ПОВОРОТНЫЙ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ
ROTARY ACTUATOR

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к поворотному исполнительному механизму. В частности, настоящее изобретение относится к поворотному исполнительному механизму с возможностью поворота обрабатываемой детали, координатного стола или т.п. под действием зубчатой шестерни, входящей в зацепление с зубчатой рейкой, за счет возвратно-поступательного движения поршня, смонтированного на этой зубчатой рейке, в результате подачи и выпуска текучей среды под давлением.
Предпосылки создания изобретения
Выложенная заявка на патент Японии, опубликованная под №2008-157289 (именуемая ниже как патентный документ 1), раскрывает техническую идею поворотного исполнительного механизма такого типа. Технической задачей изобретения, раскрытого в этом патентном документе 1, является уменьшение толщины поворотного исполнительного механизма. Однако в соответствии с конкретной конструкцией этого изобретения поверхность принятия давления, на которую воздействует текучая среда и которая приводит в действие поршень, имеет практически круглую форму, что не позволяет уменьшить толщину поворотного исполнительного механизма в значительной степени.
Сущность изобретения
Основная техническая задача настоящего изобретения состоит в создании поворотного исполнительного механизма, имеющего меньшие размеры и меньшую толщину по сравнению с техническим решением, известным из уровня техники.
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения объектом настоящего изобретения является поворотный исполнительный механизм, включающий в себя: линейный приводной механизм, выполненный с возможностью обеспечения поворотного движения шестерни; и корпус цилиндра, в котором сформировано отверстие цилиндра, в котором с возможностью свободного перемещения установлен линейный приводной механизм, отличающийся тем, что этот линейный приводной механизм включает в себя зубчатую рейку, снабженную множеством зубьев, выполненных с возможностью зацепления с шестерней, и поршень, установленный на зубчатой рейке, причем поршень включает в себя корпус поршня, имеющий форму, соответствующую отверстию цилиндра, и уплотняющий элемент, смонтированный на корпусе поршня, корпус поршня включает в себя основной участок и выступающий участок, выступающий от основного участка в сторону шестерни, и оба торца зубчатой рейки соединены с выступающими участками пары поршней, располагающимися со смещением в сторону шестерни, а между основными участками пары поршней образован отсек, герметизированный относительно отверстия цилиндра.
В соответствии с настоящим изобретением основной участок и выступающий участок корпуса поршня обеспечивают достаточную площадь поверхности принятия давления, позволяющую в достаточной степени обеспечить тяговое усилие, необходимое для перемещения зубчатой рейки. Кроме того, образование отсека, герметизированного относительно отверстия цилиндра, между парой поршней, позволяет использовать этот отсек для размещения элементов конструкции, таких как магниты для обнаружения положения поршня или колец компенсации износа. Таким образом, появляется возможность создания поворотного исполнительного механизма, имеющего меньшие размеры и меньшую толщину.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - вид в перспективе, иллюстрирующий первый вариант осуществления поворотного исполнительного механизма;
Фиг. 2 - вид в поперечном разрезе поворотного исполнительного механизма, показанного на фиг. 1;
Фиг. 3 - схематический вид сбоку первой крышки;
Фиг. 4 - вид в перспективе зубчатой рейки и поршня, образующих поворотный исполнительный механизм, показанный на фиг. 1, в разобранном состоянии;
Фиг. 5 - вид в разрезе по линии V-V на фиг. 2;
Фиг. 6 - вид в разрезе по линии VI-VI на фиг. 2; и
Фиг. 7 - вид в поперечном разрезе, иллюстрирующий второй вариант осуществления поворотного исполнительного механизма.
Описание вариантов осуществления
Ниже приводится подробное описание предпочтительных вариантов осуществления поворотного исполнительного механизма в соответствии с настоящим изобретением, сопровождаемое ссылками на прилагаемые чертежи.
Поворотный исполнительный механизм согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения, как в деталях описывается ниже, включает в себя пару линейных приводных механизмов, установленных параллельно друг другу в корпусе цилиндра. Каждый линейный приводной механизм включает в себя пару поршней и зубчатую рейку, совершающую перемещение в результате возвратно-поступательного движения поршней. Кроме того, поворотный исполнительный механизм включает в себя шестерню, совершающую поворотное движение в результате возвратно-поступательного движения зубчатой рейки. Поворотное движение шестерни обеспечивает возможность поворота, например, координатного стола, установленного вне корпуса цилиндра.
