RU2060410C1 - Method of moving ball-like rolling bodies in guides and system for longitudinal transporting - Google Patents
Method of moving ball-like rolling bodies in guides and system for longitudinal transporting Download PDFInfo
- Publication number
- RU2060410C1 RU2060410C1 SU894830028A SU4830028A RU2060410C1 RU 2060410 C1 RU2060410 C1 RU 2060410C1 SU 894830028 A SU894830028 A SU 894830028A SU 4830028 A SU4830028 A SU 4830028A RU 2060410 C1 RU2060410 C1 RU 2060410C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rolling
- guide
- balls
- rolling body
- contact
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Bearings For Parts Moving Linearly (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области транспортирования и к способу управляемой обкатки вращающихся в корзинке тел качения и выполненного по этому способу линейного транспортера с тележками. The invention relates to the field of transportation and to a method for controlled running of rolling elements rotating in a basket and a linear conveyor with trolleys made according to this method.
Тележки (или конвейерные тележки) и их соответствующие направляющие, по которым они катятся, служат для выполнения движения с малыми потерями на трение, в особенности для линейного перемещения, для которого была разработана целая группа линейных, или продольных направляющих систем. Многочисленные продольные конвейерные системы с роликами, шариками и другими телами качения уже известны. Стремятся всегда к относительному перемещению с минимальным трением между двумя телами или между направляющей или плоскостью и подвижными по ним элементами, тележками. Такие продольные конвейеры повторяют конструкции классических шарикоподшипников, которые имеются во многих формах исполнения. Для них общим является ряд расположенных друг за другом шариков, которые находятся в направляющей или корзинке друг за другом в одну линию или в ряд. Carts (or conveyor carts) and their respective guides along which they roll serve to perform movement with low friction losses, especially for linear movement, for which a whole group of linear or longitudinal guide systems has been developed. Numerous longitudinal conveyor systems with rollers, balls and other rolling bodies are already known. They always strive for relative displacement with minimal friction between two bodies or between a guide or a plane and carts moving along them. Such longitudinal conveyors repeat the designs of classic ball bearings, which are available in many forms of execution. For them, a series of balls located one after another are common, which are in a guide or basket one after another in a single line or in a row.
Известен конвейер, в котором имеется два ряда шариков, так расположенных, что они обкатывают друг друга. Цель свести к минимуму трение скольжения, что в этой конструкции достигается лишь тогда, когда сила нагрузки проходит точно через две пары шаров. Этот случай нагрузки в эксплуатации трудно реализуем, так как оба катящихся по шарикам тела проворачиваются друг относительно друга, а уже малейший проворот выводит устройство из оптимальных условий работы. Поэтому практически не встречается реальных условий работы, так как эта конструкция не терпит никакой косой нагрузки без сильного возрастания трения скольжения. Таким образом, несмотря на симметричное решение, оптимальное приложение сил существует лишь в одном месте на пару шариков. Эти тележки с постоянно принадлежащими им направляющими вследствие требуемой точности изготовления являются дорогостоящими и для большинства случаев приходится применять специальные исполнения, пригодные только в данном случае. Это значит, что они в большинстве случаев применимы только в своей отрасли и не являются универсальными. Known conveyor, in which there are two rows of balls, so located that they run around each other. The goal is to minimize sliding friction, which in this design is achieved only when the load force passes exactly through two pairs of balls. This case of load in operation is difficult to implement, since both bodies rolling on balls rotate relative to each other, and even the slightest rotation turns the device out of optimal operating conditions. Therefore, practically no real working conditions are encountered, since this design does not tolerate any oblique load without a strong increase in sliding friction. Thus, despite the symmetrical solution, the optimal application of forces exists only in one place on a pair of balls. These trolleys with guides constantly belonging to them are expensive due to the required manufacturing accuracy, and in most cases it is necessary to use special designs suitable only in this case. This means that in most cases they are applicable only in their industry and are not universal.
Имеются системы с направляющими и шарами, состоящие из направляющего рельса и двух соответствующих направляющих салазок, соединенных перемычкой в одну направляющую тележку. При движении направляющей тележки по рельсу шарики катятся (по обратному желобу) в замкнутых траекториях. Такие элементы вращения шариков годятся для особо длинных транспортеров и могут работать в любом положении. Однако в этом случае при возврате тел вращения нужно избегать входных толчков тел вращения, что влечет определенные технические трудности. Например, шары нужно прижимать с постоянным давлением к точкам касания с направляющими на рельсе. Это требуется также, чтобы обеспечить перемещение без застревания и проскальзывания. Приходится применять рельсы с профильной шлифовкой. Хотя эти решения отличаются прочностью и неприхотливостью, они являются дорогими и сложными. There are systems with guides and balls, consisting of a guide rail and two corresponding guide rails connected by a jumper into one guide trolley. When the guide trolley moves along the rail, the balls roll (along the return trough) in closed paths. Such ball rotation elements are suitable for particularly long conveyors and can work in any position. However, in this case, when returning the rotation bodies, it is necessary to avoid input shocks of the rotation bodies, which entails certain technical difficulties. For example, the balls need to be pressed with constant pressure to the touch points with the guides on the rail. It is also required to ensure movement without jamming and slipping. It is necessary to use rails with profile grinding. Although these solutions are robust and unpretentious, they are expensive and complex.
Для самого незначительного трения имеются направляющие рельсы с однорядными плоскими шариковыми обоймами, тела качения касаются рельса в двух точках. Эти линейные конвейеры оптимально согласуются с направлением действия нагрузки и нечувствительности к угловым ошибкам в поперечном направлении. Но они не годятся для прохода кривых. Применяются в них предпочтительно игольчатые ролики, цилиндрические ролики и т.п. которые, находятся в плоских обоймах, позволяют также свободное их размещение там. For the most insignificant friction, there are guide rails with single-row flat ball cages, rolling bodies touch the rail at two points. These linear conveyors are optimally aligned with the direction of load and insensitivity to angular errors in the transverse direction. But they are not suitable for the passage of curves. Preferably used are needle rollers, cylindrical rollers and the like. which, located in flat clips, also allow their free placement there.
