Направляющий блок для исполнительного механизма
GUIDE UNIT FOR ACTUATOR

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к направляющему блоку для исполнительного механизма и, в частности, к направляющему блоку для исполнительного механизма на текучей среде под давлением.
Предпосылки создания изобретения
Из прежнего уровня техники известно, что широкое использование в качестве средства для транспортировки обрабатываемой детали или т.п. получил исполнительный механизм, обеспечивающий с помощью давления текучей среды и электродвигателя привод штока в осевом направлении и, таким образом, перемещение ползуна, осуществляющего транспортировку обрабатываемой детали.
Заявителем настоящего изобретения был предложен исполнительный механизм, в котором направляющий блок, снабженный парой направляющих штоков, установлен с возможностью свободного монтажа-демонтажа на блоке привода и который за счет соединения соединительной пластины, соединенной с направляющими штоками, с концевым участком штока поршня в составе блока привода вместе со штоком поршня обеспечивает перемещение направляющих штоков (см. выложенную заявку на патент Японии, опубликованную под №2011-106489).
Сущность изобретения
Настоящее изобретение было разработано в связи с вышеупомянутым предложением, и задачей изобретения является создание направляющего блока для исполнительного механизма, имеющего простую конструкцию и обеспечивающего возможность совершенно беспрепятственного изменения расстояния между опорами подшипников направляющих штоков, взаимного расстояния между направляющими штоками (шага) и внешнего диаметра направляющих штоков в зависимости от размера требуемой нагрузки, монтажного пространства, использования и т.п.
Для решения поставленной задачи предлагается направляющий блок для исполнительного механизма, включающий в себя скользящий элемент и направляющий элемент и отличающийся тем, что, исполнительный механизм содержит приводной шток, выступающий из корпуса цилиндра, скользящий элемент, включающий в себя ползун, соединенный с возможностью свободного монтажа-демонтажа с приводным штоком, и направляющие штоки, закрепленные на ползуне, направляющий элемент включает в себя направляющую пластину, закрепленную на корпусе цилиндра, и направляющие патрубки, закрепленные на направляющей пластине, и направляющие штоки вставлены с возможностью скольжения через направляющие патрубки.
В соответствии с описанным выше направляющим блоком изменение комбинации ползуна,направляющих штоков, направляющей пластины и направляющих патрубков позволяет совершенно беспрепятственно изменять требуемым образом внешний диаметр направляющих штоков, взаимное расстояние между направляющими штоками или расстояние между опорами подшипников направляющих штоков. Кроме того, ползун, направляющие штоки, направляющая пластина и направляющие патрубки могут иметь простую конструкцию.
В предпочтительном варианте в описанном выше направляющем блоке направляющая пластина состоит из прямоугольного пластинчатого элемента с крепежными отверстиями, проходящими в направлении толщины, сформированными в углах этой пластины. В соответствии с этим признаком направляющая пластина может иметь чрезвычайно простую конструкцию.
Кроме того, направляющая пластина может состоять из прямоугольного пластинчатого элемента, с крепежными отверстиями, проходящими от торцевой поверхности с одной стороны до торцевой поверхности с противоположной стороны. Этот признак позволяет иметь направляющей пластине простую конструкцию и, кроме того, беспрепятственно крепить эту пластину вдоль по поверхности стенки или т.п.устройства, используемого в качестве элемента, к которому крепится направляющий блок.
Кроме того, направляющая пластина может состоять из пластинчатого элемента с L-образным сечением, включающего в себя первый участок пластины, практически перпендикулярный направляющим штокам, и второй участок пластины, практически параллельный направляющим штокам, и имеющего крепежные отверстия, проходящие в направлении толщины второго участка пластины. Этот признак позволяет сделать процесс изготовления направляющей пластины простым и, кроме того, беспрепятственно крепить эту пластину вдоль по поверхности стенки или т.п. устройства, используемого в качестве элемента, к которому крепится направляющий блок.