Ниже приводится описание этих элементов конструкции. На фиг. 1 позицией под номером 10 обозначен поворотный исполнительный механизм согласно первому варианту осуществления. Этот поворотный исполнительный механизм 10 включает в себя корпус 12 цилиндра, выполненный из сплава алюминия, имеющий плоскую прямоугольную форму. Открытый участок этого корпуса 12 цилиндра на одной торцевой поверхности, перпендикулярной продольному направлению, закрыт первой крышкой 14, а открытый участок этого корпуса 12 цилиндра на другой торцевой поверхности, перпендикулярной продольному направлению, закрыт второй крышкой 16.
Как показано на фиг. 2, первая крышка 14 представляет собой относительно толстую металлическую пластину, например, пластину из алюминия, снабженную портами 18а, 18b, сформированными в осевом направлении корпуса 12 цилиндра на заданном расстоянии друг от друга. В ступенчатых участках корпуса 12 цилиндра на заданном расстоянии друг от друга сформированы сквозные отверстия 20а, 20b, 20с, располагающиеся по обе стороны от каждого из портов 18а, 18b. В эти сквозные отверстия 20а, 20b, 20с вставлены крепежные винты 22а, 22b, 22с, дистальные концы которых вкручены, соответственно, в резьбовые отверстия 21а, 2lb, 21с, сформированные поблизости от открытого участка корпуса 12 цилиндра, и которые обеспечивают объединение корпуса 12 цилиндра и первой крышки 14 в одно целое. Между портом 18а и сквозным отверстием 20b и между портом 18b и сквозным отверстием 20b сформированы резьбовые отверстия 23а, 23b под регулировочные винты, в которые вкручены описываемые ниже регулировочные винты 100а, 100b.
В то же время на другом торце корпуса 12 цилиндра установлена прокладка 24, через которую смонтирована вторая крышка 16, закрывающая открытый участок другого торца корпуса 12 цилиндра. Герметичность закрепления прокладки 24 и второй крышки 16 обеспечивается, например, с помощью винтов 26а, 26b, вкрученных в резьбовые отверстия 25а, 25b, сформированные со стороны другого торца корпуса 12 цилиндра.
Внутри корпуса 12 цилиндра, оба торца которого в продольном направлении закрыты первой крышкой 14 и второй крышкой 16, сформированы практически параллельные между собой первое отверстие 28а цилиндра и второе отверстие 28b цилиндра, разделенные стенками 30а, 30b. Первое отверстие 28а цилиндра и второе отверстие 28b цилиндра имеют, как показано на фиг. 5, практически четырехугольную форму сечения. Такая форма сечения позволяет подавить образование мертвого пространства в прямоугольном корпусе 12 цилиндра при формировании первого отверстия 28а цилиндра и второго отверстия 28b цилиндра, и, таким образом, обеспечивает возможность дополнительного уменьшения размеров поворотного исполнительного механизма 10.
Первая стенка 30а и вторая стенка 30b проходят вдоль одной и той же прямой линии и практически в центре этой прямой линии отстоят друг от друга на заданное расстояние. В первой стенке 30а сформировано крепежное отверстие 31а для крепления поворотного исполнительного механизма 10, а во второй стенке 30b - крепежное отверстие 31b. Торцевым участкам первой стенки 30а и второй стенки 30b, обращенным друг к другу, придана дугообразная форма. Эти два дугообразных торца образуют отсек 32 для размещения описываемой ниже шестерни 80.
Как показано на фиг. 5, в корпусе 12 цилиндра со смещением в сторону корпуса 90 координатного стола, описываемого ниже, по сравнению с первым отверстием 28а цилиндра сформирован соединительный канал 112а, проходящий через корпус 12 цилиндра вдоль осевого направления. Кроме того, в корпусе 12 цилиндра со смещением в сторону корпуса 90 координатного стола по сравнению со вторым отверстием 28b цилиндра сформирован соединительный канал 112b, проходящий через корпус 12 цилиндра вдоль осевого направления.