При повышенных скоростях и нагрузках находят применение шариковые тела вращения. Роликовые тела вращения годятся для точных перемещений. Шариковые конструкции неприхотливы и прочны, а роликовые, особенно с перекрещивающимися роликами, точны (без люфта). At elevated speeds and loads, ball bodies of revolution are used. Roller rotation bodies are suitable for precise movements. Ball constructions are unpretentious and durable, and roller constructions, especially with crossed rollers, are accurate (without play).
Цель изобретения разработать способ, по которому можно выполнить продольные конвейерные системы с тележками и направляющими, которые имеют низкое суммарное сопротивление трения таким образом, что составляющая трения качения во всех обычных случаях нагрузки преобладает, а сопротивление трения скольжения непрерывно поддерживается минимальным. Система линейного конвейера должна позволять максимальное использование пластмасс в качестве материалов без ухудшения параметров самой системы. Должна получаться система продольного конвейера, которая позволяет перемещение без залипания и скольжения, с наименьшим сопротивлением трения, с неорганиченно длинным путем перемещения, при небольших расходах на изготовление с применением дешевых и легкообрабатываемых материалов (например пластмассы). Система позволяет использовать ее для решения более широкого круга задач по сравнению с обычными линейными конвейерами. The purpose of the invention is to develop a method by which it is possible to perform longitudinal conveyor systems with carts and rails that have a low total friction resistance in such a way that the rolling friction component prevails in all normal load cases, and the sliding friction resistance is continuously kept to a minimum. A linear conveyor system should allow the maximum use of plastics as materials without compromising the parameters of the system itself. A longitudinal conveyor system should be obtained that allows movement without sticking and sliding, with the smallest friction resistance, with an inorganically long travel path, at low manufacturing costs using cheap and easily processed materials (e.g. plastic). The system allows you to use it to solve a wider range of tasks compared to conventional linear conveyors.
Система продольного конвейера состоит из тележки и направляющей. Тележка состоит из деталей, движущихся друг относительно друга, подобно системе автомобиль-дорога, в которой автомобиль состоит из кузова и катящихся колес. Проблема, таким образом, заключается в том, чтобы справиться с относительными движениями в тележке. Как все кузова в автомобиле опираются на оси с находящимися на них колесами (телами качения), корзинка или обойма тел качения должна также опираться на собственно катящиеся элементы, чтобы передать силы на поверхность направляющей. The longitudinal conveyor system consists of a trolley and a guide. A trolley consists of parts moving relative to each other, like a car-road system in which a car consists of a body and rolling wheels. The problem, therefore, is to cope with the relative movements in the cart. As all bodies in a car rest on axles with wheels (rolling bodies) located on them, the basket or cage of rolling bodies must also rest on the rolling elements themselves in order to transfer forces to the surface of the guide.
Изобретение основано на идее, что если удастся так выполнить опору направляющей корзинки с шарами на шары, чтобы получилось минимальное сопротивление трения скольжения, то существенная часть полного сопротивления ограничится трением качения, типом трения, имеющим минимальную величину. Трение качения технически легче управляется и оценивается, чем трение скольжения. Передача сил с малым трением (например силы давления) на два взаимно движущихся относительно друг друга тела, т.е. с одного тела на другое, наивыгоднейшим образом осуществляется тогда, когда относительное движение между телами равно нулю или близко к нулю. При катящихся телах это является проблемой. Так, при катящемся шаре окружная скорость равна или близка к нулю только у полюса вращения, т.е. на месте, где находится ось вращения, и в его непосредственной близости. Однако эта ось у шара, который может рассматриваться как изотропное тело, может находиться, где угодно, или в бесчисленном количестве мест, так что надо так установить тело качения, чтобы его ось вращения при обкатывании занимала вполне определенное место в пространстве, а именно так, чтобы, например, корзинка или обойма шара опиралась на него в соседстве с осью вращения, т.е. в инвариантной по вращению зоне на катящемся шаре, и во всех случаях нагрузки там и опиралась бы. The invention is based on the idea that if it is possible to support the guide basket with balls on balls in such a way as to obtain minimal sliding friction resistance, then a substantial part of the total resistance will be limited to rolling friction, a type of friction that has a minimum value. Rolling friction is technically easier to manage and evaluate than sliding friction. The transfer of forces with low friction (for example, pressure forces) to two bodies mutually moving relative to each other, i.e. from one body to another, the most advantageous way is when the relative motion between the bodies is zero or close to zero. With rolling bodies, this is a problem. So, with a rolling ball, the peripheral speed is equal to or close to zero only at the pole of rotation, i.e. at the place where the axis of rotation is, and in its immediate vicinity. However, this axis of the ball, which can be considered as an isotropic body, can be located anywhere, or in countless places, so you need to set the rolling body so that its axis of rotation during rolling takes up a definite place in space, namely, so that, for example, the basket or holder of the ball rests on it in the vicinity of the axis of rotation, i.e. in a rotation-invariant zone on a rolling ball, and in all cases the load there would rest.
Изобретение решает эту проблему по способу так, что для управляемого обкатывания находящихся в направляющих тел вращения, особенно тел вращения с высокой симметрией (шаров), если нагрузка нагружает тела вращения при обкатке, то по меньшей мере для двух тел вращения, направляющая, а также для средства передачи нагрузки на тела вращения, устройство выбирается таким, чтобы каждое тело вращения с одной стороны касалось корзинки или обоймы, а с другой тела качения касались друг друга в такой точке, что средства для передачи сильной нагрузки на тело качения действуют так, что сила перпендикулярно пересекается с соединительной линией между двумя точками касания между корзинкой и телом качения и между телом качения и другим телом качения, причем разделенная пополам соединительная линия идентична радиусу качения. Радиусы тела качения при этом должны выбираться меньшими, чем наибольшая половина диаметра тела качения. The invention solves this problem by the method so that for controlled rolling in of rotation bodies located in the guides, especially rotation bodies with high symmetry (balls), if the load loads the rotation bodies during running, then for at least two rotation bodies, the guide, as well as means of transferring the load to the bodies of revolution, the device is selected so that each body of revolution on one side touches the basket or cage, and on the other the rolling bodies touch each other at such a point that the means for transmitting a strong load on t The rolling elements act in such a way that the force intersects perpendicularly with the connecting line between the two points of contact between the basket and the rolling body and between the rolling body and the other rolling body, and the connecting line divided in half is identical to the rolling radius. The radii of the rolling body should be chosen smaller than the largest half of the diameter of the rolling body.