Кроме того, в предпочтительном варианте ползун соединяется с приводным штоком через плавающий механизм. В случае возникновения ошибок взаимного крепления штока поршня, корпуса цилиндра, направляющего элемента и скользящего элемента в направлении перпендикуляра к оси штока поршня этот признак позволяет нивелировать такие ошибки с помощью плавающего механизма
Кроме того, в предпочтительном варианте направляющие патрубки закрепляются на направляющей пластине с помощью болта, резьбы или стопорного кольца. Этот признак обеспечивает возможность свободного взаимного закрепления и разъединения направляющей пластины и направляющих патрубков и в случае изменения комбинации направляющей пластины и направляющих патрубков позволяет использовать один из таких элементов повторно.
Кроме того, ползун может быть закреплен на приводном штоке с помощью болта или гайки. Этот признак обеспечивает простоту закрепления ползуна на приводном штоке.
Кроме того, направляющие штоки могут быть закреплены на ползуне с помощью болта, резьбы, зачеканки или сварки. Этот признак обеспечивает простоту закрепления направляющих штоков на ползуне.
В соответствии с описанным выше направляющим блоком для исполнительного механизма согласно настоящему изобретению изменение комбинации ползуна, направляющих штоков, направляющей пластины и направляющих патрубков позволяет совершенно беспрепятственно изменять требуемым образом внешний диаметр направляющих штоков, взаимное расстояние между направляющими штоками или расстояние между опорами подшипников направляющих штоков. Кроме того, ползун, направляющие штоки, направляющая пластина и направляющие патрубки могут иметь простую форму и позволяют достичь простоты их изготовления и снижения затрат.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - вид в перспективе направляющего блока согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 2 - вид спереди направляющего блока, показанного на фиг. 1;
Фиг. 3 - вид направляющего блока, показанного на фиг. 2, в разрезе по линии III-III;
Фиг. 4 - вид направляющего блока, показанного на фиг. 2, в разрезе по линии III-III в заданном рабочем состоянии;
Фиг. 5 - вид в перспективе направляющего блока согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения; и
Фиг. 6 - вид в перспективе направляющего блока согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.
Описание вариантов осуществления
Ниже приводится подробное описание предпочтительных вариантов осуществления направляющего блока для исполнительного механизма согласно настоящему изобретению, сопровождаемое ссылками на прилагаемые чертежи.
Описание направляющего блока 10 согласно первому варианту осуществления приводится со ссыпками на фиг. 1-4.
Этот направляющий блок 10 имеет конструкцию, представляющую собой комбинацию с исполнительным механизмом 12 на текучей среде под давлением, таким как, например, пневматический цилиндр, и включает в себя скользящий элемент 14 и направляющий элемент 16.
Исполнительный механизм 12 на текучей среде под давлением включает в себя патрубок 18 цилиндра, поршень 20 и шток 22 поршня (приводной шток) и т.д. Поршень 20 размещен с возможностью скольжения в патрубке 18 цилиндра. Со стороны одного торца на тонкостенном цилиндрическом патрубке 18 цилиндра установлена и закреплена цилиндрическая крышка 24 штока, а со стороны другого торца патрубка 18 цилиндра установлена и закреплена крышка 26 головки, составляющие, таким образом, корпус 28 цилиндра. Между одним торцом поршня 20 и крышкой 24 штока формируется первая камера 30 давления, а между другим торцом поршня 20 и крышкой 26 головки формируется вторая камера 32 давления. Подача воздуха в первую камеру 30 давления и во вторую камеру 32 давления и выпуск воздуха их этих первой и второй камер давления осуществляется через первый порт 34 и второй порт 36. Торцевой участок крышки 24 штока с противоположной от патрубка 18 цилиндра стороны снабжен наружной резьбой 38.
