книги из ГПНТБ / Милевский Э.Б. Автоматизация процессов индексирования учеб. пособие для студентов машиностроит. специальностей

Точность фиксации храповых поворотных механизмов весьма низ­ кая, поэтому необходимо использовать дополнительные фиксирующие устройства.

б) Кулачково-рычажные (рис. 11, б). Применяются в автоматах с одним распредвалом, вращающимся с постоянной скоростью, для пово­ рота качающихся приспособлений: поворот осуществляет дисковый кула­ чок при силовом замыкании пружиной.

в) Кулачково-цевочные (рис. 11, в). Применяются в неметаллорежу­ щих автоматах с одним распредвалом для поворота многопозиционных каруселей и столов, а также для поворота револьверных головок с не­ большим моментом инерции. Поворот осуществляется цилиндрическим кулачком — улитой, который вращается непрерывно и зацепляется с од­ ной из цевок, закрепленных на цевочном диске или непосредственно на столе: диск или стол вращаются прерывисто.

По принципу действия кулачково-цевочный механизм идентичен чер­ вячной паре. Поэтому кулачок иногда выполняют в виде двухзаходного червяка. Оси цевок располагаются по радиусу стола или диска, при­ чем смещение их в радиальном направлении дает незначительную погрешность.

Профиль улитного кулачка соответствует данному закону переме­ щения узла. В качестве самих цевок используют подшипники качения, что увеличивает точность фиксации узла в период останова.

Примечание. Кулачково-цевочные механизмы используют при небольшом числе по­ зиций (число цевок равно числу остановок) и в нашей стране на их базе (а также мальтийских механизмов) разработаны типоразмерные ряды приводов для столов и блоков с диаметром 500-Н2500 мм.

Преимущество кулачково-цевочных механизмов поворота: отсут­ ствие специального механизма фиксации, т. к. стол во время останов­ ки фиксируется самой улитой. Однако точность такой фиксации неве­ лика, поэтому такие механизмы не получили широкого распростране­ ния в металлообрабатывающих станках и автоматах.

Для периодического поворота карусели многочисленных сбороч­ ных автоматов, особенно в электровакуумной промышленности, широ­ кое распространение получил кулачково-цевочный механизм благода­ ря целому ряду его преимуществ: возможностью выполнения различ­ ных законов движения карусели; возможностью получения выгодного

Время рабочего цикла сборочного автомата (Гц) определяется требуемой производительностью Q шт/мин:

где q — число параллельно обрабатываемых деталей.

Часть рабочего цикла уходит на транспортирование tTр карусели (перевод из одной рабочей позиции в другую). Это время trp соответ­

31

ствует повороту кулака на угол а; в это время один из роликов цевочдого диска находится в пазу кулака:

*ТР = ГЦ— — 360°

Чаще всего автоматы имеют а=60-М 20°.

Кроме fTp, часть Гц уходит на выстой карусели ta; при этом фик­ сирующая часть кулака находится между двумя роликами цевочного диска:

ів —Тц—tfp., ав = 360°—а.

Примечание. Как правило, плавная работа механизма поворота карусели обеспе­ чивается при времени движения tTp не менее 0,6н-0,8 сек, однако применение специ­

альных тормозных устройств позволяет сократить время движения карусели до

0,3 сек.

На рис. 12, а показана схема узла подобной конструкции карусе­ ли автомата сборки крупных цоколей осветительных ламп, где для осу­ ществления плавного останова карусель 5 притормаживается двухко­ лодочным тормозом 2 (управляется кулачком распредвала).

Тормозные колодки 2 установлены на эксцентричных осях 3 для возможности регулировки при износе колодок зазора между ними и внутренней поверхностью цевочного диска 7. Противоположные от осей 3 концы колодок соединены с диском 8 регулируемыми тягами 1. Диск 8 через шестерню 6 и систему рычагов кинематически связан с распред­ валом автомата.

При повороте карусели колодки 2 тормозов отведены. Перед оста­

оно определяется из циклограммы, хотя увеличение времени /Тр обес­ печивает плавность работы индексирующего устойства и его долговеч­ ность.

Возможность использования кулака /улиты) заданного наружного диаметра DKопределяется допустимым углом давления Ѳдоп (рис. 12, б).