При трех телах качения направляющая, а также средство передачи усилия так расположены друг относительно друга, что каждое тело качения касается направляющей и в одной точке касается другого тела качения. Средство для передачи нагрузки касается одного тела качения так, что действие силы на тело качения перпендикулярно пересекает соединительную линию между обеими точками касания между направляющей и телом качения и между телами качения в ее середине. Разделенная пополам соединительная линия идентична радиусу качения. With three rolling bodies, the guide, as well as the force transfer means, are so located relative to each other that each rolling body touches the guide and at one point touches the other rolling body. The load transfer means touches one rolling body so that the action of the force on the rolling body crosses the connecting line perpendicularly between both points of contact between the guide and the rolling body and between the rolling bodies in its middle. The connecting line bisected in half is identical to the rolling radius.
За счет специального расположения тел качения в корзинке и при обкатывании связь со стержнями в канале направляющей, по которым катятся шары, на котором тела качения могут обкатываться, создается система продольного конвейера с указанными преимуществами. Хотя геометрически симметричная форма шара показывает наименее определенное по положению поведение, в качестве тел качения предпочтительно используют шары. При использовании изобретения шарообразное тело качения изнашивается в течение более длительного времени эксплуатации. Due to the special arrangement of the rolling bodies in the basket and when rolling in, the connection with the rods in the channel of the guide along which the balls roll on which the rolling bodies can be rolled in creates a longitudinal conveyor system with the indicated advantages. Although the geometrically symmetrical shape of the ball shows the least position-specific behavior, balls are preferably used as rolling bodies. When using the invention, the spherical rolling body wears out over a longer operating time.
Известно, что коэффициент трения для чистого трения качения стали (закаленной) по стали (закаленной) составляет 0,001, а для трения скольжения стали по стали 0,1-0,15. Примерно равное по составляющим смешанное трение между этими твердыми материалами составляет 0,01-0,015, т.е. примерно посередине между этими двумя значениями. Конструктивно всегда стараются приблизиться к чистому трению качения, что связано с ограничениями. Высокая степень трения качения обеспечивается в шариковом или игольчатом подшипнике и в линейных транспортерных системах, в которых используется лишь цилиндрическое тело качения для передачи нагрузки от одной плоскости к другой. Трение качения в зависимости от сопротивления может превысить имманентное для системы трение скольжения. It is known that the coefficient of friction for pure rolling friction of steel (hardened) on steel (hardened) is 0.001, and for sliding friction of steel on steel is 0.1-0.15. The approximately equal component friction between these solid materials is 0.01-0.015, i.e. about halfway between these two values. Structurally, they always try to get closer to pure rolling friction, which is associated with limitations. A high degree of rolling friction is provided in a ball or needle bearing and in linear conveyor systems that use only a cylindrical rolling body to transfer loads from one plane to another. The rolling friction depending on the resistance can exceed the sliding friction immanent for the system.
Выполненная по изобретению система линейного транспортирования сознательно использует преимущества шара в качестве тела качения, причем его другие, нежелательные свойства ограничиваются. В системе продольного транспортирования по изобретению в отличие от таких известных систем не требуется предварительного натяга, но также не требуется устанавливать определенных зазоров. Можно использовать неограниченно длинные пути перемещения и силы со всех поперечных направлений и моменты относительно всех возможных осей воспринимаются так, что основные характеристики всегда сохраняются. Не требуется никаких направляющих с профильной шлифовкой, также не требуются возвратных путем с роликами или шариками, которые используются везде, где требуются большие длины перемещения. The linear transportation system of the invention consciously takes advantage of the ball as a rolling body, and its other, undesirable properties are limited. In the longitudinal transportation system according to the invention, in contrast to such known systems, a preload is not required, but also certain clearances are not required. You can use unlimited long travel paths and forces from all transverse directions and moments relative to all possible axes are perceived so that the basic characteristics are always preserved. No guides with profiled grinding are required, and return paths with rollers or balls are also not required, which are used wherever long travel lengths are required.
Шары, которые катаются в корзинке, опираются при движении на корзинку. Если это происходит в области части шара с высокой окружной скоростью, то имеет место трение скольжения, которое заметно увеличивает общее сопротивление. Поэтому выгодно, если воздействующая на шары опора от корзинки приложена лишь там, где окружная скорость шара мала или равна нулю, т.е. около тех двух точек на поверхности шара, через которые проходит ось вращения. Они являются инвариантныим по скорости точками или полюсами вращения, которые в зависимости от обкатки шара могут находиться где-то на его поверхности. Balls that ride in a basket are supported by movement on a basket. If this occurs in the region of a part of the ball with a high peripheral speed, then sliding friction takes place, which noticeably increases the total resistance. Therefore, it is advantageous if the support acting on the balls from the basket is applied only where the peripheral speed of the ball is small or equal to zero, i.e. near those two points on the surface of the ball through which the axis of rotation passes. They are speed-invariant points or poles of rotation, which, depending on the running in of the ball, can be located somewhere on its surface.