С поршнем 20 со стороны одного его торца соединен шток 22 поршня, который проходит через внутреннюю часть крышки 24 штока и выступает из этой крышки наружу. На торцевом участке штока 22 поршня, выступающего наружу, сформировано глухое резьбовое отверстие 40. На внешней окружной поверхности поршня 20 установлена уплотняющая прокладка 42 для поршня, скользящая вдоль внутренней поверхности патрубка 18 цилиндра На внутренней окружной поверхности крышки 24 штока установлена уплотнительная прокладка 44 для штока, скользящая вдоль штока 22 поршня и поддерживающая воздухонепроницаемость первой камеры 30 давления снаружи.
Скользящий элемент 14 включает в себя ползун 46 и направляющий штоки 48. Ползун 46 состоит из удлиненной прямоугольной пластины и включает в себя первое круглое сквозное отверстие 50, сформированное в центре этого ползуна. Первое сквозное отверстие 50 имеет ступенчатую форму и снабжено выступающим внутрь фланцем 52, сформированным о стороны штока 22 поршня. В непосредственной от обоих торцов в направлении длины в ползуне 46 сформированы вторые сквозные отверстия 54, отстоящие практически на одном и том же расстоянии от первого сквозного отверстия 50. Эти вторые сквозные отверстия 52 снабжены внутренней винтовой резьбой.
С помощью первого болта 56, плоского первого стопорного кольца 58 и второго стопорного кольца 60 с L-образным сечением ползун 46 соединен с концевым участком штока 22 поршня, выступающим из крышки 24 штока. Второе стопорное кольцо 60 включает в себя трубчатый участок 59, выступающий из одной поверхности кольцевого участка этого кольца Внешний диаметр трубчатого участка 59 меньше чем внутренний диаметр фланца 52 ползуна 46, а длина трубчатого участка 59 в направлении оси практически совпадает с толщиной фланца 52. Стержень болта 56 вставлен через первое стопорное кольцо 58 и второе стопорное кольцо 60.
Каждый из пары направляющих штоков 48 снабжен шипом 62 меньшего диаметра, имеющим наружную резьбу, сформированную на внешней окружной поверхности этого шипа, и закреплен на ползуне 46 за счет ввинчивания своего шипа 62 в соответствующее второе сквозное отверстие 54 ползуна 46.
Предварительно подготавливается множество ползунов 46, в которых расстояния от первого сквозного отверстия 50 до вторых сквозных отверстий 54 отличаются одно от другого, а также множество направляющих штоков 48, внешние диаметры которого отличаются один от другого. Может быть также подготовлено множество ползунов 46, имеющих в соответствии с расстоянием от первого сквозного отверстия 50 до вторых сквозных отверстий 54 разную длину в продольном направлении.
Направляющий элемент 16 включает в себя направляющую пластину 64 и пару направляющих патрубков 66. Направляющая пластина 64 выполнена из железа или алюминия и состоит из удлиненной прямоугольной пластины. В центре направляющей пластины 64 имеется третье сквозное отверстие 68, в которое вставлена крышка 24 штока, а с обеих сторон - четыре сквозных отверстия 70 с внутренней винтовой резьбой для крепления направляющих патрубков 66. Кроме того, в четырех углах направляющей пластины 64 сформированы крепежные отверстия 72, предназначенные для крепления к крепежному элементу, такому как поверхность стенки или т.п.другого устройства.
Направляющие патрубки 66 имеют практически цилиндрическую форму и снабжены пятыми сквозными отверстиями 74, в которые вставлены направляющие штоки 48. На одном концевом участке каждого из направляющих патрубков 66 в осевом направлении сформирован участок 67 меньшего диаметра, снабженный наружной винтовой резьбой для ввинчивания в соответствующее четвертое сквозное отверстие 70 направляющей пластины 64.
Крышка 24 штока вставлена через третье сквозное отверстие 68 направляющей пластины 64, и в результате навинчивания контргайки 78 на наружную резьбу 38 на концевом участке крышки 24 штока эта крышка закреплена на направляющей пластине 64. В пятых сквозных отверстиях 74 направляющих патрубков 66 установлены два подшипника 80 скольжения, через которые с возможностью свободного скольжения в направляющие патрубки 66 вставлены направляющие штоки 48.