В первом отверстии 28а цилиндра с возможностью свободного перемещения установлен первый линейный приводной механизм 40а. Во втором отверстии 28b цилиндра с возможностью свободного перемещения установлен второй линейный приводной механизм 40b. При этом первый линейный приводной механизм 40а и второй линейный приводной механизм 40b образуют пару. Поэтому ниже приводится подробное описание первого линейного приводного механизма 40а, а подробное описание второго линейного приводного механизма 40b не приводится.
Как показано на виде на фиг. 4 в перспективе в разобранном состоянии, первый линейный приводной механизм 40а включает в себя зубчатую рейку 42. Зубчатая рейка 42, как показано на фиг. 5, имеет практически квадратную форму сечения и снабжена множеством зубьев 44, сформированных непрерывно на одной боковой поверхности на равном расстоянии друг от друга. При этом зубчатая рейка 42 не ограничивается квадратной формой и может иметь многоугольную форму, круглую форму, полуэллиптическую форму и т.п. В предпочтительном варианте зубчатая рейка 42 выполнена из железа, однако этим материалом зубчатая рейка не ограничивается, и возможно использование зубчатой рейки из любого материала с высокой жесткостью. На обоих торцевых участках зубчатой рейки 42 сформированы выточки 46а, 46b, используемые для монтажа поршней 48а, 48b.
Поршень 48а включает в себя корпус 50а поршня. Как показано на фиг. 4, корпус 50а поршня включает в себя основной участок 52а большой толщины, имеющий прямоугольную форму, и выступающий участок 54а, имеющий меньшую толщину, чем основной участок 52а. В предпочтительном варианте основной участок 52а и выступающий участок 54а выполнены как одно целое из металла или смолы. Основной участок 52а и выступающий участок 54а в целом соответствуют форме первого отверстия 28а цилиндра и располагаются в первом отверстии 28а цилиндра таким образом, что выступающий участок 54а обращен в сторону первой стенки 30а. То есть выступающий участок 54а проходит от основного участка 52а в сторону шестерни 80 (см. фиг. 2) и располагается со смещением в сторону шестерни 80 по сравнению с центром в поперечном направлении первого отверстия 28а цилиндра. На гладкой поверхности от основного участка 52а до выступающего участка 54а закреплена первая пластина 56а, а на ступенчатом участке, образованном в результате закрепления этой первой пластины 56а, установлен пустотелый уплотняющий элемент 58а прямоугольной формы.
Через этот уплотняющий элемент 58а установлена вторая пластина 60а, закрывающая одну поверхность первой пластины 56а и уплотняющего элемента 58а. В отверстие 64а, сформированное в этой второй пластине 60а, отверстие 66а, сформированное в первой пластине 56а, и отверстие (непоказанное), сформированное в выступающем участке 54а, через уплотняющий элемент 70а кольцеобразной формы вставлен крепежный штифт 62а. Для объединения поршня 48а и зубчатой рейки 42 в одно целое дистальный конец крепежного штифта 62а закреплен в выточке 46а зубчатой рейки 42. Точно так же со стороны другого торца зубчатой рейки 42 закреплен поршень 48b. Поршень 48b со стороны этого другого торца имеет практически ту же самую конструкцию, что и поршень 48 а. Поэтому подробное описание элементов конструкции поршня 48b, все номера позиций которых, указывающие на соответствующие элементы конструкции поршня 48а, снабжены строчной буквой "b", не приводится. Элементы конструкции этого поршня закреплены в выточке 46b с помощью крепежного штифта 62b.
Как показано на фиг. 4, корпус 50b другого поршня, образующий поршень 48b, включает в себя выточку 72b цилиндрической формы, в которую вставлен магнит 74 для обнаружения положения, имеющий также цилиндрическую форму. Очевидно, что выточка 72а, подобная выточке 72b, может быть сформирована и в корпусе 50а поршня, и в этой выточке 72а также может быть смонтирован магнит цилиндрической формы (непоказанный).