На фиг. 1 показана тележка, вид спереди; на фиг. 2 корзинка тележки для двух троек шаров, разрез по тройке шаров; на фиг. 3 корзинка, сечение в области центров тройки шаров; на фиг. 4 предпочтительная форма исполнения профиля направляющей без стержней-дорожек для качения; на фиг. 5 установленные рядом множество тележек, вид сбоку; канал направляющей раскрыт, видна лишь его половина; можно составить цепочку тележек, которая представляет собой единую тележку; на фиг. 6 тележка, составленная из двух субтележек, каждая с одной тройкой шаров с соединяющей их перемычкой; на фиг. 7 множество тележек, вариант; на фиг. 8 асбтрагированное от шаров изображение кинематики тележки; на фиг. 9 схематически сбалансированное действие на тройку шаров в направлении качения трения качения между двумя касающимися друг друга и одновременно катящимися по направляющим шарами; на фиг. 10 схематически предпочтительный вид точек обкатывания между шарами тройки и направляющей; на фиг. 11 распределение сил в тележке под нагрузкой сверху через центр устройства (давящая нагрузка); на фиг. 12 то же, под нагрузкой снизу (тянущая нагрузка); на фиг. 13 специальная форма исполнения с двумя телами качения с определенным режимом работы (чисто тянущей нагрузкой); на фиг. 14 распределение сил в тележке при боковой нагрузке через центр; на фиг. 15 то же, при внецентровой боковой нагрузке (нагрузка моментом вращения); на фиг. 16 форма исполнения с замкнутой трубообразной направляющей, в которой тележки сцеплены цепочкой. In FIG. 1 shows a trolley, front view; in FIG. 2 basket carts for two triples of balls, a cut along the triple of balls; in FIG. 3 basket, section in the region of the centers of the three balls; in FIG. 4 is a preferred embodiment of the guide profile without rod rods; in FIG. 5 side view of a plurality of trolleys; the guide channel is open, only half of it is visible; you can make a chain of carts, which is a single cart; in FIG. 6 a trolley composed of two sub-carts, each with one triple of balls with a jumper connecting them; in FIG. 7 many trolleys, option; in FIG. 8 image of the kinematics of a trolley drawn from balls; in FIG. 9 schematically balanced effect on a triple of balls in the direction of rolling of the rolling friction between two tangent to each other and simultaneously rolling along the guide balls; in FIG. 10 is a schematically preferred view of the break-in points between the balls of a triple and a guide; in FIG. 11 distribution of forces in the trolley under load from above through the center of the device (pressure load); in FIG. 12 the same, under load from below (pulling load); in FIG. 13 special form of execution with two rolling elements with a certain operating mode (purely pulling load); in FIG. 14 distribution of forces in the trolley with lateral load through the center; in FIG. 15 the same, with an off-center lateral load (torque load); in FIG. 16 form of execution with a closed tube-shaped guide, in which the carts are coupled by a chain.
Тележка 1 (фиг. 1), как основной элемент выполнена так, что в любом режиме движения она опирается сама на себя, т.е. на свои три шарика. Это основное устройство состоит из трех шаров 3, центры которых, соединенные прямой, равной двум радиусам, образуют равносторонний треугольник. Шары обкатывают друг друга при движении так: каждый шар по соседнему. Это позволяет неорганиченное движение. Каждый шар имеет четыре возможные точки касания для обкатки. Каждый шар может в двух точках касаться стержней 6 рельса в канале 4 и в двух точках касаться соседних шаров, так что в конечном счете, для трех шаров возможны 9 (вместо 12) точек касания. В последующих примерах будет показано, что в различных случаях нагрузки 3-6 этих точек касания одновременно служат для опоры и качения. На стержневых дорожках 6 в канале направляющей 4 точки касания находятся на таком расстоянии друг от друга, как и точки прилегания к обоим соседним шарам. Шары свободно находятся в корзинке (фиг. 2), т.е. без предварительного натяжения. Эта корзинка предпочтительно выполнена за одно целое с тележкой. В зависимости от вида нагрузки шары касаются поверхности корзинки по опорным поверхностям 5, но всегда в инвариантных по скорости точках, так что получающееся в опоре трение скольжения минимально. Trolley 1 (Fig. 1), as the main element is designed so that in any mode of movement it rests on itself, i.e. on your three balls. This main device consists of three
На фиг. 2 показана корзинка тележки с тремя выемками 7 для шаров гнездовыми каналами, для двух троек шаров в перспективе и в разрезе через каналы тройки шаров, как показано на фиг. 1, где они помещаются. Видна корзинка с выступающей перемычкой с крепежным отверстием 8 для соединения с другой частью тележки. В такой форме тележка является субтележкой, множество тележек может быть соединено в более сложную тележку. In FIG. 2 shows a cart of a trolley with three
На фиг. 3 видны также детали, как сужения 10 в отверстиях на наружной стороне, которые удерживают шары в их гнездах. В зависимости от примененного материала, например полиоксиметилена, пластмасса из группы полиацеталей, которая отличается высокой поверхностной твердостью и хорошей устойчивостью к истиранию, упругость материала позволяет продавать шар через эти сужения, где диаметр несколько уменьшен, и защелкнуть их в гнездах. Видны точки прилегания корзинки, которыми она прилегает к полюсам вращения шаров 3. Сама тележка шарами катится по рельсам, которые представляют собой стержни 6 в канале 4 рельса 2. In FIG. 3, details are also visible, such as the
На фиг. 4 видны три наклонные друг к другу поверхности рельсов с пазами 6' для помещения в них по два стержня 6, которые обкатываются шарами 3 тележки 1. Стержни, которые вкладываются в эти пазы, имеют предпочтительно плоскую поверхность, так что шары, касающиеся поверхности стержня в одной точке, могут совершать по этой поверхности под влиянием мгновенной нагрузки свой путь. Если применяются стержни с изогнутой поверхностью, допуски должны быть меньше. In FIG. 4, three rail surfaces inclined to each other with grooves 6 'are visible for placing two
На фиг. 4 показано линейное соединение отдельных тележек 1, 1', 1'' и 1''', каждая из которых содержит две тройки шаров. Такие соединения могут произвольно собираться и/или соединяться друг с другом. Например, при упругом соединении между элементами тележек их можно собрать в подвижную цепочку. В таких цепочках с тележечными элементами, имеющими каждый по одной тройке шаров, можно реализовать направляющие со сравнительно малыми радиусами кривых, так что тележки по изобретению могут использоваться в цепных конвейерах, которые позволяют подавать изделия во всех пространственных направлениях. Вместо стержней может использоваться поверхность каналов для обкатки шарами, в особенности тогда, когда в качестве направляющего канала используется металлический профиль. In FIG. 4 shows a linear connection of
