шаговое поворотное устройство

Формула изобретения

ШАГОВОЕ ПОВОРОТНОЕ УСТРОЙСТВО, привод поворота планшайбы которого включает два кинематически связанных между собой с возможностью поворота в одном направлении вала, на одном из которых расположена планшайба, отличающееся тем, что устройство снабжено размещенной на валу планшайбы обгонной муфтой, установленными на упомянутых валах сцепными муфтами и фланцами, каждый из которых соединен с одной из частей соответствующей сцепной муфты, при этом фланцы кинематически связаны между собой и подпружинены относительно друг друга в обоих угловых направлениях.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению, а именно к оборудованию для перемещений изделий и грузов с позиции на позицию, и может быть использовано при создании робототехнических устройств, тактовых столов, конвейеров периодического действия и т.д.

Известны поворотные устройства, в которых периодический поворот выходного звена осуществляется с помощью устройств, включающих различные шаговые механизмы (мальтийские, зубчатые, кулачковые и т.д.).

Основным недостатком таких устройств является низкая надежность, обуславливаемая тем, что цикл за циклом кинетическая энергия подвижных звеньев расходуется на деформирование, изнашивание, нагрев деталей механизма, образование и увеличение зазоров в соединениях звеньев и вызывает ударное взаимодействие элементов конструкции и их повышенную вибрацию.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является поворотный делительный стол, содержащий стойку, установленные на ней выходной вал, механизм поворота которого выполнен шарнирно зубчатым, включающим датчик положения.

Такая конструкция позволяет значительно сократить время настройки и повысить точность позиционирования планшайбы, а также надежность и долговечность устройства. Однако эта конструкция не обеспечивает необходимого уровня надежности, так как кинетическая энергия планшайбы и других подвижных звеньев в значительной степени расходуется на деформирование и изнашивание зубчатого зацепления, а увеличение зазоров отрицательно сказывается на точности позиционирования.

Задачей изобретения является повышение надежности устройства.

Это достигается тем, что шаговое поворотное устройство, привод поворота планшайбы которого включает систему управления, два кинематически связанных между собой с возможностью поворота в одном направлении вала, на одном из которых расположена планшайба, содержит размещенную на валу планшайбы обгонную муфту и установленные на упомянутых валах сцепные муфты и фланцы, каждый из которых соединен с одной из частей соответствующей сцепной муфты, при этом фланцы кинематически связаны между собой и подпружинены относительно друг друга в обоих угловых направлениях.

Использование фланцев и их подпружинивание друг к другу в обоих направлениях позволяет исключить из команд управления устройством операцию выключения (включения) муфты сцепления для остановки выходного вала, что повышает точность позиционирования и тем самым повышается надежность работы оборудования. К тому же это позволяет повысить быстродействие устройства за счет устранения потерь времени на выключение (включение) муфты.

Установка на валу планшайбы обгонной муфты позволяет исключить влияние зазоров в зубчатой передаче на точность позиционирования и формирование динамических процессов и вибрации при работе устройства, что повышает его надежность.

На фиг.1 изображена схема шагового поворотного устройства; на фиг.2 схема рекуператора механической энергии.

Шаговое поворотное устройство содержит стойку с укрепленным на ней приводом 1, на валу 2 которого закреплена шестерня 3, зацепляющаяся с шестерней 4, размещенной на установленном на стойке выходном валу 5, соединенном со стойкой через обгонную муфту 6, и на котором закреплено выходное звено планшайба 7.

Шестерня 4 выходного вала 5 через реверсную шестерню 8, установленную на оси 9, связана с шестерней 10, укрепленной на установленном на стойке дополнительном валу 11. Шаговое поворотное устройство включает укрепленный на валу 5 датчик 12 углового положения и блок 13 управления, которые электрически связаны между собой, а также с приводом 1 и установленными на валах 5 и 11, управляемыми сцепными муфтами 14 и 15, рекуператора механической энергии, который содержит также расположенные на валах 5 и 11 на подшипниках 16 и 17 фланцы 18 и 19, подпружиненные друг к другу по углу поворота с помощью пружин 20 и 21 и шарнирно связанные между собой с помощью шатуна 22. Фланцы 18 и 19 могут быть связаны друг с другом и с помощью закрепленных на них зацепляющихся между собой зубчатых колес (секторов).

Шаговое поворотное устройство работает следующим образом. В обесточенном состоянии управляемые сцепные муфты 14 и 15 соединяют фланцы 18 и 19 с валами 5 и 11. Одна из пружин, например пружина 20, заведена (растянута) и устройство находится в исходном состоянии, когда планшайба 7 занимает одно из своих положений выстоя. Пружина 20 стремится повернуть шарнирно связанные с помощью шатуна 22 фланцы 18 и 19, а вместе с ними и валы 5 и 11, во взаимно противоположных направлениях, а зубчатая передача 4-8-10 препятствует этому повороту. Поэтому поворотное устройство находится в неподвижном состоянии.

Для поворота планшайбы 7 по сигналу блока 13 управления включается сцепная муфта 15 и фланец 19 отсоединяется от вала 11. Пружина 20, сжимаясь, поворачивает фланец 18 по часовой стрелке, а фланец 19-в противоположном направлении. Фланец 19, поворачиваясь в направлении против часовой стрелки, не препятствуя повороту вала 11 по часовой стрелке, через шатун 22 способствует повороту фланца 18. Валы 5 и 11 будут вращаться по часовой стрелке. Привод 1 включается блоком 13 управления по истечении некоторого промежутка времени после включения сцепной муфты 15. Время работы привода определяется из условия полной компенсации потерь на трение и прочих энергетических издержек в поворотном устройстве за один цикл перемещения поворотного стола, исключая энергию, необходимую для преодоления инерционных нагрузок.

Потенциальная энергия пружины 20 при разгоне переходит в кинетическую энергию подвижных звеньев. Этот процесс заканчивается при повороте планшайбы 7 на половину угла поворота, когда начнется торможение с помощью пружины 21. Движение заканчивается, когда кинетическая энергия подвижных звеньев полностью перейдет в потенциальную энергию растяжения пружины 21. После остановки планшайбы 7 пружина 21 будет стремиться повернуть его в обратном направлении, однако обгонная муфта препятствует этому. Во время выстоя сцепная муфта 15 выключается и фланец 19 присоединяется к валу 11.

После окончания выстоя для очередного поворота планшайбы 7 по команде блока 13 управления включается сцепная муфта 14, отсоединяя фланец 18 от вала 5, и пружина 21 начинает разгон фланца 19, а вместе с ним валов 5 и 11 и планшайбы 7 в направлении по часовой стрелке. В дальнейшем движение происходит аналогично предыдущему перемещению.

Подпружинивание фланцев друг к другу по углу поворота в обоих направлениях приводит к автоматическому торможению подвижных звеньев и позволяет исключить из управления устройством операцию включения (выключения) муфты сцепления, которая является источником погрешностей координаты позиционирования выходного звена и, кроме того, фактором, снижающим производительность оборудования.

Замена обгонных муфт, представляющих из себя конструкции из нескольких подвижных деталей, на фланцы, каждый из которых представляет из себя одну деталь простой формы с возможностью ее изготовления на универсальном металлообрабатывающем оборудовании, также служит повышению надежности поворотного устройства.

Установка на валу планшайбы обгонной муфты позволяет исключить влияние зазоров в зубчатой передаче на точность позиционирования и формирование динамических процессов и вибрации при работе устройства.