RU2655129C1

RU2655129C1 - Articulation linkage of variable structure

Info

Publication number: RU2655129C1
Application number: RU2017111363A
Authority: RU
Inventors: Давид Михайлович Белый
Priority date: 2017-04-04
Filing date: 2017-04-04
Publication date: 2018-05-23

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: invention relates to machine building, particularly, to articulation linkages. Articulation linkage of the variable structure contains a post (1), a crank (2), a connecting rod (3) and a rocker arm. Rocker arm consists of several parts (4, 5, 6, 7) connected by hinges (8, 9, 10). Rocker arm is equipped with arranged on the rocker arm and the post a system of limiters (12, 13, 14, 15). System of limiters is made in the form of a concentrically enclosing the rocker arm set of thin telescopically connected bushings. Adjustment unit is an electromagnetic coil (20) rigidly put on the post near the rocker arm fastening thereto and connected to a source of an adjustable electrical signal.

EFFECT: enabling expansion of the adjustment possibility.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к шарнирно-рычажным механизмам с регулируемыми звеньями, и может быть использовано, например, в машинах-автоматах.The invention relates to mechanical engineering, in particular to articulated link mechanisms with adjustable links, and can be used, for example, in automatic machines.

Известны четырехзвенные шарнирно-рычажные механизмы, содержащие стойку, ведущий кривошип и ведомое коромысло с заданными углами поворота, шарнирно соединенные шатуном, любая точка которого описывает заданную шатунную кривую /см. Артоболевский И.И. Механизмы в современной технике, т. 1, М., 1970, стр. 825, рис. 539 и рис. 540 [1, 2]/.Known four-link articulated mechanisms containing a stand, a leading crank and a driven beam with predetermined angles of rotation, articulated by a connecting rod, any point of which describes a given connecting rod curve / see Artobolevsky I.I. Mechanisms in modern technology, vol. 1, M., 1970, p. 825, fig. 539 and fig. 540 [1, 2] /.

Недостатком всех известных устройств является отсутствие возможности перестройки структуры звеньев, а следовательно, траекторий точек звеньев и законов их движения.The disadvantage of all known devices is the lack of the possibility of restructuring the structure of the links, and therefore the trajectories of the points of the links and the laws of their movement.

Известны также шарнирно-рычажные регулируемые четырехзвенники, содержащие основание, установленные на нем с возможностью поворота ведущий кривошип, ведомое звено, шарнирно соединенный с ними шатун с изменяемой длиной /см., например, Кожевников С.Н. и др. Механизмы. "Машиностроение", 1976, стр. 498, рис. 818 [3]/, Артоболевский И.И. Механизмы в современной технике, т. 1, М., 1970 стр. 329, рис. 547 и рис. 548 [4, 5]/.Also known are articulated lever four-linkers containing a base, a leading crank mounted on it with a possibility of rotation, a driven link, a connecting rod pivotally connected to them with a variable length / see, for example, Kozhevnikov S.N. and other mechanisms. "Engineering", 1976, p. 498, Fig. 818 [3] /, Artobolevsky I.I. Mechanisms in modern technology, vol. 1, Moscow, 1970 p. 329, Fig. 547 and fig. 548 [4, 5] /.

Недостатками известных устройств является отсутствие возможности изменения законов движения звеньев без остановки механизма.The disadvantages of the known devices is the inability to change the laws of movement of the links without stopping the mechanism.

