 и эксцентрики 9, 10 с втулкой 3, которая поворачивается вокруг центра О относительно отрезка АВ на угол аз, численно равный углу наклона звена 7 относительно отрезка АВ. При этом ведущее звено 22 и среднее ведомое звено 25 перемещаются синфазно. изанимают на плоскости положение, соответствующее совокупности значений углов а 1 и а. поворота втулок 2 и 4 относительно отрезка АВ, причем определенная после-.довательнбсть таких совокупностей соответствУет определенным траекториям перемещения звеньев 22 и 25,Следует отметить, что устройство не теряет работоспособйости в случае остановки: одной из втулок 2 или 4, например,в результате выхода из строя привода - остановкивтулкй 2. Тогда при повороте втулки 4 звено 7 вращается вокруг шарнира 6 и ведущее звено 22 передвигается по траектории дуги окружйостй с радиусом равным расстоянию от шарнира 6 до ведущего звена 22,Устройство," представленное на фиг. 2, .работает следующим образом: при принудительном повороте втулок 2 и 4 они взаимодействуют через втулки 8, 28 и 16, 29, звенья 7 и 15 с ведомыми звеньями 11, 12 и 19. 20, причем угол поворота втулок 8, 28:, относительно центра Оподобия равен углу поворота втулки 2, а угол поворота втулок 16, 29 относительно центра О йодобия ра- вен углу поворота втулки 4. В то же время взаимодействие между собой удлинейных звеньев 7 и 15, вызванное вращениемвтулок 2 и 4, приводит к вращению втулок 8, 28 . и 16, 29 вокруг своих геометрических осей. - При этом угол поворота втулки 3, связанной с втулками 8, 28 посредством звеньев 11, 12: и шарниров 9, 10, 13 равен алгебраической сумме углов поворотов втулок 2, 8 или 2, 28: вокруг своих геометрических осей, или углу; под которым звено 7.направлено к отрезкуАВ. Угол поворота втулки 5, связанной с втулками 16, 29 посредством звеньев 19, 20 и шарниров 21, 17, 18 равен алгебраической сумме углов поворота втулок 4, 16 или 4, 29 вокруг своихтеометрических осей или углу, под которым звено 15 найравлено к отрезку АВ. В то жевремя вращение втулок 2 и 4, . вызывающее взаимодействие между собой звеньев 7 и 15, приводит к передвижению в плоскости звена 22, ведущего по отношению к среднему ведомому звену 25 и воспроизводящего по отношению к нему движение в увеличенном масштабе, При. этом звено. 25 перемещается противофазно звену 22 вследствие того, что они расположены по разные стороны от отрезка АВ, что расширяет функциональные возможностиустройства, в частности, осуществляется его повышает жесткость как силового контура, самобалансировка за счет уравновешива- таки контура,образованногозвеньями 7,8, йия звеном 25 веса звеньев 7 и 15. Из-за 11,12 и 15, 16,19,20 пантографов,того, что ведомые звенья 11, 12 и 19, 20 Устройство, представленное на фиг. 4 имеютпо триопоры в виде втулок 3, 8, 28 и 5 работает следующим образом: при поворо, 16, 29 и части звеньев 7, 15 выполненй в те ведуЩего зубчатого колеса 34 зубчатые виде втулок 28, 29 механизм пантографного колеса 32 и 33, и связайные с ними соответтипа обладает повышенной жесткостью, что ствующйе втулки 2, 4 также поворачивают- способствует сохранению функций устрой- ся, причем разность между значениями ства в более широком диапазоне, например, 10 углов поворота втулок 2, 4 относительно отв более широком диапазонеизменять мас- . резка АВ остается постоянной, что обеспештаб копирования."чйваетпостоянство;,. траекторииРабота устройства, представленногона перемещения звена 22 при повороте колеса фиг. 3 осуществляется как и устройства, -34 на один и тот же угол в любую сторону и представленном на фиг, 1, только оно может 15 при повторении такихповоротов. При этом управляться такжеи отдополнительйого ве- звенья 22, 25 перемещаются противофазно дущего звена 31, причем звено 31 переме- звеньями 30, 31, т,к, расположены по разщается протйвофазно звену 22. При этом йые стороны от отрезкаАВ, Сила, приводя- средние ведомые звенья 25 и 30 перемеща- .: .щая в действие устройство, может быть ются противофазно друг другу, При одина приложена также и к звеньям 22 и 31, однаковомабсолютном значении масштабако траекторйяих перемещения йри неиз.копирбванияихтраектории повернутыдруг менном значении передаточного относительнодруга на 180 и равноудалены отношения между колесами 34.и 32, 34 и ЗЗ от отрезка АВ. Это позволяет поворачйватьзависит от величйньгразностимежду значеили вращать изделие(приспособление, зве ниями углов а 1 и а 2 поворота втулок 2 . но другого механизма и т.д.) с круглым, эл- и 4.Для изменения формы траектории перелипсообразным или иным профилем, мещения звеньев 22, 34 и, следовательно,обладающим симметрией вращения четйо- звейьев 25, 30 может быть изменена величиго порядка между звеньями 25 и 30, практи- на разности между значениями углов чески без смещения геометрической оси. 30 а иа поворота втулок 2 и 4 или изме- изделия впространстве, причем при круг- нены свойства связывающей их передачи, лом профиле изделия звенья 22 и 31 пере-.