На фиг. 6 показан другой вариант использования тележек в качестве субэлементов. Две тележки 1 и 1', каждая с одной тройкой шаров, жестко соединены перемычкой 11 друг с другом и образуют тележку для продольной транспортировки, которая может проходить кривые. Средства 8, 8' крепления при необходимости могут быть также поворотными цапфами в сверлениях. In FIG. 6 shows another use case for trolleys as sub-elements. Two
Еще одну возможность многостороннего использования показывает соединение тележек на фиг. 7. Каждая тележка 1,1',1'',1''' имеет на корзинке шаров водило 12 с направленной вниз цапфой 8', а на корзинке шаров втулку для цапфы 8 таким образом, чтобы можно было цапфы водил вставлять во втулки и формировать таким образом цепочку. Another possibility of multiple use is shown by the connection of the bogies in FIG. 7. Each 1.1 ', 1' ', 1' '' bogie has a
На фиг. 8 показано абстрагированное от шаров изображение для обсуждения кинематических соотношений такой тележки. Три ведущих и ведомых группы АА, ВВ и СС состоят каждая из вала а, b и с на каждом валу по две шестерни. Эти шестерни в точках α β γ сцеплены друг с другом или с внешним миром. Точки β β β являются точками перехода шестерен от одной группы на другую, а точки α α α γ γ γ, являются точками перехода от тележки вовне на рельсы направляющей. В этом примере АА является ведущей группой, а ВВ, СС должны быть ведомыми группами. Таким образом, ось а является ведущей осью. Для лучшей наглядности направление вращения кромок стрелок показано перпендикулярными плоскости чертежа вектора (точка в круге вверх, крест в круге вниз). Таким образом, направление вращения в точках β β β направлено в плоскости чертежа, а на окружности, в точках α γ из плоскости чертежа вверх так, что вся тележка катится в направляющих, стоящих перпендикулярно плоскости чертежа, тележка под действием собственного веса двигалась бы сама вниз (падала). Здесь ясно видно, что три пары колес с точками зацепления (α β γ) ведут себя, как редуктор, который обкатывает сам себя и может катиться вдоль по направляющим. Если отойти от абстракции, в которой отдельные шестерни являются дисками, вырезанными из шаров и дополнить их до шаров, то и здесь видно, что три шара при изотропном приложении силы, обкатывая друг друга, могут катиться по направляющим без проскальзывания друг по другу или по направляющим стержням. Шары опираются друг на друга каждый в одной точке. В этой точке существует трение качения, которое, как и при трении качения по стержням, подавляет проскальзывание. In FIG. Figure 8 shows an abstracted image from balls to discuss the kinematic relationships of such a cart. The three leading and driven groups AA, BB, and SS consist of two gears on each shaft a, b, and c on each shaft. These gears at points α β γ are linked to each other or to the outside world. The points β β β are the points of transition of the gears from one group to another, and the points α α α γ γ γ γ are the points of transition from the cart outside to the rails of the guide. In this example, AA is the lead group, and BB, SS should be led groups. Thus, the axis a is the leading axis. For better clarity, the direction of rotation of the edges of the arrows is shown perpendicular to the plane of the vector drawing (point in a circle up, cross in a circle down). Thus, the direction of rotation at points β β β is directed in the plane of the drawing, and on the circle at points α γ from the plane of the drawing up so that the whole carriage rolls in guides standing perpendicular to the plane of the drawing, the car itself would move down under the action of its own weight (falling). It is clearly seen here that three pairs of wheels with engagement points (α β γ) behave like a gearbox that runs around itself and can roll along along the guides. If we move away from the abstraction, in which individual gears are disks cut from balls and supplement them with balls, then it can be seen that three balls with an isotropic application of force, running around each other, can roll along the guides without slipping along each other or along the guides to the rods. Balls lean on each other at one point. At this point, there is rolling friction, which, as with rolling friction on the rods, suppresses slippage.
На фиг. 9 показано, как трение качения двух обкатывающих друг друга шаров 3, которые двигаются по рельсам, примерно поддерживают равновесие. Это значит, что тройка шаров, если она систематически не выводится из равновесия, также опирается регулярно на стенки корзинки и не создает там неуправляемого трения скольжения. Это имело место при непрерывной опоре на зону шара с высокой окружной скоростью и кратковременные, мгновенные касания этого рода при неравновесном процессе не могут длиться долго. Таким образом, тройка шаров в состоянии стабилизироваться в направлении движения. Обкатывающаяся тройка шаров по экспериментам показала минимальное трение скольжения. In FIG. 9 shows how the rolling friction of two
На фиг. 10 показано предпочтительное расположение рельсов относительно шаров тройки, а именно таким образом, чтобы расстояние α α между стержнями одного рельса было равно расстоянию β β между точками касания о соседние шары. Точки обкатки α представляют точки касания со стержнями 6. In FIG. 10 shows the preferred arrangement of the rails with respect to the balls of the triple, namely, in such a way that the distance α α between the rods of one rail is equal to the distance β β between the points of contact with adjacent balls. Break-in points α represent tangent points with
При указанном треугольном расположении радиусы обкатки всех трех шаров всегда одинаковы. Из этого получается одинаковая окружная скорость всех вращающихся шаров, за счет чего трение скольжения между шарами практически равно нулю. Действующее извне усилие так делится на шаровой системе, что сила всегда проходит через ось качения и так распределяется по рельсам, что корзинка не несет сил, смешающих тройку. Таким образом, тройка совершает обкатывание. With the indicated triangular arrangement, the running radii of all three balls are always the same. From this, the same peripheral speed of all rotating balls is obtained, due to which the sliding friction between the balls is practically zero. The force acting externally is so divided on the spherical system that the force always passes through the rolling axis and is so distributed on the rails that the basket does not carry forces mixing the three. Thus, the triple performs a run-in.