При этом выступающие участки 54а, 54b поршней 48а, 48b закреплены на обоих торцах зубчатой рейки 42 первого линейного приводного механизма 40а, за счет чего зубчатая рейка 42 размещается в первом отверстии 28а цилиндра со смещением в сторону шестерни 80. Таким образом, появляется возможность образования отсека 73а достаточных размеров между основными участками 52а, 52b поршней 48а, 48b и между боковыми стенками зубчатой рейки 42 и первого отверстия 28а цилиндра. Этот отсек 73а может быть использован для монтажа длинномерного магнита 74, обозначенного на фиг. 2 штрихпунктирной линией, устанавливаемого в случае необходимости в соответствии с пожеланиями пользователя. То же самое относится и ко второму линейному приводному механизму 40b. В некоторых случаях этот отсек 73а может быть использован для монтажа других элементов конструкции, таких как кольцо компенсации износа и амортизатор (непоказанные), на зубчатую рейку 42 и поршни 48а, 48b.
Первое отверстие 28а цилиндра разбито поршнями 48а, 48b на отсек 73а, первую камеру 75а цилиндра и вторую камеру 75b цилиндра. То есть первая крышка 14 и поршень 48а образуют первую камеру 75а цилиндра, а поршень 48b и вторая крышка 16 (прокладка 24) образуют вторую камеру 75b цилиндра. Точно так же, как показано на фиг.6, второе отверстие 28b цилиндра разбито на третью камеру 76а цилиндра, отсек 73b и четвертую камеру 76b цилиндра, образованные, соответственно, между первой крышкой 14 и поршнем 48а, между поршнями 48а, 48b и между поршнем 48b и второй крышкой 16.
Ниже приводится описание шестерни 80, совершающей поворотное движение под действием первого и второго линейных приводных механизмов 40а, 40b. Шестерня 80 размещена в круглом отсеке 32, образованном между первой стенкой 30а и второй стенкой 30b. Как показано на фиг. 5, шестерня 80 имеет цилиндрическую форму с полостью 81, располагающейся в центре вдоль осевого направления. Под шестерней 80 между этой шестерней 80 и корпусом 12 цилиндра установлен первый подшипник 82 относительно малого диаметра. На участке, располагающемся над этим первым подшипником 82, на шестерне 80 нарезано множество зубьев 84, располагающихся на внешней окружной поверхности на одинаковом расстоянии друг от друга. Эти зубья 84 входят в зацепление с зубьями 44 зубчатых реек 42.
На верхнем участке шестерни сформирован ступенчатый участок 83, на котором между шестерней 80 и корпусом 12 цилиндра установлен второй подшипник 86 более большого диаметра, чем первый подшипник 82. На внешнюю окружную поверхность второго подшипника 86 надето кольцо 88, снабженное ступенчатым участком. Как показано на фиг. 1, с помощью множества болтов 92 на шестерне 80 закреплен корпус 90 координатного стола кольцевой формы. Корпус 90 координатного стола снабжен множеством монтажных отверстий 94, которые располагаются на одинаковом расстоянии друг от друга за границами расположения болтов 92 и предназначены для монтажа обрабатываемой детали (непоказанной). Очевидно, что в описанной выше конструкции корпус 90 координатного стола, образующий с помощью болтов 92 одно целое с шестерней 80, при повороте шестерни 80 совершает поворотное движение в подшипниках 82, 86.
Ниже приводится описание регулировочных винтов 100а, 100b, ограничивающих ход зубчатой рейки 42, то есть величину перемещения первого линейного приводного механизма 40а и второго линейного приводного механизма 40b, которые совершают возвратно-поступательное движение соответственно в первом отверстии 28а цилиндра и во втором отверстии 28b цилиндра.
Дистальный конец регулировочного винта 100а относительно большой длины, снабженного резьбой, нарезанной на внешней окружной поверхности, вкручен в резьбовое отверстие 23а под регулировочный винт, сформированное в первой крышке 14, и располагается напротив головки крепежного штифта 62а первого линейного приводного механизма 40а. Следовательно, в зависимости от глубины вкручивания регулировочного винта 100а в резьбовое отверстие 23а под регулировочный винт ограничивается положением, при котором в контакт с этим винтом 100а входит головка крепежного штифта 62а, за счет чего достигается регулирование хода первого линейного рабочего механизма 40а, то есть хода зубчатой рейки 42. Регулировочный винт 100b, ограничивающий ход зубчатой рейки 42 второго линейного приводного механизма 40b, имеет ту же конструкцию, что и регулировочный винт 100а, и поэтому подробное описание этого винта 100b не приводится.