Для кулака с наиболее распространенным косинусоидальным про­ филем значение угла Ѳ в середине кривой будет максимальным:

Обычно Ѳ<40°.

Шаг между центрами соседних цевочных роликов равен:

где D — диаметр цевочного диска по центрам роликов,

.32

ß— угол между центрами двух соседних роликов;

п— число роликов.

Ширина фиксирующего диска кулака

В = н - а ц,

где dц— наружный диаметр роликов цевочного диска.

Крутящий момент /Икр, необходимый для поворота вала с кулаком,

вороте цевочного диска (с учетом статического и динамического момен­ тов сопротивления).

Для уменьшения угла давления при заданных величинах Гц, Н н DKприменяется привод с выключаемым кулаком (рис. 12, в).

Карусель 6 получает движение от кулака (улиты) 4, установлен­ ного на вспомогательном валу 5 автомата. Вал 5 вращается быстрее распредвала 2 и оба они приводятся в движение от одного электродви­ гателя, но через разные кинематические цепи. Включение вала 5 осу­ ществляется однооборотной муфтой 3 от кулакаустановленного на рас­ предвале 2.

Время выстоя карусели 6 определяется разностью между вре­ менем одного оборота распредвала Гц и временем транспортирования Кр. карусели:

где прв п Пвв — число оборотов в минуту распределительного и вспо­ могательного валов.

Примечание. Для приведенном схемы автомата принимают а = 270-^330°, что по­ зволяет значительно уменьшить величину угла Ѳ.

В ряде случаев, когда необходимо регулировать время выстоя кару­ сели, привод вспомогательного вала с кулаком поворота осуществляет­ ся от отдельного электродвигателя.

Погрешности изготовления деталей кулачково-цевочного механизма приводят к ошибке индексирования карусели. Такие погрешности изго­

При обработки отверстий под осп роликов на координатно-расточ­ ном станке с поворотным столом эта ошибка определяется погрешнос­ тью делительного устройства поворотного стола Дсрде.-ь

А<р= АсгДРЛ.

Погрешность радиуса расположения центров отверстии под ролики непосредственно на ошибку углового положения ведомого звена не вли­ яет, но приводит к увеличению зазора в соединении роликов и фиксиру­ ющего диска кулака.

щей частью кулака.

С учетом центрального укіа © между центрами расточек под оси роликов, радиуса цевочного диска по центрам роликов R и числа роли­ ков п ошибка 2ufопределяется из выражения:

зор в соединении цевок п фиксирующего диска кулака Azi и зазор вви­ ду осевого смещения кулака на валу Aza вследствие имеющихся люфтов:

Дг = Ат, -f Az,.

Величина зазора Az» является величиной вероятностной и опреде­ ляется фактическими размерами детален, сходящими в размерную цепь.

34

Для снижения зазора Дг2 (вызывает дополнительную люфтовую

Величина зазора б определяется погрешностью обработки отверс­ тия кулака и посадочного диаметра вала:

внешняя обойма 1 вращается по направлению стрелки А, то ролики 2 силой трения затягиваются в узкую выемку между обоймами 1 и 3. за­ клиниваются в ней и приводят во вращение внутреннюю обойму 3. С. целью надежности заклиниваний ролик поджимается пружиной 4 че­ рез выдвижной штифт 5. При вращении обоймы 1 в обратном направ­ лении, происходит расклинивание ролика и сжатие пружины 4; при этом фрикционная связь обоймы 3 с обоймой 1 прекращается, т. е. обойма 3 не вращается.

Клиновая обгонная муфта (рис. 11, д) имеет внешнюю 6 и внут­ реннюю 9 обоймы, с цилиндрической поверхностью, между которыми размещены эксцентриковые ролики 7. Эти ролики связаны спиральной пружиной 8, установленной в ее торцовых пазах.

Муфта работает следующим образом. При вращении наружной обоймы по стрелке А ролики поворачиваются (размер а ролика меньше размера в) и заклиниваются между рабочими поверхностями обоих обойм. В нерабочем положении механизма пружина 8, связывающая ролики, поджимает их к обоим обоймам, т. к. рабочие поверхности обойм выполнены под некоторым углом, то пружины стремятся по­ вернуть ролики так, чтобы они постоянно контактировали с этими по­ верхностями. При вращении наружной обоймы в обратном иаправле-

шш, ролики наклоняются и скользят по наружной обойме без переда­ чи ей движения.