Шары при отсутствии нагрузки, например вне канала направляющей, свободно размещены в корзинке, но не выпадают из нее. Коpзинка может состоять из металла или пластмассы. Твердость примененного материала велика, потому что при нагружении шаров коpзинка участвует в нанесении нагрузки. Передаваемая корзинкой в области полюса нагрузка на шар всегда через пару шаров передается на канал, в котором движется тележка, имеющий для каждого шара рельсу с парой несущих стержней. Корзинка сидит на полюсах вращения шаров, так что шары не подвергаются трению со стороны корзинки, только лишь в образовавшихся под действием нагрузки ямках на плоскости корзинки. Однако там, где корзинка вынужденно опирается на шары, скорость движения о поверхности шара практически нулевая, так как корзинка опирается на инвариантные по скорости части шаров и трение там практически равно нулю (соответственно, площади ямки, образованной под нагрузкой). Balls in the absence of load, for example outside the guide channel, are freely placed in the basket, but do not fall out of it. The basket may consist of metal or plastic. The hardness of the material used is high, because when loading the balls, the basket is involved in the application of the load. The load on the ball transmitted by the basket in the pole region is always transmitted through a pair of balls to the channel in which the trolley moves, having for each ball a rail with a pair of bearing rods. The basket sits at the poles of rotation of the balls, so that the balls are not subjected to friction from the side of the basket, only in the dimples formed on the plane of the basket under load. However, where the basket is forced to rest on the balls, the speed of movement about the surface of the ball is practically zero, since the basket rests on the parts of the balls that are invariant in speed and the friction there is almost zero (respectively, the area of the pit formed under load).
На фиг. 11 показана нагрузка, действующая на тележку сверху, т.е. она прижимается нагрузкой к рельсам, причем участвуют в несении нагрузки шесть из возможных девяти точек касания. В этом случае нижний шар Q прижат к обоим стержням 6 рельса. Одновременно он опирается на оба верхних шара S и R, и старается их раздвинуть. За счет этого эти оба шара со своей стороны опираются на стержни своих рельсов, за счет чего тройка закрепляется между рельсами и шарами. Шары, в зависимости от нагрузки, опираются на один или оба из стержней рельса (это показано жирной точкой касания). In FIG. 11 shows the load acting on the trolley from above, i.e. it is pressed by the load to the rails, and six of the possible nine points of contact participate in bearing the load. In this case, the lower ball Q is pressed against both
Ось W обкатывания шара Q горизонтальна (поперек направления движения), а оси W обкатки обоих других шаров R и S расположены под углом 60о к ней и образуют таким образом, равносторонний треугольник. Корзинка, которая без нагрузки сравнительно свободна на тройке шаров, теперь в точках d обоих верхних полюсов D вращения шаров R и S опирается на тройку (утолщенные точки). Здесь хорошо видно, что радиусы обкатки до точек касания шар-шар и шар-рельса у всех трех шаров одинаковы. Нагрузка симметрично распределяется по точкам касания. Такая симметричная структура, как эта тройка, в состоянии так распределить все возможные приложенные снаружи силы, что всегда получается с точки зрения полного сопротивления благоприятное соотношение большой составляющей трений качения и малой составляющей трений скольжения. Таким образом, шары опираются либо на один, либо на оба стержня рельса, положение осей обкатывания и величина радиусов качения остаются всегда одинаковыми.The axis W burnishing ball Q horizontal (transverse to the direction of movement), and an axis W running the other two balls and R S are angled 60 ° to it and form thereby an equilateral triangle. The basket, which without load is relatively free on the three balls, now at points d of both upper poles D, the rotation of the balls R and S rests on the three (thickened points). It can be clearly seen here that the radii of the run-in to the points of contact of the ball-ball and ball-rail are the same for all three balls. The load is distributed symmetrically at the touch points. Such a symmetrical structure as this triple is able to distribute all possible forces externally applied so that from the point of view of total resistance a favorable ratio of the large component of rolling friction and the small component of sliding friction is always obtained. Thus, the balls are based on either one or both rail rods, the position of the rolling axes and the value of the rolling radii remain always the same.
На фиг. 12 показано приложение силы, которая старается вытянуть тележку из канала направляющей. Это происходит, например, в подвесных конвейерах типа монорельс. В работе участвуют три из возможных девяти точек касания. Оба шара R и S опираются на их стержни 6 рельсов и разгружают одновременно шар Q. Этот шар при таком приложении нагрузки не нагружается ни нагрузкой, ни корзинкой, ни соседними шарами и катится свободно с остальными. Корзинка опирается на две инвариантные по вращению точки противоположных полюсов вращения обоих шаров R и S. Обе оси W обкатки при этом наклонены точно под 60о друг к другу. Радиусы обкатки также одинаковы, так что оба нагруженных шара имеют одинаковую окружную скорость и также и в этом случае нагрузки можно ожидать лишь очень малого смешанного трения. Третий, ненагруженный шар Q в случае висячего конвейера (но не в случае действия силы вверх) катится по обоим другим шарам без передачи усилия). В связи с этим особым случаем можно предложить еще одну форму исполнения, только с двумя шарами, которой можно обслуживать висячие транспортеры, потому что здесь также участвуют только три из возможных девяти точек касания. Но это специальный случай, в котором действует тянущая сила, направленная поперек канала направляющей.In FIG. 12 shows the application of force, which tries to pull the trolley out of the guide channel. This happens, for example, in overhead conveyors such as monorail. Three of the possible nine points of contact are involved in the work. Both balls R and S rest on their
Эта форма исполнения показана на фиг. 13. Выемка, которая на фиг. 12 предусмотрена для шара Q, здесь отпадает, как и предусмотренный для этого шара рельс с двумя стержнями в направляющей. Корзинка содержит теперь два шара вместо трех, которые обкатываются по способу изобретения. Из них можно образовать цепочки подвесного конвейера, которые могут быть связаны упруго и гибко или же шарнирно, как это рекомендуется и для тележек с тройками шаров. This embodiment is shown in FIG. 13. The recess, which in FIG. 12 is provided for the ball Q, here it disappears, as well as the rail provided for this ball with two rods in the guide. The basket now contains two balls instead of three, which are run in according to the method of the invention. From them it is possible to form chains of an overhead conveyor, which can be connected elastically and flexibly or hingedly, as is recommended for carts with triples of balls.