Как показано на фиг. 1, положение вкрученных регулировочных винтов 100а, 100b надежно фиксируется с помощью металлической арматуры 120 с большой силой упругости, имеющей в сечении U-образную форму.
Ниже приводится описание канала циркуляции текучей среды, используемого для подачи и выпуска текучей среды под давлением в поворотном исполнительном механизме 10 описанной выше конструкции. Как показано на фиг. 3, на поверхности первой крышки 14, обращенной к открытому участку корпуса 12 цилиндра, сформированы первая выточка 104, вторая выточка 105, третья выточка 106 и четвертая выточка 107, располагающиеся с некоторым углублением по отношению к этой поверхности.
Первая выточка 104 сообщается с портом 18а и обращена к открытому участку соединительного канала 112а (см. фиг. 2). Вторая выточка 105 обращена к первой камере 75а цилиндра (см. фиг. 2) и в центре первой крышки 14 по направлению ширины сообщается с третьей выточкой 106. Третья выточка 106 сообщается с портом 18b и обращена к открытому участку соединительного канала 112b (см. фиг. 2 и 6). Четвертая выточка 107 обращена к третьей камере 76а цилиндра (см. фиг. 2 и 6).
Кроме того, в первой крышке 14 сформирован канал 108 сообщения, предназначенный для обеспечения сообщения между первой выточкой 104 и четвертой выточкой 107. То есть первая крышка 14 обеспечивает возможность свободного прохождения текучей среды между первой выточкой 104 и четвертой выточкой 107, а также между второй выточкой 105 и третьей выточкой 106.
Между первой крышкой 14 и корпусом 12 цилиндра вставлена прокладка 109, размещенная как одно целое вдоль наружных контуров (по внешней границе) первой выточки 104, второй выточки 105, третьей выточки 106 и четвертой выточки 107.
Как показано на фиг. 2 и 3, корпус 12 цилиндра включает в себя порт 110а подачи/выпуска, сообщающийся со второй камерой 75b цилиндра. Через соединительный канал 112а этот порт 110а подачи/выпуска сообщается с первой выточкой 104. Кроме того, корпус 12 цилиндра включает в себя порт 110b подачи/выпуска, сообщающийся с четвертой камерой 76b цилиндра. Через соединительный канал 112b этот порт 110b подачи/выпуска сообщается с третьей выточкой 106.
Позициями с номерами 130а, 130b на чертежах обозначены канавки для датчиков, выполненные на боковых поверхностях корпуса 12 цилиндра в продольном направлении. Переключатели близости (непоказанные), вставленные и закрепленные в этих канавках 130а, 130b для датчиков, обнаруживают перемещение зубчатых реек 42, то есть положение зубчатых реек 42 в результате восприятия силовых линий магнитного поля магнитов 74, смонтированных в выточках 72а, 72b корпусов 50а, 50b поршней.
Поворотный исполнительный механизм 10 согласно первому варианту осуществления в основном имеет описанную выше конструкцию. Ниже приводится описание процесса работы и преимуществ поворотного исполнительного механизма 10.
К портам 18а, 18b через разъемы (непоказанные) подсоединены трубопроводы для подачи и выпуска текучей среды под давлением, такой как сжатый воздух. С помощью монтажных отверстий 94 сформированных в корпусе 90 координатного стола, и болтов или т.п. на координатном столе закреплена обрабатываемая деталь (непоказанная). При подаче сжатого воздуха из порта 18b в исходном состоянии, показанном на фиг. 2, часть этого сжатого воздуха через третью выточку 106 проходит во вторую выточку 105 и входит в первую камеру 75а цилиндра. В результате корпус 50а поршня первого линейного приводного механизма 40а со стороны первой крышки 14, то есть поверхность головки крепежного штифта 62а, второй пластины 60а, уплотняющего элемента 58а и т.п., становится участком принятия давления и, таким образом, обеспечивает отжатие зубчатой рейки 42 в сторону другого торца, то есть в сторону второй крышки 16.
