Привод криволинейного перемещения

Предлагаемое устройство относится к области машиностроения, роботостроения и может использоваться в пневматическом оборудовании.

Наиболее эффективно применение устройства при выполнении сборочных операций для устранения рассогласования взаимного расположения осесимметричных изделий.

Известны пневматические приводы криволинейного перемещения, в которых для перемещения рабочих органов применяются два сильфона (см. пат. РФ МПК F15B 15/10 №23929 «Привод криволинейного перемещения», Васин В.А., опубл. 20.07.2002 г., Бюл. №20, пат. РФ МПК F15B 15/10 №2 215 199 «Привод криволинейного перемещения с кольцевым сильфоном», Васин В.А., опубл. 27.10.2003 г., Бюл. №30). Устройства содержат два сильфона, один из которых помещен внутри другого, а торцевые поверхности заглушены, образуя полость, выполненную с возможностью соединения со средством создания давления рабочей среды. Сильфоны установлены таким образом, что их оси не совпадают. Этим обеспечивается криволинейное перемещение за счет силового воздействия рабочей среды.

Данные устройства имеют сложное конструктивное исполнение, ограниченные функциональные возможности и область применения, так как рабочий орган может перемещаться только по одной траектории.

Известны пневматические приводы криволинейного перемещения, в которых для перемещения органов применяются один сильфон (см. пат. РФ МПК F15B 15/10 №2 206 011 «Смещенный щелевой затвор с криволинейной траекторией перемещения», Васин В.А., опубл. 10.06.2003 г., Бюл. №16; пат. РФ МПК F15B 15/10, №2 206 012 «Щелевой затвор с криволинейной траекторией перемещения», Васин В.А., опубл. 10.06.2003 г., Бюл. №16; пат. РФ МПК F15B 15/10, №2 215 224 «Бескорпусной затвор с криволинейной траекторией перемещения», Васин В.А., опубл. 27.10.2003 г., Бюл. №30). В данных устройствах сильфон выполнен неосесимметричным, в котором у части гофр сильфона центры внешней и внутренней окружностей гофра не совпадают. Данное конструктивное исполнение сильфона позволяет реализовывать криволинейное перемещение рабочего органа под воздействием давления рабочей среды.

Использование одного сильфона упрощает конструкцию и повышает надежность работы устройств, но необходимость использования сильфона специфической формы усложняет их изготовление. Кроме этого, данные устройства также обладают ограниченными функциональными возможностями и областью применения, реализуя криволинейное перемещение только по одной траектории.

Известны приводы криволинейного перемещения, которые имеют расширенную область применения за счет реализации требуемых траекторий криволинейных перемещений. Данные устройства представляют собой механические рычажные приводы, передаточный механизм которых включает два рычага, шарнирно соединенных между собой (см. пат. РФ МПК F25J 15/06 №147155 «Захватный корректирующий модуль», Сысоев С.Н., Литвинов И.С., Юнцзе Цао, опубл. 27.10.2014 г., Бюл. №30; пат. РФ МПК F25J 15/06 №2 622 071 «Захватный корректирующий модуль», Сысоев С.Н., Литвинов И.С., Мольков А.А, опубл. 09.06.2017 г., Бюл. №16), или один рычаг (см. пат. РФ МПК F25J 15/06 №170165 «Захватный корректирующий модуль», Сысоев С.Н., Литвинов И.С., Овчинников В.А., опубл. 17.04.2017 г., Бюл. №11; пат. РФ МПК F25J 15/06 №128150 «Захватный корректирующий модуль», Сысоев С.Н., Столяров А.В., опубл. 20.05.2013 г., Бюл. №14). В данных устройствах внешним силовым воздействием осуществляется перекос рычагов, взаимным расположением которых задается требуемая траектория перемещения. Данные устройства отличаются простотой конструкции и управления, однако область их применения ограничена необходимостью создания осевого силового воздействия на рычаги со стороны приводного механизма. Кроме этого, существенным недостатком устройств является низкая точность воспроизведения заданной траектории криволинейного перемещения.

Наиболее близким из известных по технической сущности является устройство (см. пат. РФ МПК F25J 15/06 №2 691 155 «Захватный корректирующий модуль», Сысоев С.Н., Литвинов И.С., Гребняков П.М., опубл. 27.09.2018 г., Бюл. №27), включающее рычаги, шарнирно соединенные между собой, закрепленные с возможностью перекоса, а в месте соединения рычагов, установлен поворотный механизм, состоящий из сильфона и заглушек, образующих герметичную камеру, охватывающую место соединения рычагов, выполненную с возможностью соединения с пневматическими линиями питания. Устройство работает следующим образом. Внешнее силовое воздействие на рычаг в начале функционирования привода приводит к перекосу рычагов. Взаимным расположением рычагов задается направление требуемого криволинейного перемещения. Создание давления разрежения в камере сильфона приводит к его сжатию, дальнейшему повороту рычагов и выполнению криволинейного перемещения.