На фиг. 14 показан случай нагрузки, в котором направляющая 2 находится сбоку от тележки 1 слева и она прижимается к направляющей, и участвуют 6 из 9 возможных точек касания. Этот случай нагрузки возникает, например, при воздействии центробежных сил, причем центр тяжести тележки должен находится внутри направляющей. Подробнее этот случай обсуждается, чтобы показать, что смешанные формы нагружают тот же результат, как и представленные здесь идеализированные случаи. Для лучшего понимания корзинка с шарами расширена на определенный участок профиля, на который и воздействует сила так, что она проходит через центр тройки шаров. In FIG. 14 shows a load case in which the
Стержни шара S прижимают шар к двум соседним шарам и R и Q, которые прижимаются к стержням 6 собственных рельсов так, что тройка стабилизируется. Сила действует так, что она прижимает тележку справа к направляющей, так что корзинка, как показано стрелками векторов у трех точек d опирается на шары, причем на полюс D вращения шара. The rods of the ball S press the ball against two adjacent balls and R and Q, which are pressed against the
На фиг. 15 показан еще один случай приложения нагрузки, по которому действующая на тележку сила стремится повернуть ее в канале направляющей (относительно общей оси), причем участвуют 6 из возможных 9 точек касания. Такой поворот действует на шары, рельсы и корзинку также, как и другие обсужденные уже случаи. Как только один из трех шаров за счет давления корзинки на один из его полюсов вращения нагружается, он передает действующее усилие на два соседних шара через их точки обкатывания, которые передают часть усилия на свои рельсы. Это ведет всегда к закреплению обкатывающей тройки, на полюса вращения которой действует корзинка. В этом случае сила от корзинки переходит на шары тройки в точках d полюсов D вращения поочередно, так что действующий на тележку момент Р вращения, который стремится повернуть тележку в канале направляющей, передачей сил через почти все оси обкатки компенсируется. In FIG. 15 shows yet another case of applying a load, according to which the force acting on the trolley tends to rotate it in the guide channel (relative to the common axis), and 6 of the possible 9 points of contact are involved. Such a turn acts on balls, rails and a basket as well as other cases already discussed. As soon as one of the three balls is loaded due to the pressure of the basket on one of its poles of rotation, it transfers the effective force to two neighboring balls through their break-in points, which transfer part of the force to their rails. This always leads to the fastening of the triple, on the rotation poles of which the basket acts. In this case, the force from the basket passes to the balls of the triple at the points d of the rotation poles D in turn, so that the rotation moment P acting on the trolley, which tends to rotate the trolley in the guide channel, is compensated by the transfer of forces through almost all the break-in axes.
На фиг. 16 показана еще одна форма исполнения продольной системы транспортировки, в которой направляющая закрыта со всех сторон, а цепочка из тележек окружается ею. Представлена новая выполненная из тележек цепочка, которая движется в замкнутой направляющей и с помощью которой силы любого пространственного направления могут быть переданы вдоль оси направляющей. Сама направляющая может быть жесткой или гибкой, в зависимости от выбора или жесткости примененного материала. Так, фиг. 16 показывает возможность расположения тележки внутри полностью замкнутой направляющей 2. Тройка шаров 3 находится в корзинке. Полюса D вращения, в которых ось W обкатки проходит в шарах, опираются на поверхности 5 корзинки. В пазах в направляющей 2 в качестве рельсов установлены стержни 6, по которым катятся шары 3. Предпочтительно вместо круглых стержней применить четырехугольные или многоугольные стержни, чтобы для шаров были плоские поверхности качения. Они не должны быть широкими, лишь достаточными по ширине, чтобы выбрать корзинки за счет допусков и изменяющегося приложения силы. Направляющая 2 может изготавливаться по технологии непрерывной разливки или экструдирования, а рельсы добавочно вставляться, или же отливаться в одной рабочей операции с изготовлением. Корзинки с ее шарами должны быть или гибкими или шарнирно соединенными, если требуется работать в кривой направляющей, но может быть использовано и жесткое соединение между двумя или более тележками. Показанная здесь конструкция более пригодна для жесткой системы, чем для гибкой. Однако и здесь достаточно лишь методично приспосабливать способ по изобретению к требованиям, чтобы получить нужное решение. In FIG. 16 shows yet another embodiment of a longitudinal transportation system in which the guide is closed on all sides and the chain of trolleys is surrounded by it. A new carriage chain is introduced, which moves in a closed guide and with which forces of any spatial direction can be transmitted along the axis of the guide. The guide itself may be rigid or flexible, depending on the choice or rigidity of the material used. So, FIG. 16 shows the possibility of arranging the trolley inside a fully
Выполненное по предложенному способу устройство продольной транспортировки с тележками и направляющей может выполнять задачи, которые уже выполняют известные металлические системы с шарами или другими телами качения, при применении таких материалов. Если применять металл и пластмассы, то получаются системы продольной транспортировки, которые либо дешевле, и/или легче по весу, или же имеют другие свойства, отличные от вышеназванных. Если требуется особая подвижность, то она также может быть реализована предложенным способом и одной из предложенных форм исполнения. Performed by the proposed method, the device of longitudinal transportation with bogies and a guide can perform tasks that already perform well-known metal systems with balls or other rolling elements, when using such materials. If metal and plastics are used, then longitudinal transportation systems are obtained that are either cheaper and / or lighter in weight, or have other properties different from the above. If special mobility is required, then it can also be implemented by the proposed method and one of the proposed forms of execution.