стабильно, т. к. односторонняя выработка площадок, по которым перекатываются ролики, меняет угол заклинивания. Усложнение профиля рабочих поверхностей с целью снижения уменьшения угла заклинивания приводит к удорожанию изготовле­ ния муфт.

Клиновые обгонные муфты не имеют недостатков роликовых муфт, т. к. точки

Расчет обгонных муфт основан на определении контактных на­ пряжений и угла заклинивания, а надежность работы— допустимым числом их переключений. При расчете п конструировании обгонных муфт угол заклинивания а при зажатых роликах делается равным примерно двойному углу трения: а=2р.

Расстояние Я от оси вращения роликов до плоскости их качения и диаметр ролика d выбираются в зависимости от габарита муфты, особенно радиуса качения /?, по соотношению:

,2(R -cosa—Я)

большее распространение в металлообрабатывающих автоматах, для периодического поворота револьверных головок, блоков и столов, т. к. отличаются высоким КПД, простотой конструкции и обеспечивают до­ статочную плавность поворота.

Одним из основных преимуществ мальтийских механизмов (а так­ же кулачково-цевочных) является то, что они не требуют специальных устройств для расцепления кинематической цепи (обгонных, кулачко­ вых и фрикционных муфт, храповых механизмов и т. д.), а также то обстоятельство, что сама структура мальтийского механизма обеспечи­ вает периодические (прерывистые) движения поворотных узлов при непрерывном вращении ведущих звеньев.

В автоматах с одним распредвалом, вращающимся с переменной скоростью, широко применяются механизмы с 4ч-6 пазами для пово­ рота шпиндельных блоков, причем поворот осуществляется от распред­ вала. Они применяются в неметаллорежущих автоматах с одним рас­ предвалом, вращающимся с постоянной скоростью, особенно там, где

36

время поворота можно совместить с какими-либо технологическими операциями.

Рис. 13. Мальтийские механизмы поворота

Наиболее распространены плоские мальтийские механизмы с на­ ружным (рис. 13, я, б) и внутренним. заі{вплением (рис. 13, г) и с рав­ номерно расположенными на кресте радиальными пазами. Ролик кри­ вошипа входит в паз креста и выходит из него в положениях, в г. іто-

3?

рых ось пазов касается траектории движения центра ролика. После выхода ролика из паза крест останавливается и его положение фик­ сируется каким-либо устройством (рис. 13, б).

Для этой цели широко применяется фиксирующее устройство в виде сектора 3 радиусом гс, жестко связанного с кривошипом 1 ради­ усом R. Одновременно с выходом ролика из паза креста сектор вхо­ дит в одну из сферических выемок креста и фиксирует его до момен­ та входа ролика кривошипа в следующий паз креста. Такие же уст­ ройства применяют и в других типах мальтийских механизмов.

Механизмы с зацеплением ролика рычага с пазами ползуна (рис. 13, в) применяют сравнительно редко; этот механизм можно рассмат­ ривать как мальтийский с бесконечно большим числом пазов. Ползун движется по косинусоидальному закону изменения ускорения. Этот за­ кон движения является промежуточным между законами движения креста с внешним и внутренним зацеплением.

В механизмах с внешним зацеплением при малом числе пазов тре­ буются значительно меньшие углы поворота кривошипа для соответ­ ствующего поворота креста, чем в механизмах с внутренним зацепле­ нием или в сферических механизмах. Поэтому механизмы с наружным зацеплением и малым числом пазов применяют в тех случаях, когда угол поворота креста должен соответствовать возможно меньшему уг­ лу поворота кривошипа. В случае, когда кривошип получает движение от отдельного привода и угол его поворота не ограничен, можно вы­ брать любой тип мальтийского механизма; при этом следует исходить из условий получения возможно меньших динамических нагрузок, ус­ ловий компановки и др.