Предварительно подготавливается множество направляющих пластин 64, в которых расстояния от третьего сквозного отверстия 68 до четвертых сквозных отверстий 70 и/или внутренние радиусы четвертых сквозных отверстий 70 отличаются одни от других. Может быть также подготовлено множество направляющих пластин 64, имеющих в соответствии с расстоянием от третьего сквозного отверстия 68 до четвертых сквозных отверстий 70 разную длину в продольном направлении. Кроме того, предварительно подготавливается множество направляющих патрубков 66, в которых внутренние диаметры и/или длины пятых сквозных отверстий 74 в осевом направлении отличаются одни от других.
Направляющий блок 10 согласно рассматриваемому варианту осуществления имеет конструкцию, в основном, соответствующую описанной выше. Ниже приводится описание способа сборки направляющего блока 10.
Прежде всего из множества предварительно подготовленных ползунов 46, направляющих штоков 48, направляющих пластин 64 и направляющих патрубков 66 выбирают подходящие элементы конструкции, соответствующие требуемой нагрузке. В случае большой требуемой нагрузки для уменьшения нагрузки, прикладываемой к штоку 22 поршня, и обеспечения стабильной работы исполнительного механизма необходимо увеличить внешний диаметр направляющих штоков 48, взаимное расстояние между парой направляющих штоков 48 (шаг) или расстояние между опорами подшипников направляющих штоков 48.
После выбора направляющих штоков 48, имеющих большие внешние диаметры, выбирают направляющую пластину 64, имеющую четыре сквозных отверстия 70 с внутренними диаметрами, соразмерными с внешними диаметрами направляющих штоков 48, а также направляющие патрубки 66, имеющие пятые сквозные отверстия 74 с внутренними диаметрами, соразмерными с внешними диаметрами направляющих штоков 48. При большом взаимном расстоянии между парой направляющих штоков 48 выбирают ползун 46 с большим расстоянием от первого сквозного отверстия 50 до вторых сквозных отверстий 54, а также направляющую пластину 64, соразмерную этому ползуну, т.е. направляющую пластина 64 с большим расстоянием от третьего сквозного отверстия 68 до четвертых сквозных отверстий 70. При большом расстоянии между опорами подшипников направляющих штоков 48 выбирают направляющие патрубки 66 с большой длиной в осевом направлении.
После сборки направляющего элемента 16 в единую конструкцию в результате ввинчивания участков 67 выбранных направляющих патрубков 66 меньшего диаметра в четвертые сквозные отверстия 70 выбранной направляющей пластины 64 через третье сквозное отверстие 68 направляющей пластины 64 вставляют крышку 24 штока исполнительного механизма 12 на текучей среде под давлением. При этом в результате навинчивания контргайки 78 на наружную резьбу 38 на концевом участке крышки 24 штока до приведения этой контргайки в контакт с направляющей пластины 64 в единую конструкцию собирают направляющий элемент 16 и корпус 28 цилиндра.
Затем в результате ввинчивания шипов 62 выбранных направляющих штоков 48 во вторые сквозные отверстия 54 выбранного ползуна 46 в единую конструкцию собирают скользящий элемент 14. После этого через пару подшипников 80 скольжения направляющие штоки 48 вставляют в пятые сквозные отверстия 74 направляющих патрубков 66. Кроме того, на фланце 52 ползуна 46 устанавливают (предварительно закрепляют) первый болт 56, первое стопорное кольцо 58 и второе стопорное кольцо 60, в этом состоянии ползун 46 приближают к торцевой поверхности штока 22 поршня, выступающего из крышки 24 штока, и ввинчивают первый болт 56 в резьбовое отверстие 40 штока 24 поршня. То есть первый болт 56 ввинчивают в резьбовое отверстие 40 штока 24 поршня в состоянии, при котором между одной торцевой поверхностью фланца 52 и торцевой поверхностью штока 22 поршня располагается кольцевой участок второго стопорного кольца 60, а между другой торцевой поверхностью фланца 52 и задней поверхностью головки первого болта 56 - первое стопорное кольцо 58, в результате чего в единую конструкцию собирают скользящий элемент 14 и шток 22 поршня.
