Unidad de Ginebra - Geneva drive

Animación que muestra una unidad Ginebra externa de seis posiciones en funcionamiento.

El motor de Ginebra o cruz de Malta es un mecanismo de engranajes que traduce un movimiento de rotación continuo en un movimiento de rotación intermitente.

La rueda motriz giratoria generalmente está equipada con un pasador que llega a una ranura ubicada en la otra rueda ( rueda motriz ) que la avanza paso a paso. La rueda motriz también tiene un disco de bloqueo circular elevado que "bloquea" la rueda motriz giratoria en su posición entre pasos.

Historia

Una ilustración que muestra las cuatro etapas (parada de movimiento en un ángulo de 90 grados) de un ciclo completo de cruz de Malta.

El nombre, unidad de Ginebra, se deriva de la aplicación más temprana de dispositivos en relojes mecánicos , que se popularizaron en Ginebra , siendo el origen clásico de la industria relojera. El mecanismo se utiliza con frecuencia en relojes mecánicos , ya que puede hacerse pequeño y es capaz de soportar una tensión mecánica sustancial.

El motor de Ginebra también se denomina " mecanismo de cruz de Malta " debido al parecido visual cuando la rueda giratoria tiene cuatro radios .

En la disposición más común de la transmisión Geneva, la rueda del cliente tiene cuatro ranuras y, por lo tanto, avanza la transmisión paso a paso (cada paso es de 90 grados ) por cada rotación completa de la rueda maestra. Si la rueda directriz tiene n ranuras, avanza 360 ° / n por rotación completa de la rueda de la hélice.

Debido a que el mecanismo debe estar bien lubricado, a menudo está encerrado en una cápsula de aceite.

Usos y aplicaciones

Proyector de películas con manivela y motor Geneva
Parada de Ginebra con cinco radios

Una aplicación de la unidad de Ginebra es en proyectores de películas y cámaras de cine, donde la película se tira a través de una puerta de exposición con arranques y paradas periódicas. La película avanza fotograma a fotograma, cada fotograma parado frente a la lente durante una parte del ciclo de fotograma (normalmente a una velocidad de 24 ciclos por segundo) y acelerándose, avanzando y desacelerando rápidamente durante el resto del ciclo. Este movimiento intermitente es implementado por un motor de Ginebra, que a su vez acciona una garra que se acopla a los orificios de la rueda dentada en la película. La unidad de Ginebra también proporciona una posición de parada repetible con precisión, que es fundamental para minimizar la fluctuación en las imágenes sucesivas. (Los proyectores de películas modernos también pueden utilizar un mecanismo de indexación controlado electrónicamente o un motor paso a paso , que permite el avance rápido de la película). Los primeros usos de la unidad Geneva en los proyectores de películas datan de 1896, con los proyectores de Oskar Messter y Max Gliewe y el Teatrograph de Robert William Paul . Los proyectores anteriores, incluido el proyector de Thomas Armat , comercializado por Edison como Vitascope , habían utilizado un "mecanismo batidor", inventado por Georges Demenÿ en 1893, para lograr un transporte intermitente de la película.

Las ruedas de Ginebra que tienen la forma de rueda motriz también se utilizaron en relojes mecánicos , pero no en una unidad, sino para limitar la tensión del resorte , de modo que funcionaría solo en el rango donde su fuerza elástica es casi lineal. Si una de las ranuras de la rueda motriz está ocluida, el número de rotaciones que puede realizar la rueda motriz es limitado. En los relojes, la rueda "motriz" es la que da cuerda al resorte, y la rueda de Ginebra con cuatro o cinco radios y una ranura cerrada evita el sobreenrollamiento (y también el desenrollado completo) del resorte. Esta llamada parada de Ginebra o "parada de Ginebra" fue una invención de los relojeros de los siglos XVII o XVIII.

Otras aplicaciones de la unidad de Ginebra incluyen el mecanismo de cambio de bolígrafo en trazadores , dispositivos de muestreo automatizados, máquinas contadoras de billetes y muchas formas de equipos indexables utilizados en la fabricación (como los cambiadores de herramientas en las máquinas CNC ; las torretas de los tornos de torreta , las máquinas de tornillo , y taladros de torreta; algunos tipos de cabezales de indexación y mesas giratorias ; etc.). El Iron Ring Clock utiliza un mecanismo de Ginebra para proporcionar un movimiento intermitente a uno de sus anillos.

Se usó una unidad de Ginebra para cambiar los filtros en la cámara de encuadre de la misión Dawn que se usó para obtener imágenes del asteroide 4 Vesta en 2011. Se seleccionó para garantizar que, en caso de que el mecanismo fallara, al menos un filtro sería utilizable.

Versión interna

Una unidad de Ginebra interna es una variante del diseño. El eje de la rueda motriz del accionamiento interno puede tener un cojinete solo en un lado. El ángulo en el que la rueda motriz tiene que girar para efectuar una rotación de la rueda motriz en un paso es siempre menor de 180 ° en una transmisión Ginebra externa y siempre mayor de 180 ° en una interna, donde el tiempo de conmutación es, por lo tanto, mayor que el tiempo, la rueda impulsada se detiene.

  • Unidad de Ginebra interna

  • Animación que muestra un disco interno de Ginebra en funcionamiento

La forma externa es la más común, ya que se puede construir más pequeña y puede soportar mayores tensiones mecánicas .

Versión esférica

Otra variante es el propulsor esférico de Ginebra.

  • Accionamiento esférico de Ginebra

Cinemática

Curvas de movimiento para una vuelta de la rueda motriz, de arriba a abajo: posición angular θ, velocidad angular ω, aceleración angular α y tirón angular j a .

La figura muestra las curvas de movimiento para una unidad Geneva externa de cuatro ranuras, en unidades arbitrarias. Aparece una discontinuidad en la aceleración cuando el pasador de arrastre entra y sale de la ranura, ocurriendo en el instante en que las superficies rígidas del cojinete hacen contacto o se separan. Esto genera un pico "infinito" de sacudidas ( pico de Dirac ) y, por tanto, vibraciones.

Ver también

Referencias

Otras lecturas

  • Sclater, Neil (2011), "Cam, Geneva, and Ratchet Drives and Mechanisms", Mechanisms and Mechanical Devices Sourcebook (5ª ed.), Nueva York: McGraw Hill, págs. 180–210, ISBN 978-0-07170442-7. Dibujos y diseños de varios accionamientos.

enlaces externos