Оставшаяся часть сжатого воздуха, поданного из порта 18b, входит из третьей выточки, 106 через соединительный канал 112b и порт 110b подачи/выпуска в четвертую камеру 76b цилиндра. В результате участком принятия давления становится корпус 50b поршня второго линейного приводного механизма 40b со стороны второй крышки 16, и, таким образом, этот корпус 50b поршня обеспечивает отжатие зубчатой рейки 42 в сторону другого торца, то есть в сторону первой крышки 14.
Как указано выше, при перемещении зубчатой рейки 42 первого линейного приводного механизма 40а в сторону второй крышки 16 воздух во второй камере 75b цилиндра сжимается и выпускается из порта 110а подачи/выпуска через соединительный канал 112а в первую выточку 104. Одновременно при перемещении зубчатой рейки 42 второго линейного приводного механизма 40b в сторону первой крышки 14 воздух в третьей камере 76а цилиндра сжимается и выпускается из четвертой выточки 107 через канал 108 сообщения в первую выточку 104. Выпуск этого воздуха, находящегося в первой выточке 104, осуществляется из порта 18а в трубопровод (непоказанный).
Таким образом, шестерня 80, входящая в зацепление с зубьями 44 зубчатых реек 42, поворачивается в направлении по часовой стрелке на фиг. 2. При этом положения поршней 48а, 48b обнаруживаются с помощью переключателей близости (непоказанных), срабатывающих под действием силовых линий магнитного поля магнитов 74.
Затем при переключении переключающего клапана (непоказанного) и подаче сжатого воздуха из порта 18а часть сжатого воздуха проходит из первой выточки 104 через канал 108 сообщения в четвертую выточку 107 и входит в третью камеру 76а цилиндра. В результате корпус 50а поршня второго линейного приводного механизма 40b со стороны первой крышки 14 становится участком принятия давления и, таким образом, обеспечивает отжатие зубчатой рейки 42 в сторону второй крышки 16.
Оставшаяся часть сжатого воздуха, поданного из порта 18а, входит через первую выточку 104, соединительный канал 112а и порт 110а подачи/выпуска в четвертую камеру 76b цилиндра. В результате участком принятия давления становится корпус 50b поршня первого линейного приводного механизма 40а со стороны второй крышки 16, и, таким образом, этот корпус 50b поршня обеспечивает отжатие зубчатой рейки 42 в сторону первой крышки 14.
При перемещении зубчатой рейка 42 второго линейного приводного механизма 40b в сторону второй крышки 16, как указано выше, воздух в четвертой камере 76b цилиндра сжимается и выпускается из порта 110b подачи/выпуска через соединительный канал 112b в третью выточку 106. Одновременно при перемещении зубчатой рейки 42 первого линейного приводного механизма 40а в сторону первой крышки 14 воздух в первой камере 75а цилиндра сжимается и выпускается из второй выточки 105 в третью выточку 104. Выпуск этого воздуха, находящегося в третьей выточке 106, осуществляется из порта 18b в трубопровод (непоказанный).
Таким образом, шестерня 80, входящая в зацепление с зубьями 44 зубчатых реек 42, поворачивается в направлении против часовой стрелки на фиг. 2. В результате достигается состояние, показанное на фиг. 2.
Поочередное повторение этих операций первого линейного приводного механизма 40а и второго линейного приводного механизма 40b обеспечивает поворот шестерни 80 в прямом или обратном направлении и позволяет в результате обеспечить поворот в прямом или обратном направлении и корпуса 90 координатного стола. При этом поворот корпуса 90 координатного стола, соединенного с шестерней 80 с помощью болтов 92, обеспечивает возможность поворота обрабатываемой детали, смонтированной на корпусе 90 координатного стола, и выполнения, например, механической обработки или т.п. этой детали.