Известен также ряд четырехзвенных шарнирно-рычажных механизмов, имеющих возможность перестройки своей структуры на ходу без остановки движения, предусматривающих либо изменение длины коромысла с помощью специальных резьбовых и зубчатых соединений /см., например, а.с. СССР №1597463, кл. F16Н 21/40, 1988 [6]/, либо изменение длины шатуна с помощью специальных рычагов, конических зубчатых колес, улис с ползунами, установленных на шатуне и т.п. /см., например, а.с. СССР №700726, кл. F16Н 21/20, 1978 [7]; а.с. СССР №1362883, кл. F16Н 21/20, 1986 [8]; а.с. СССР №579484, кл. F16Н 21/20, 1975 [9]; а.с. СССР №1113610, кл. F16Н 21/20, 1981 [10]; а.с. СССР №842314, кл. F16Н 41/10, 1978 [11]/, либо возможность дополнительного движения одного из звеньев в критическом положении с помощью упругого элемента /см. патент PФ на изобретение №2301928, кл. F16Н 21/16, 2006 [12]/.A number of four-link articulated link mechanisms are also known, having the possibility of restructuring their structure on the go without stopping movement, either providing for a change in the length of the rocker arm using special threaded and gear joints / see, for example, a.s. USSR No. 1597463, cl. F16H 21/40, 1988 [6] /, or changing the length of the connecting rod using special levers, bevel gears, sprockets with sliders mounted on the connecting rod, etc. / see, for example, A.S. USSR No. 700726, cl. F16H 21/20, 1978 [7]; A.S. USSR No. 1362883, cl. F16H 21/20, 1986 [8]; A.S. USSR No. 579484, class F16H 21/20, 1975 [9]; A.S. USSR No. 1113610, class F16H 21/20, 1981 [10]; A.S. USSR No. 842314, class F16H 41/10, 1978 [11] /, or the possibility of additional movement of one of the links in a critical position using an elastic element / cm. RF patent for the invention No. 2301928, cl. F16H 21/16, 2006 [12] /.

Недостатками всех известных устройств является предельная сложность конструкции для перестройки структуры механизмов и процесса регулировки, ограниченные возможности регулировки с узким диапазоном получаемых траекторий движения.The disadvantages of all known devices are the extreme complexity of the design for the restructuring of the structure of mechanisms and the adjustment process, the limited adjustment possibilities with a narrow range of resulting motion paths.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности существенных признаков является шарнирно-рычажный механизм переменной структуры, содержащий стойку, ведущий кривошип, шатун и коромысло, состоящее из двух частей, соединенных между собой шарниром и имеющих взаимодействующие один с другим ограничители их относительного движения, подпружиненные в направлении друг к другу, при этом одна часть коромысла шарнирно соединена со стойкой и введена во взаимодействие с установленным на последней упором /см. а.с. СССР №898186, кл. F16Н 21/10, 1980 [13]/, и принятый за прототип.The closest device of the same purpose to the claimed invention in terms of essential features is a pivot-lever mechanism of variable structure comprising a strut, a leading crank, a connecting rod and a rocker arm, consisting of two parts interconnected by a hinge and having interacting with one another restraints on their relative motion , spring-loaded in the direction to each other, while one part of the rocker arm is pivotally connected to the strut and entered into interaction with mounted on the last stop / s m A.S. USSR No. 898186, class F16H 21/10, 1980 [13] /, and adopted as a prototype.

Недостатками устройства-прототипа являются ограниченные возможности регулировки, а конкретно - узкий диапазон и точность получаемых траекторий движения, что объясняется только одним вариантом получения измененной траектории, причем не для всего диапазона движения коромысла, а только для его заключительной части после контакта коромысла с упором. Кроме того, устройство для перестройки структуры механизма имеет низкую надежность вследствие нестабильности как обеспечения упругой связанности частей коромысла с помощью ограничителей до контакта одной части с упором с ориентацией этих частей вдоль одной прямой, так и заданного угла отклонения частей от данной прямой после контакта вышеуказанной части с упором.The disadvantages of the prototype device are the limited adjustment possibilities, and specifically, the narrow range and accuracy of the resulting motion paths, which is explained by only one option for obtaining a modified path, not only for the entire range of the rocker arm movement, but only for its final part after the rocker arm contacts the stop. In addition, the device for reconstructing the structure of the mechanism has low reliability due to instability of both providing elastic connection of the rocker parts with the help of limiters until one part contacts the stop with the orientation of these parts along one straight line and a given angle of deviation of the parts from this line after the contact of the above part with focusing.