Сферические механизмы могут быть построены с различными угла­ ми уо между валами кривошипа и креста (рис. 13, д). Обычно этот угол берется равным 90° (рис. 13, е). В сферическом механизме воз­ никают меньшие динамические нагрузки, чем в механизмах с внешним зацеплением. Иногда применение сферического механизма позволяет

ные инерционные нагрузки при большой скорости поворота или боль­ ших моментах инерции при повороте тяжелых узлов; 2) имеют срав­ нительно большой угол поворота ведущего звена, особенно при боль­ шом числе пазов креста; это ограничивает их применение в автоматах

содним распредвалом, вращающимся с постоянной скоростью.

Сцелью уменьшения угла поворота между ведущим звеном и по­ водком вводятся дополнительные механизмы (зубчатые колеса, рычаж­ ные передачи, кулачки и т. д.), которые усложняют конструкцию и

увеличивают ее габариты.

В механизмах с внешним зацеплением при малом числе пазов тре­ буются значительно меньшие углы поворота кривошипа для соответ­ ствующего поворота креста, чем в механизмах с внутренним зацепле­ нием или в сферических механизмах. Поэтому они применяются с ма­

38

лым числом пазов, когда угол поворота креста соответствует минималь­ ному углу поворота кривошипа.

В мальтийских крестах с внутренним зацеплением угловые уско­ рения ек достигают максимальной величины в моменты входа и выхо­ да цевки из зацепления; они по сравнению с механизмами с внешним зацеплением при прочих равных условиях характеризуются меньшими значениями ею т. е. меньшими динамическими нагрузками.

Мальтийские механизмы с внутренним зацеплением более слож­ ны в изготовлении и в монтаже и более дороже, чем с внешним зацеп­ лением,,

В тех случаях, когда кривошип имеет отдельный привод и угол его поворота не ограничен, можно применить любой тип мальтийского ме­ ханизма с учетом минимальных динамических нагрузок, точности, ком­ пановки и т. д.

Для поворота столов и барабанов агрегатных станков в последнее время применяют сферические мальтийские механизмы, что упрощает схему привода, причем с отдельным электродвигателем.

Мальтийские механизмы с наружным и внутренним зацеплением широко применяются в револьверных автоматах и в автоматах с вспо­ могательным и распределительным валами, где не существует ограни­ чений на угол поворота ведущего звена.

Обязательным условием безударного индексирования при помоши мальтийских крестов является соблюдение кинематической зависимос­

ти: a + ß= --- (рис. 5, в). При этом кривошип располагается перпенди­

кулярно оси паза мальтийского креста в момент входа (начало поворо­ та) и выхода (конец поворота) ролика.

В зависимости от количества пазов z будет изменяться и угол а = Л ,

(выстоя), определяемого продолжительностью самой трудной опера­ цией — ^ост; 3) время поворота (индексирования) узла для смены по­ зиций (его необходимо резко сокращать или совмещать с рабочими опе­ рациями ---<инд).

Для столов сборочных машин іИнд=0,3-^5 сек.: меньшее время для небольших столов, большее — для тяжелых столов.

При конструировании задается также угол поворота мальтийского креста (2а), который определяется углом поворота индексируемого уз­ ла 2аИцд и передаточным отношением і креста: 2-аИнД=2-а-г.

39

При повороте индексируемого узла за время tmm продолжитель­ ность поворота мальтийского креста на угол 2 -а составит:

*д= tnf '

При равномерном вращении кривошипа (со= const и н= const) про­ должительность полного оборота его составит

тому для повышения производительности желательно снижать его про­ должительность, т. е. уменьшать число пазов креста 2 и увеличивать

число оборотов в минуту п водила. Однако эти мероприятия связаны с резким ухудшением динамических условий поворота (увеличиваются толчки в начале и в конце поворота креста).

Для первой половины поворота креста его ускорение ек возрастает, а для второй — падает; в точке перехода ек = 0, т. е. передаточное отно­ шение от кривошипа к кресту переменно.

Во избежание жесткого удара в момент входа ролика кривошипа в паз креста необходимо, чтобы скорость креста была равна нулю, т. е. при cp = ß должно быть выполнено условие:

cosß— — =0,

е

где г — радиус кривошипа, е — межцентровое расстояние.

г= с? - cosß; — = sin a = sin — (рис. 5, в).

еz

Для начала и конца поворота скорости креста равны нулю, а уско­ рения

Ек(цач)= £к(коц) = І СО2 ' t g ---- .

■у

Так как tg-_ всегда больше нуля, то ускорения креста в начале и

40