В первом линейном приводном механизме 40а и втором линейном приводном механизме 40b поворотного исполнительного механизма 10 согласно первому варианту осуществления поршни 48а, 48b, образующие пару, закреплены на обоих торцах зубчатой рейки 42. Основной участок 52а, образующий поршень 48а, представляет собой прямоугольный элемент относительно большой толщины. Выступающий участок 54а меньшей толщины проходит от этого основного участка 52а в сторону шестерни 80 (в вертикальном направлении на чертеже). Торец зубчатой рейки 42 закреплен на ступенчатом участке, сформированном между основным участком 52а и выступающим участком 54а. Поршень 48b имеет ту же самую конструкцию. Следовательно, давление текучей среды, прикладываемое к основным участкам 52а, 52b и выступающим участкам 54а, 54b, воспринимается с достаточной интенсивностью. Кроме того, между корпусами 50а, 50b поршней образован отсек 73а. Это отсек 73а может быть использован для различных целей, например, для монтажа длинномерных магнитов 74, размещения кольца компенсации износа и т.д. Кроме того, преимущество состоит также в возможности проектирования поворотного исполнительного механизма 10 небольшой толщины.
То есть даже при уменьшении размеров поворотного исполнительного механизма 10 эффективное использование отсека между корпусом 50а поршня и корпусом 50b поршня позволяет обеспечить степень свободы при монтаже магнитов 74. Кроме того, основные участки 52а, 52b и выступающие участки 54а обеспечивают возможность поддержания достаточной площади поверхности принятия давления. Таким образом, можно получить преимущество, состоящее в обеспечении достаточного тягового усилия, необходимого для перемещения зубчатых реек 42. В частности, первое отверстие 28а цилиндра и второе отверстие 28b цилиндра имеют четырехугольное поперечное сечение, и поэтому корпус 12 цилиндра может иметь более плоскую форму, а высота поворотного исполнительного механизма 10 может быть небольшой.
Ниже приводится описание второго варианта осуществления поворотного исполнительного механизма в соответствии с настоящим изобретением, сопровождаемое ссылками на фиг. 7. При этом тем же элементам конструкции, что и элементы конструкции, использованные в первом варианте осуществления, присвоены те же номера позиций, и подробное описание этих элементов конструкции не приводится. Отличие поворотного исполнительного механизма 200 согласно второму варианту осуществления от поворотного исполнительного механизма 10 согласно первому варианту осуществления состоит в том, что в корпусе 202 цилиндра установлен один линейный приводной механизм 220.
В поворотном исполнительном механизме 200 открытый участок, сформированный на одной торцевой поверхности, перпендикулярной продольному направлению корпуса 202 цилиндра большой толщины, закрыт первой крышкой 206, а открытый участок, сформированный на другой торцевой поверхности, закрыт второй крышкой 208.
Первая крышка 206 выполнена из металлической пластины относительно большой толщины, и включает в себя порт 18а на одной боковой поверхности большой толщины, а вторая крышка 208 представляет собой такую же пластину, как и крышка 206, и включает в себя порт 18b.
В корпусе 202 цилиндра, закрытом первой крышкой 206 и второй крышкой 208, сформировано отверстие 210 цилиндра. В одной боковой стенке 214 корпуса 202 цилиндра большой толщины сформирована дугообразная выточка 212, предназначенная для размещения шестерни 80. Как показано на фиг. 7, шестерня 80 поддерживается с возможностью свободного поворота вокруг оси в отсеке, образованном отверстием 210 цилиндра и выточкой 212.
В отверстии 210 цилиндра с возможностью свободного перемещения установлен линейный приводной механизм 220. При этом корпус 222а поршня имеет практически ту же форму поперечного сечения, что и отверстие 210 цилиндра. В описанной выше конструкции на боковой стенке 216 корпуса 202 цилиндра малой толщины, обращенной к боковой стенке 214 большой толщины, в которой сформирована выточка 212, размещен переключатель близости (непоказанный), обеспечивающий обнаружение положения корпуса 222b поршня.
Поворотный исполнительный механизм 200 согласно второму варианту в основном имеет описанную выше конструкцию. Ниже приводится описание процесса работы и преимуществ этого поворотного исполнительного механизма 200.