Сущность изобретения заключается в создании простого по конструкции и проведению процесса перестройки структуры шарнирно-рычажного механизма, обеспечивающего возможность в любой момент времени без остановки работы механизма с помощью электромагнитных сил установить практически любую заданную траекторию движения во всем рабочем диапазоне.The essence of the invention is to create a simple in design and carrying out the process of restructuring the structure of the articulated link mechanism, which makes it possible at any time without stopping the operation of the mechanism using electromagnetic forces to establish almost any given trajectory in the entire operating range.

Технический результат - расширение возможностей регулировки механизма и повышение его надежности.The technical result is the expansion of the adjustment mechanism and increase its reliability.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном шарнирно-рычажном механизме переменной структуры, содержащем стойку, ведущий кривошип, шатун и ведомое коромысло, состоящее из нескольких шарнирно соединенных частей, одна из которых шарнирно соединена со стойкой, снабженное размещенными соответственно на коромысле и стойке системой ограничителей исходной соосной ориентации всех частей коромысла и узлом регулировки ограничителей, согласно изобретению система ограничителей выполнена в виде концентрично охватывающего коромысло с креплением к его шарнирно соединенной со стойкой части набора тонких телескопически соединенных между собой и подружиненных в направлении друг от друга ферромагнитных втулок, а узел регулировки ограничителей представляет собой установленную на стойке в зоне шарнирного крепления к ней коромысла электромагнитную катушку, подключенную к источнику электрического сигнала с регулируемой амплитудой.The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that in the known articulated-lever mechanism of variable structure comprising a strut, a leading crank, a connecting rod and a driven beam, consisting of several articulated parts, one of which is pivotally connected to the rack, provided respectively placed on the beam and rack system limiters initial coaxial orientation of all parts of the rocker arm and the site of adjustment of the limiters, according to the invention, the system of limiters is made in de concentrically enclosing the rocker arm with fastening to its hinged part of the set of thin telescopically interconnected and spring-loaded ferromagnetic bushings, and the limiter adjustment unit is an electromagnetic coil mounted on a rack in the area of articulation of the rocker arm connected to it amplitude adjustable electrical signal source.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 схематично на виде сбоку изображен предлагаемый механизм с промежуточным положением звеньев, настроенный на одну из траекторий движения; на фиг. 2 - вид А на механизм на фиг. 1 с продольным разрезом регулируемого коромысла /увеличено и повернуто по часовой стрелке на угол 90°/.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 schematically in side view shows the proposed mechanism with an intermediate position of the links, tuned to one of the trajectories of movement; in FIG. 2 is a view A of the mechanism of FIG. 1 with a longitudinal section of an adjustable rocker arm / enlarged and turned clockwise by an angle of 90 ° /.