При этом существование заданного зазора между внутренней окружностью фланца 52 и внешней окружной поверхностью трубчатого участка 59 второго стопорного кольца 60 приводит к образованию плавающей конструкции, которая в случае возникновения ошибок взаимного крепления между штоком 22 поршня, крышкой 24 штока, направляющим элементом 16 и скользящим элементом 14 в направлении перпендикуляра к оси штока 22 поршня позволяет нивелировать такие ошибки. С помощью крепежных отверстий 72 направляющей пластины 64 собранный таким образом направляющий блок 10 прикрепляют болтами к поверхности стенки или т.п.другого устройства (непоказанного).
Далее рассмотрим преимущества и технические эффекты исполнительного механизма 12 на текучей среде под давлением. При этом состояние этого механизма, показанное на фиг. 3, при котором шток 22 поршня в результате движения назад располагается внутри корпуса 28 цилиндра, будем считать исходным положением.
В этом исходном положении, когда воздух подается через второй порт 36 во вторую камеру 32 давления, а через первый порт 34 выпускается воздух из первой камеры 30 давления, поршень 20 начинает скользить в сторону крышки 24 штока. В результате шток 22 поршня и скользящий элемент 14 в составе единой конструкции с этим штоком 22 поршня перемещается в направлении удаления от корпуса 28 цилиндра (см. фиг. 4), обеспечивая, таким образом, транспортировку или т.п.обрабатываемой детали (непоказанной) на участке расположения ползуна 46.
При этом пара направляющих штоков 48, параллельных один другому и отстоящих один от другого на заданное расстояние, перемещаются со скольжением на заданное расстояние между опорами в направляющем элементе 16, закрепленном на поверхности стенки или т.п.другого устройства, и поэтому даже в случае, когда ползун 46 воспринимает нагрузку в направлении, поперечном по отношению к оси штока 22 поршня, передачи избыточной нагрузки, такой как нагрузка, вызывающая кручение, на шток 22 поршня не происходит.
Согласно рассматриваемому варианту осуществления направляющие патрубки 66 закреплены на направляющей пластине 64 с помощью резьбы, однако для закрепления направляющих патрубков 66 на направляющей пластине 64 может быть использовано и другое средство, обеспечивающее возможность свободного их взаимного закрепления и разъединения, такое как болт или стопорное кольцо. Это объясняется тем, что свободное взаимное закрепление и разъединение в случае изменения комбинации направляющей пластины 64 и направляющих патрубков 66 позволяет использовать один из этих элементов повторно.
Кроме того, согласно рассматриваемому варианту осуществления ползун 46 соединен со штоком 22 поршня через плавающий механизм, состоящий из первого стопорного кольца 58 и второго стопорного кольца 60 и т.д., однако соединение ползуна 46 со штоком 22 поршня может осуществлено и с помощью другого крепежного средства, такого как болт, гайка или т.п.
Кроме того, согласно рассматриваемому варианту осуществления направляющие штоки 48 закреплены на ползуне 46 с помощью резьбы, однако закрепление направляющих штоков 48 на ползуне 46 может быть осуществлено с использованием другого средства, такого как болты, зачеканка, сварка или т.п.
В случае, когда направляющие штоки 48 закреплены на ползуне 46 болтами, и ползун 46 закреплен на штоке 22 поршня болтом, на поверхности пластины в составе ползуна 46 могут быть сформированы канавки для головок этих болтов, проходящие в продольном или поперечном направлении ползуна 46.