Данное устройство расширяет функциональные возможности привода, но применение двух рычагов, шарнирно связанных между собой, усложняет конструкцию, снижает надежность и долговечность его работы. Кроме этого, наличие бокового внешнего силового воздействия на подвижный рабочий орган в процессе работы привода приводит к его отклонению от требуемого положения. Все вышесказанное снижает эффективность работы привода.

Задачей изобретения является повышение эффективности работы привода криволинейного перемещения путем конструктивного упрощения, повышения надежности и долговечности работы, повышения чувствительности и устранения возможности отклонения от заданной траектории.

Поставленная задача достигается тем, что в приводе криволинейного перемещения, включающим поворотный механизм, состоящий из сильфона и двух заглушек, образующих герметичную полость, выполненную с возможностью создания в ней давления разрежения воздуха, а в первой заглушке средней частью закреплен рычаг, выполненный с возможностью перекоса и подпружинен в среднем положении, часть рычага, расположенная внутри полости сильфона, выполнена с возможностью силового взаимодействия с поверхностью второй заглушки при сжатии сильфона.

В приводе криволинейного перемещения с целью увеличения его чувствительности, часть рычага, расположенная внутри полости сильфона, может быть выполнена составной телескопического исполнения и подпружинена в сторону выдвижения.

В приводе криволинейного перемещения с целью увеличения его чувствительности, поверхность второй заглушки в полости сильфона может быть выполнена в виде бобышки.

В приводе криволинейного перемещения с целью устранения отклонения криволинейного перемещения от заданной траектории на поверхности второй заглушки могут быть установлены радиальные направляющие.

Пример предлагаемого устройства представлен на чертежах, где показаны схема привода (фиг.1), этапы его работы (фиг.2) и вид общий (фиг.3).

В приводе криволинейного перемещения одна торцевая поверхность сильфона 1 закрыта первой заглушкой 2, в которой закреплен рычаг 3, подпружиненный в среднем положении пружиной 4. Часть 5 рычага, расположенная внутри сильфона выполнена в телескопическом исполнении и подпружинена в сторону выдвижения. Другая торцевая поверхность сильфона закрыта второй заглушкой 6. Поверхность второй заглушки внутри сильфона выполнена в виде бобышки 7, на которой установлены радиальные направляющие 8. Сильфон и заглушки образуют герметичную полость А, выполненную с возможностью соединения через распределитель 9 с линией питания разряжения воздуха.

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении полость А соединена через распределитель с атмосферой.

Перед началом работы (фиг.2, а) поворачивают рычаг 3, перекашивая его положение относительно заглушки 2, задавая тем самым направление требуемого криволинейного перемещения.

Для осуществления приводом требуемого криволинейного перемещения включают распределитель 9, соединяя полость А с линией питания разряжения воздуха (фиг.2, б). Силовое воздействие от давления разрежения р₁ воздуха в полости А приводит к сжатию сильфона и конец 5 рычага 3 касается поверхности бобышки 7 и направляющих 8.

При дальнейшем увеличении давления разрежения воздуха в полости А до р₂ (фиг.2, в) в результате силового взаимодействия рычага 3 с поверхностью бобышки 7 происходит увеличение угла перекоса рычага при одновременном сжатии сильфона. При этом уменьшение размера части рычага, расположенного в полости сильфона позволяет увеличить угол перекоса рычага (фиг.2, г) от давления разрежения воздуха р₃ в полости А сильфона с данными диаметральными размерами. Величина создаваемого приводом силового момента при заданном давлении разрежения зависит от длины части 5 рычага 3 и угла его прекоса. В начале работы привод имеет незначительный угол перекоса, но максимально возможную длину части 5 рычага. С увеличением угла перекоса при одновременном уменьшении длины части 5 рычага реализуется оптимизация силовых характеристик привода, повышающая его чувствительность.

Изменению траектории заданного криволинейного перемещения от влияния возможных боковых силовых воздействий противодействуют радиальные направляющие 8, по которым перемещается часть 5 рычага 3.

Таким образом, предлагаемое техническое решение повышает эффективность работы привода криволинейного перемещения путем конструктивного упрощения, повышения надежности, долговечности, чувствительности, а также устранения возможности отклонения от заданной траектории.

Моделирование, макетирование, проведенные натурные исследования предлагаемого устройства подтвердили его работоспособность, эффективность и промышленную применимость.