Шаринирно-рычажный механизм переменной структуры содержит стойку 1, ведущий кривошип 2, шатун 3 и ведомое коромысло, состоящее из нескольких частей 4-7 и т.д., соединенных между собой с помощью шарниров 8, 9, 10, причем одна из частей 4 коромысла, ближняя к стойке 1, соединена с последней также с помощью шарнира 11. Ведомое коромысло 4-7 снабжено размещенными соответственно на коромысле 4-7 и стойке 1 системой ограничителей 12-15 исходной соосной ориентации всех частей 4-7 коромысла /все его части 4-7 исходно расположены вдоль одной прямой/, и узлом регулировки ограничителей 12-5. При этом система ограничителей 12-15 выполнена в виде концентрично охватывающего коромысло 4-7 набора тонких телескопически соединенных между собой втулок 12-15 с креплением внутренней втулки 12 к части 4 коромысла, шарнирно соединенной со стойкой 1. Причем втулки 12-15 выполнены из ферромагнитного материала, например из сплава "армко", и подпружинены с помощью витых цилиндрических пружин 16, 17, 18 в направлении друг от друга. Таким образом, в исходном состоянии механизма до регулировки его траектории телескопически соединенные и упруго смещенные относительно друг друга вдоль одной прямой частично сжатыми пружинами 16, 17, 18 втулки 12-15 охватывают коромысло 4-7 по всей его длине так, что верхняя втулка 15 упирается дальним торцом в шатун 8, в результате чего втулки 12-15 перекрывают шарниры 8, 9, 10, препятствуя повороту частей 4-7 коромысла относительно друг друга. Узел регулировки ограничителей 12-15 представляет собой жестко надетую на немагнитный горизонтальный цилиндрический участок 19 стойки 1 в зоне шарнирного крепления к ней участка 4 коромысла электромагнитную катушку 20, подключенную к универсальному источнику 21 электрического сигнала с регулируемой амплитудой.The hinged-lever mechanism of variable structure contains a rack 1, a leading crank 2, a connecting rod 3 and a driven beam consisting of several parts 4-7, etc., interconnected by hinges 8, 9, 10, and one of the parts 4 the rocker arm closest to the strut 1 is also connected to the latter by means of a hinge 11. The driven rocker 4-7 is equipped with a restraint system 12-15 placed respectively on the rocker arm 4-7 and strut 1 of the initial coaxial orientation of all parts 4-7 of the rocker arm / all its parts 4-7 are initially located along one straight line /, and the control unit Ki limiters 12-5. Moreover, the system of stops 12-15 is made in the form of a concentric cover of the beam 4-7 of a set of thin telescopically connected bushes 12-15 with the fastening of the inner sleeve 12 to the part 4 of the rocker arm pivotally connected to the rack 1. Moreover, the bushings 12-15 are made of ferromagnetic material, for example from an Armco alloy, and are spring-loaded using coil springs 16, 17, 18 in the direction from each other. Thus, in the initial state of the mechanism, before adjusting its trajectory, telescopically connected and elastically offset relative to each other along one straight line by partially compressed springs 16, 17, 18 of the sleeve 12-15 cover the beam 4-7 along its entire length so that the upper sleeve 15 abuts the distal end into the connecting rod 8, as a result of which the bushings 12-15 overlap the hinges 8, 9, 10, preventing the rotation of the parts 4-7 of the rocker arm relative to each other. The limiter adjustment unit 12-15 is a electromagnetic coil 20 rigidly mounted on a non-magnetic horizontal cylindrical section 19 of the rack 1 in the area of hinged mounting of the beam section 4 of the beam 20 to the universal source 21 of an electric signal with adjustable amplitude.

Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.The work of the proposed device is as follows.

