Привод криволинейного перемещения
CURVILINEAR MOVEMENT DRIVE

Предлагаемое устройство относится к области машиностроения, роботостроения и может использоваться в пневматическом и гидравлическом оборудовании.
Наиболее эффективно применение устройства в качестве привода криволинейного перемещения подвижных звеньев промышленных роботов.
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. Рабочий орган может перемещаться только по одной траектории, так как отсутствует управление направлением перемещения.
Известны пневматические приводы криволинейного перемещения, в которых для перемещения органов применяется 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 не осесимметричным. У части гофр сильфона центры внешней и внутренней окружностей гофра не совпадают. 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 одному направлению траектории.
Известны приводы криволинейного перемещения, которые имеют расширенную область применения за счет реализации требуемых направлений 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 требуемое направление криволинейного перемещения. Устройства отличаются расширенными функциональными возможностями, однако область их применения ограничена необходимостью создания силового воздействия на рычаги со стороны рабочего органа.
Наиболее близким из известных по технической сущности является устройство (см. пат. РФ МПК F25J 15/06 №2722200 «Привод криволинейного перемещения», Сысоев С.Н., Овчинников В.А., Голубева Т.Н., опубл. 28.05.2019 г., Бюл. №16), включающее поворотный механизм, состоящий из кольцевого сильфона, по оси которого на торцах закреплены две заглушки, образующие герметичную полость, выполненную с возможностью соединения со средством давления, а в полости на заглушках по оси сильфона закреплена гибкая нерастяжимая тяга.
Устройство работает следующим образом. В исходном положении полость соединена через распределитель с атмосферой. Сильфон за счет упругости гофр занимает симметричное относительно оси положение. Заглушки располагаются параллельно друг другу. Внешним силовым воздействием, перекосом одной заглушки относительно другой задают направление криволинейного перемещения. Для осуществления движения приводом криволинейного перемещения создают в полости сильфона давление рабочей среды. Силовое воздействие от избыточного давления приводит к криволинейному перемещению рабочего органа.
Данное устройство повышает эффективность работы привода путем увеличения силовых характеристик при сохранении его массогабаритных параметров, однако не позволяет управлять направлением криволинейного перемещения.
Таким образом, в данном устройстве и всех известных, отсутствует возможность управления направлением криволинейного перемещения.
Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения управления направления криволинейного перемещения.
Поставленная задача достигается тем, что в приводе криволинейного перемещения, включающим поворотный механизм, состоящий из кольцевого сильфона, по оси которого на торцах закреплены две заглушки, связанные между собой гибкой тягой, образующие герметичную полость, выполненную с возможностью соединения со средством давления, на заглушке по оси сильфона установлен рычаг с возможностью поворота относительно нее с закрепленной на нем со смещением относительно оси тягой.
Пример предлагаемого устройства представлен на чертежах, где показаны направления криволинейных перемещений (фиг. 1) и вид общий механизма (фиг. 2), соответственно исходного (фиг. 2, а), с заданными направлениями криволинейного перемещения (фиг. 2, 6, в).
пит
В приводе криволинейного перемещения (фиг. 1, а) рабочий орган 1 закреплен на нижней заглушке 2 сильфона 3, верхняя торцевая поверхность которого закрыта заглушкой 4, образуя герметичную полость А, выполненную с возможностью соединения через распределитель 5 с линией питания избыточного давления p воздуха. В полости А на заглушках закреплена гибкая нерастяжимая тяга 6, один конец которой закреплен по оси сильфона на заглушке 2. В заглушке 4 по оси сильфона установлен рычаг 6, выполненный с возможностью поворота вокруг оси о-о. На рычаге 6 со смещением относительно оси закреплен второй конец тяги 7.
Устройство работает следующим образом.
В исходном положении (фиг. 1, а) полость А соединена через распределитель 5 с атмосферой. Сильфон 1 за счет упругости гофр занимает симметричное относительно оси положение. Заглушки располагаются параллельно друг другу.
Например, при необходимости осуществления криволинейного перемещения рабочего органа 1 в направлении по часовой стрелке, рычаг 6 устанавливают в положение, при котором верхнее крепление тяги 7 смещено влево относительно оси сильфона.
пит
Включением распределителя 5 (фиг. 1, б) соединяют полость А с p воздуха. Создается крутящий момент на заглушку 2 в направлении смещения относительно оси сильфона крепления тяги 7, что приводит к криволинейному перемещению рабочего органа 1. Чем больше величина давления в полости А, тем больше величина криволинейного перемещения.
пит
При необходимости осуществления криволинейного перемещения рабочего органа 1 в направлении против часовой стрелки, рычаг 6 устанавливают в положение, при котором верхнее крепление тяги 7 смещено вправо относительно оси сильфона (фиг. 1, в). Включением распределителя 5 (фиг. 1, г) соединяют полость А с p воздуха. Создается крутящий момент на заглушку 2 в направлении смещения относительно оси сильфона крепления тяги 7, что приводит к криволинейному перемещению рабочего органа 1.
При выключении распределителя 5 полость А соединяется с атмосферой, уменьшается величина избыточного давления до нуля и устройство занимает исходное положение.
Таким образом, предлагаемое техническое решение расширяет функциональные возможности за счет обеспечения управлением направления криволинейного перемещения.
Макетирование, проведенные натурные исследования предлагаемого устройства подтвердили его работоспособность, эффективность и промышленную применимость.