например, изменен знак ее.или изменяется мещаются по прямой линии вдоль отрезка. значение передаточйого Ьтйошейия Между ." АВ. Такая возможность устройства может. втулками 2, 4 впроцессе их поворота. Событь использована, например, в микроэлек гласно приведенной траектории Т переметроникедляточногоповорота приспособле- щейия звеньев 25, 30 при прйближении ний или в конструкциях пресса с двумя каждого из них друг к другу,ониперемещаподвижнымиползунами, например, для ются противофазно вдоль отрезка АВ, Это протяжки опор валов или осей, В этом слу- качество может быть использовано, напри чае неподвижность геометрической осича мер, в конструкциях-гильотин, где изделие, сти изделия, подвергающейся протяжке,закрепленное на уровне отрезка АВ взаимо- облегчает поддержку остальной его части, действуетс двумя скользящими относитель- находящейся вне зоны действия ползунов,: но него режущими элементами звеньев 25, что позволяет упростить конструкцию при-30, что позволяет осуществить"качественспособлений, манипуляторов, обеспечива ную обрезку изделия с равномерным изно-ющих такую поддержку, Поскольку наличиесом режущих поверхностей звеньев 25 и 30, двух средних звеньев 25 и 30, имеющих оди- Таким образом, использование предланаковую массу (при одинакОвом абсолют- . гаемого устройства обеспечивает преобраном значении масштаба копирования) зование движения заданной величины по практически полностью уравновешивает 50 двум координатам в движение. или переме- подвижные массы устройства относительно щение изделия в пространстве и может прицентров Ои Оподобия,дисбаланс вустрой- нести определенный экономический стве также отсутствует, а энергия удара за-эффект.мыкается в силовом контуре, образованном . Ф о р м у л а и з о б р е т е н и язвеньями(ползунами) 25 и 30, втулками 2,3, 55 . 1, Устройство для преобразования дви, 5 и связывающими их эксцентриками 9, жений, содержащее основание, среднее ве, 17, 18 и цапфами 23, 26, 24, 27, что домое звено, связанйое с возможностью устраняет вибрацию основания 1. При этом поступательного перемещения с мехайизсопряженность эксцентриков 9,10, 17, 18 смом пантографного типа, образованного соответствующими цапфами 23, 26, 24, 27двумя симметрично расположенными с идентичными размерами звеньев пантографами, удлиненные звенья которых сочленены между собой ведущим звеном и шарнирно связаны с соответствующей па рой смежныхС ними и параллельных друг другу ведомйх звеньев, одно из которых связано с эксцентриком, установленным в эксцентрично расположенном отверстии втулки, геометрическая ось которой распо ложена между ведомыми звеньями, о т л ича ю щ е е с я тем; что,с цельюрасширения функциональных возможностей при повышении жесткости механизма пантографного типа, каждый пантограф снабжен 15 дополнительной втулкой, связанной шарнирнымй соединейиями, расположенными на ней эксцентрично, с его удлиненным и параллельным удлиненному звеньями и установленной соосно с втулкой, сйабженной 20 дополнйтельным эксцентриком, установленным в выполнейном во втулке дополнительном отверстии и соединенным С другим ведомым звеном пантографа. причем.соединения втулок со звеньями пантографоврас положены между шарнирными соединениями, связывающими между собой-звенья "па нтогрвфов, центр подобия каждого пантографа расположен йа йеподвижной относительно основания геометри- .30а Юг, гК ческой оси втулок, а среднее ведомое звеносвязано шарнирно с одной из пар симметричных ведомых звеньев пантографа.2.Устройство по п.1,отл и чаю щеес я тем, что одна иэ втулок одного пантографа кинематически связана с одной из втулокдругого пантографа,3. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е ес я, тем, что устройство снабжено дополнительным ведомым средним звеном, связанным шарнирно с второй паройсимметричных ведомых звеньев с возможностью поступательного перемещения противофазно среднему ведомому звену,4.Устройство поп,1, отл ича ю щеес я тем, что часть каждого удлинен ного звена, связанная с ведомыми звеньями, и параллельное ему звено выполнены в видевтулок, установленйых в соответствующихотверстиях дополнительной втулки,5. Устройство по пп. 1 и 4, о т л и ч а ющ е е с я тем, что звенья пантографов, параллельные соответствующим удлиненнымзвеньям; выполнены удлиненными во внешнюю сторону на одинаковую величину и связаны между собой посредствомдополнительного ведущего среднего звенас воэможностью его поступательного перемещения противофазно упомянутому ведущему звену,1784474 оставитель О, Яшехред М.Моргент Корректо Редактор Н. Егорова ук Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10 аз 4340ТиражПодписноеВЙИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ113035; Москва, Ж, Раушская наб., 4/5