Предварительно путем регулировки производится настройка механизма на заданную траекторию движения его звеньев, и в соответствии с этой регулировкой осуществляется тарировка источника тока 21 на заданную амплитуду электрического сигнала. Как уже было сказано раньше, в исходном состоянии телескопические втулки 12-15 охватывают все коромысло, лишая относительной поворотной подвижности всех его частей 4-7. При этом коромысло имеет одну поворотную степень свободы вокруг шарнира 11 на стойке 1, и каждая точка шатуна 3 описывает определенную шатунную кривую во всем рабочем диапазоне, соответствующую заданному технологическому процессу производства. Соответственно, точка на конце коромысла в месте крепления к нему шатуна 3 описывает дугу радиусом, равным длине всех частей 4-7 коромысла. При необходимости перестройки структуры механизма в катушку 20 подается электрический сигнал, вызывающий частичное втягивание всех втулок 12-15 влево с увеличением сжатия всех пружин 16, 17, 18 до освобождения крайней втулкой 15 шарнира 10 /на фиг. 1 и фиг. 2 механизм показан именно в этом промежуточном положении звеньев/. В этом случае траектория конца коромысла преобретает сложный характер, определяемый одновременным вращением как всего коромысла вокруг шарнира 11, так его части 7 вокруг шарнира 10. Очевидно, что подавая в катушку 20 все большую заданную величину тока, можно последователь освобождать шарниры 9, 8 и т.д., получая все новые сложные заданные технологическим процессом траектории движения. Также очевидно, что увеличивая число подвижных частей 4-7 коромысла и, соответственно, число шарниров 8, 9, 10, можно значительно повысить точность воспроизведения необходимых для технологического процесса траекторий. В идеале достаточно прямо в процессе работы механизма без его остановки выставить заданную амплитуду электрического сигнала в катушке 20, полученную при предварительной тарировке устройства, чтобы получить любую необходимую траекторию движения звеньев механизма.Preliminarily, by adjusting the mechanism, the mechanism is adjusted to a given trajectory of its links, and in accordance with this adjustment, the current source 21 is calibrated to the specified amplitude of the electric signal. As already mentioned, in the initial state, the telescopic sleeves 12-15 cover the entire beam, depriving the relative rotary mobility of all its parts 4-7. In this case, the beam has one rotary degree of freedom around the hinge 11 on the rack 1, and each point of the connecting rod 3 describes a specific connecting rod curve in the entire operating range corresponding to a given production process. Accordingly, the point at the end of the rocker arm at the attachment point of the connecting rod 3 describes an arc with a radius equal to the length of all parts 4-7 of the rocker arm. If it is necessary to reconstruct the structure of the mechanism, an electrical signal is supplied to the coil 20, causing partial retraction of all bushings 12-15 to the left with an increase in compression of all springs 16, 17, 18 until the hinge 10 / in FIG. 1 and FIG. 2, the mechanism is shown precisely in this intermediate position of the links /. In this case, the trajectory of the end of the beam acquires a complex character, determined by the simultaneous rotation of both the entire beam around the hinge 11, and its part 7 around the hinge 10. Obviously, by supplying an increasingly large predetermined amount of current to the coil 20, the follower can release the hinges 9, 8 and .d., receiving all new complex trajectories defined by the technological process. It is also obvious that by increasing the number of movable parts 4-7 of the rocker arm and, accordingly, the number of hinges 8, 9, 10, it is possible to significantly increase the accuracy of reproduction of the trajectories necessary for the technological process. Ideally, it is sufficient to set the specified amplitude of the electric signal in the coil 20 obtained during the preliminary calibration of the device directly during the operation of the mechanism without stopping it to obtain any necessary trajectory of the links of the mechanism.

По мнению заявителя предлагаемое устройство сравнительно просто в изготовлении и настройке, универсально и отличается высокой надежностью и стабильностью работы. Устройство при перестройке структуры позволяет получать широкий разнообразных спектр необходимых для технологических процессов траекторий движения исполнительных элементов. Причем за счет некоторого усложнения конструкции может быть достигнута заранее заданная высокая точность воспроизведения данных траекторий движения.According to the applicant, the proposed device is relatively simple to manufacture and configure, universally and characterized by high reliability and stability. The device during the restructuring of the structure allows you to get a wide diverse range of trajectories of movement of actuating elements necessary for technological processes. Moreover, due to a certain complication of the design, a predetermined high accuracy of reproducing these motion paths can be achieved.

Claims

A pivot-lever mechanism of variable structure, comprising a strut, a leading crank, a connecting rod and a driven beam, consisting of several articulated parts, one of which is pivotally connected to the strut, equipped with a system of limiters of the initial coaxial orientation of all parts of the beam and the assembly, respectively placed on the beam and strut limiters adjustment, characterized in that the limiter system is made in the form of concentrically enveloping the rocker with fastening to its articulated part a set of thin ferromagnetic bushings telescopically interconnected and spring-loaded in the direction from each other, and the limiter adjustment unit is an electromagnetic coil mounted on a rack in the area of hinged mounting of the rocker arm to it, connected to an electric signal source with adjustable amplitude.