В соответствии с направляющим блоком 10 согласно настоящему изобретению изменение комбинации ползуна 46, направляющих штоков 48, направляющей пластины 64 и направляющих патрубков 66 позволяет совершенно беспрепятственно изменять требуемым образом внешний диаметр направляющих штоков 48, взаимное расстояние между направляющими штоками 48 или расстояние между опорами подшипников направляющих штоков 48. Кроме того, ползун 46, направляющие штоки 48, направляющая пластина 64 и направляющие патрубки 66 могут иметь простую конструкцию. Кроме того, так как ползун 46 соединен со штоком 22 поршня через плавающий механизм, то в случае возникновения ошибок взаимного крепления штока 22 поршня, корпуса 28 цилиндра, направляющего элемента 16 и скользящего элемента 14 в направлении перпендикуляра к оси штока 22 поршня такие ошибки могут быть нивелированы с помощью плавающего механизма.
Далее со ссылками на фиг. 5 рассмотрим направляющий блок 100 согласно второму варианту осуществления. Направляющий блок 100 согласно рассматриваемому варианту осуществления отличается от направляющего блока 10 согласно первому варианту осуществления только направляющей пластиной. Составляющие элементы этого блока, совпадающие с соответствующими составляющими элементами направляющего блока 10 согласно первому варианту осуществления, обозначены теми же номерами позиций, и подробное описание таких элементов не приводится. То же самое относится и к другому варианту осуществления, описание которого приводится ниже.
Направляющая пластина 102 представляет собой удлиненную прямоугольную пластину, имеющую толстые стенки, за исключением центрального участка в продольном направлении, на котором закреплена крышка 24 штока. При этом в непосредственной близости от обоих торцов этой пластины в продольном направлении сформированы крепежные отверстия 104, которые проходят от торцевой поверхности со стороны одной длинной стороны направляющей пластины 102 к торцевой поверхности со стороны другой длинной стороны направляющей пластины 102. С использованием пары крепежных отверстий 104 направляющий блок 100 крепится вдоль по поверхности стенки или т.п. другого устройства.
В соответствии с направляющим блоком 100 согласно рассматриваемому варианту осуществления в дополнение к тем же преимуществам и техническим эффектам направляющего блока 10 согласно первому варианту осуществления направляющая пластина 102 может иметь простую конструкцию, и, кроме того, направляющий блок 100 можно беспрепятственно крепить вдоль по поверхности стенки или т.п.другого устройства
Далее со ссылками на фиг. 6 рассмотрим направляющий блок 110 согласно третьему варианту осуществления. Направляющий блок 110 согласно рассматриваемому варианту осуществления отличается от направляющего блока 10 согласно первому варианту осуществления только направляющей пластиной.
Направляющая пластина 112 состоит из пластинчатого элемента с L-образным сечением, включающим в себя первый участок 114 пластины, практически перпендикулярный направляющим штокам 48, и второй участок 116 пластины, практически параллельный направляющим штокам 48, изогнутый практически под прямым углом к первому участку 114 пластины. В непосредственной близости от четырех углов второго участка 116 пластины сформированы крепежные отверстия 118, проходящие в направлении толщины. С использованием этих четырех крепежных отверстий 118 направляющий блок 110 крепится вдоль по поверхности стенки или т.п.другого устройства
В соответствии с направляющим блоком 110 согласно рассматриваемому варианту осуществления в дополнение к тем же преимуществам и техническим эффектам направляющего блока 10 согласно первому варианту осуществления направляющая пластина 112 может иметь простую конструкцию, и, кроме того, направляющий блок 110 можно беспрепятственно крепить вдоль по поверхности стенки или т.п.другого устройства
Направляющий блок для исполнительного механизма согласно настоящему изобретению не ограничивается вариантами осуществления, рассмотренными выше, и само собой разумеется, существует возможность использования самых различных альтернативных или дополнительных конструкций, не выходящих за пределы существа изобретения, определяемого прилагаемой формулой изобретения. Например, вместо исполнительного механизма на текучей среде под давлением может быть использован исполнительный механизм, в котором шток приводится в возвратно-поступательное движение электродвигателем.