При эксплуатации любой или все из рассмотренных случаев воздействия сил могут встречаться и комбинироваться или меняться в быстрой последовательности. Однако любая прилагаемая сила передается с тележки на оси обкатывания шаров, т. е. составляющие сил передаются на шары через полюса их вращения. Нагруженный таким образом шар обкатывается по двум точкам на рельсе и двумя на соседних шарах. Сопротивление трения при этом складывается из трения качения в 9, а не в 12 точках качения и трения скольжения в 2-3 полюсах вращения шаров. Так как трение качения (фиг. 9) держит тройку шаров в равновесии, и этот баланс нарушается лишь неравномерностями в обкатке, например, за счет положительных (отрицательных) ускорений толчки, сотрясения, процессы торможения и ускорения, которые кратковременно прекращаются, чтобы затем проявиться вновь к рассчитываемому сопротивлению трения нужно еще добавить случайное сопротивление, которое можно определить лишь, эмпирически, но по результатам экспериментов оно оказалось несущественным. During operation, any or all of the considered cases of the impact of forces can occur and combine or change in quick succession. However, any applied force is transmitted from the trolley to the axis of rolling in the balls, i.e., the components of the forces are transmitted to the balls through the poles of their rotation. A ball loaded in this way rolls around at two points on the rail and two at adjacent balls. In this case, the friction resistance consists of rolling friction at 9, and not at 12 points of rolling and sliding friction at 2-3 poles of rotation of the balls. Since rolling friction (Fig. 9) keeps the three balls in equilibrium, and this balance is violated only by irregularities in the run-in, for example, due to positive (negative) accelerations of shock, tremors, braking and acceleration processes that stop briefly, so that they then reappear random resistance, which can only be determined empirically, must be added to the calculated friction resistance, but it turned out to be insignificant by the results of experiments.
Тележки с тройками шаров могут соединяться в различных сочетаниях. Корзинка для тройки шаров незначительно толще диаметра шаров, так что эта тележка получается достаточно малой. Если соединить множество таких тележек шарнирными или упругими связями, то можно получить цепочку с удивительно легким ходом, что, например, подходит для цепного конвейера. Если в цепном транспортере известного рода приходится проделать или проталкивать цепь через канал направляющей, возникают значительные трудности, приходится применять смазку. Это сопротивление скольжения в конечном счете ограничивает длину таких конвейеров. Цепочка из предлагаемых тележек не требует применения смазки, и никакая скользящая в канале обычная цепь не имеет столь малого сопротивления, как цепочка по изобретению. Carts with triples of balls can be combined in various combinations. The basket for the three balls is slightly thicker than the diameter of the balls, so this trolley is quite small. If you connect many of these trolleys with articulated or elastic ties, you can get a chain with a surprisingly easy travel, which, for example, is suitable for a chain conveyor. If in a chain conveyor of a certain kind it is necessary to do or push the chain through the channel of the guide, considerable difficulties arise, it is necessary to apply grease. This slip resistance ultimately limits the length of such conveyors. The chain of the proposed carts does not require the use of lubricant, and no conventional chain sliding in the channel has as little resistance as the chain of the invention.
Claims (9)
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CH324588 | 1988-08-31 | ||
CH3245/88 | 1988-08-31 | ||
PCT/CH1989/000149 WO1990002269A1 (en) | 1988-08-31 | 1989-08-18 | Rolling bearing |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2060410C1 true RU2060410C1 (en) | 1996-05-20 |
Family
ID=4251792
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU894830028A RU2060410C1 (en) | 1988-08-31 | 1989-08-18 | Method of moving ball-like rolling bodies in guides and system for longitudinal transporting |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
DD (1) | DD297862A5 (en) |
RU (1) | RU2060410C1 (en) |
ZA (1) | ZA896601B (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2562587C1 (en) * | 2014-04-16 | 2015-09-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет) (ФГБОУ ВПО "ЮУрГУ" (НИУ)) | Centring unit |
-
1989
- 1989-08-18 RU SU894830028A patent/RU2060410C1/en not_active IP Right Cessation
- 1989-08-29 ZA ZA896601A patent/ZA896601B/en unknown
- 1989-08-30 DD DD33220689A patent/DD297862A5/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Патент США N 2952145, кл. 464-167, опубл. 1960. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2562587C1 (en) * | 2014-04-16 | 2015-09-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет) (ФГБОУ ВПО "ЮУрГУ" (НИУ)) | Centring unit |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
ZA896601B (en) | 1990-05-30 |
DD297862A5 (en) | 1992-01-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5074678A (en) | Rolling body | |
US4681215A (en) | Conveyor roller and bearing assembly with external support | |
US5357868A (en) | Trolley apparatus with reinforced plastic wheels and interlocking plastic bushings | |
US2952145A (en) | Spline joint | |
US4433627A (en) | Plastic conveyor trolley with bearings | |
JPH0353497B2 (en) | ||
US3923150A (en) | Device for conveying objects | |
US4845806A (en) | Suspended sliding partition | |
US4557532A (en) | Curvilinear bearing unit | |
US5038922A (en) | High speed line shaft conveyor | |
US6419069B1 (en) | Cross roller assembly and cross roller guiding apparatus using the same | |
US4606659A (en) | Bearing and stub shaft assembly | |
GB2152596A (en) | Linear roller bearing unit | |
RU2060410C1 (en) | Method of moving ball-like rolling bodies in guides and system for longitudinal transporting | |
US3808839A (en) | Endless sliding ball spline shaft bearing | |
JPS6211209B2 (en) | ||
JPH0599225A (en) | Guide unit for direct driven type roller | |
EP0551516A4 (en) | ||
NL1006230C2 (en) | Axial load bearing. | |
US4932922A (en) | Tripod plunging constant velocity joint | |
US3466101A (en) | Bearing | |
US3263797A (en) | Roller conveyor having power driven rollers | |
US4947758A (en) | High performance chain for automated transport system | |
US466444A (en) | simokds | |
US3989324A (en) | Rolling contact bearings |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070819 |
|
REG | Reference to a code of a succession state |
Ref country code: RU Ref legal event code: MM4A Effective date: 20070819 |