К портам 18а, 18b через разъемы (непоказанные) подсоединены трубопроводы для подачи и выпуска текучей среда под давлением, такой как сжатый воздух. При подаче сжатого воздуха из порта 18а корпус 220а поршня со стороны первой крышки 206 становится участком принятия давления и, таким образом, обеспечивает отжатие зубчатой рейки 42 в сторону второй крышки 208. В результате зубчатая рейка 42 перемещается в сторону второй крышки 208, а воздух в камере цилиндра между корпусом 222b поршня и второй крышкой 208 сжимается и выпускается из порта 18b в трубопровод (непоказанный).
Во время этого перемещения шестерня 80, входящая в зацепление с зубьями 44 зубчатой рейки 42, поворачивается в направлении по часовой стрелке на фиг. 7. В результате конечное положение корпуса 222b поршня со стороны второй крышки 208 обнаруживается с помощью переключателя близости (непоказанного), срабатывающего под действием силовых линий магнитного поля магнита 74. Затем при переключении переключающего клапана (непоказанного) и подаче сжатого воздуха из порта 18b корпус 222b поршня линейного приводного механизма 220 отжимается этим сжатым воздухом и перемещается в сторону первой крышки 206, а отработавший воздух выпускается из порта 18а наружу. Повторение этой операции обеспечивает возможность поворота координатного стола, соединенного с шестерней 80 и выполнения, например, механической обработки или т.п. обрабатываемой детали, смонтированной на этом координатном столе.
Так же как и поворотный исполнительный механизм 10 согласно первому варианту осуществления, поворотный исполнительный механизм 200 согласно второму варианту осуществления может включать в себя отсек между корпусами 222а, 222b поршня относительно большого размера, использование которого позволяет достичь того же преимущества, что и в первом варианте осуществления.
В частности, согласно второму варианту осуществления возможен отказ от использования одного из двух линейных приводных механизмов, использованных в первом варианте осуществления. То есть появляется возможность получить преимущество, состоящее в дополнительном уменьшении размеров линейного приводного механизма в поворотном исполнительном механизме 200 и размещении линейного приводного механизма в отсеке меньших размеров.
При этом настоящее изобретение не ограничивается описанными выше вариантами осуществления, и допускается возможность внесения самых различных изменений, не выходящих за пределы существа и объема изобретения.
Например, в рассмотренных выше вариантах осуществления дистальные концы регулировочных винтов 100а, 100b вкручены из соответствующих резьбовых отверстий 23а, 23b под регулировочные винты, сформированных в первой крышке 14, соответственно, в первое отверстие 28а цилиндра и второе отверстие 28b цилиндра. Однако регулировочный винт 100а может быть полностью размещен в первом отверстии 28а цилиндра, а из отсека 73а в сторону, по меньшей мере, одной из камер цилиндра - в сторону первой камеры 75а цилиндра или второй камеры 75b цилиндра может выступать дистальный конец этого регулировочного винта 100а.
В случае, когда, например, дистальный конец регулировочного винта 100а выступает в сторону первой камеры 75а цилиндра, резьбовое отверстие может быть сформировано на основном участке 52а поршня 48а, и в это резьбовое отверстие может быть вкручен регулировочный винт 100а. За счет этого обеспечивается возможность объединения поршня 48а и регулировочного винта 100а в одно целое и ограничения положения контакта дистального конца регулировочного винта 100а с первой крышкой 14 в зависимости от глубины вкручивания регулировочного винта 100а. В результате достигается ограничение хода первого линейного приводного механизма 40а, то есть хода зубчатой рейки 42.
В случае, когда дистальный конец регулировочного винта 100а выступает в сторону второй камеры 75b цилиндра, регулировочный винт 100а, как описано и выше, может быть вкручен в основной участок 52b поршня 48b. Таким образом, появляется возможность ограничения положения контакта дистального конца регулировочного винта 100а со второй крышкой 16 и регулирования хода зубчатой рейки 42. Регулировочный винт 100b может быть размещен во втором отверстии 28b цилиндра так же, как и регулировочный винт 100а.
Как указано выше, использование в этом поворотном исполнительном механизме отсека 73а для размещения регулировочных винтов 100а, 100b обеспечивает возможность более эффективного уменьшения размеров продольном направлении корпуса 12 цилиндра.