Пневматический шаговый двигатель

 

Изобретение м.б. использовано в пневматических исполнительных механизмах с преобразованием возвратно-поступательного движения поршня в дискретное вращательное движение выходного вала в качестве привода в роботах, манипуляторах, загрузочнотранспортных устройствах станков и автоматических линий. Цель изобретения - уменьшение габаритов и повышение нагрузочной способности двигателя . Для этого механизм преобразования движения расположен концентрично поршшо 8, установленному в корпусе двигателя. Винтовые канавки 5 выходного вала 4 выполнены пересекающимися , при этом гайки 9 и 10 механизма преобразования установлены с возможностью взаимодействия с винтовьми канавками 5. При подаче рабочей среды в рабочую полость 6.поршня 8 гайки 10, взаимодействуя винтовыми гребнями с винтовыми канавками 5 вала 4, поворачивают вал 4 вокруг его оси. При этом гайка 9 перемещается вдоль вала 4 с помощью ползуна 13, которьш соединяет гайки 9 и 10. В момент прихода поршня 8 в крайнее положение и установки его на жесткий упор, гайка 9 останавливается в угловом положении. Затем рабочая среда подается в рабочую полость 7 поршня 8, перемещая erf в противоположное с (О (Л направление. 1 7 з.п, ф-лы, 17 ил. ,28 25 00 00 СП 00

(19) (11) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51) 4 Р 15 В 1) /12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

У; ,с

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К Д BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4015293/25-06, 4035013/25-06 (22) 28.01.86 (46) 23.01.88. Бюл. М - 3 (75) В. Х. Подойницын (53) 621.225.4(088.8) (56) Авторское свидетель"тво СССР

)(- 1281764, кл. F 15 В 11/12, 1986, (54) ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ШАГОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ (57) Изобретение м.б. использовано в пневматических исполнительных механизмах с преобразованием возвратно-поступательного движения поршня в

/ дискретное вращательное движение выходного вала в качестве привода в роботах, манипуляторах, загрузочнотранспортных устройствах станков и автоматических линий. Цель изобретения — уменьшение габаритов и повышение нагрузочной способности двигателя. Для этого механизм преобразования движения расположен концентрично поршню 8, установленному в корпусе двигателя, Винтовые канавки 5 выходного вала 4 выполнены пересекающимися, при этом гайки 9 и 10 механизма преобразования установлены с возможностью взаимодействия с винтовыми канавками 5. При подаче рабочей среды в рабочую полость 6 поршня 8 гайки 10, взаимодействуя винтовыми гребнями с винтовыми канавками 5 вала 4, поворачивают вал 4 вокруг его оси, При этом гайка 9 перемещается вдоль вала 4 с помощью ползуна 13, который соединяет гайки 9 и 10. В момент прихода поршня 8 в крайнее положение и установки его на жесткий упор, гайка 9 останавливается в угловом положении. Затем рабочая среда подается в рабочую полость 7 поршня

8, перемещая ег в противоположное направление. 1 з.п. ф-лы, 17 ил.

Изобретение относится к машино строению, в частности к пневматическим исполнительным механизмам с преобразованием возвратно-поступательно го движения поршня в дискретное вращательное движение выходного вала, и может быть использовано в качестве привода в роботах, манипуляторах, .загрузочно-транспортных устройствах . станков и автоматических линий, Целью изобретения является уменьшение габаритов и повышение нагрузочной способности двигателя.

На фиг. 1 изображен двигатель в сечении по оси поршня с ползуном, выполненным в виде единого элемента конструкции; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 — сечение В-В на фиг. 1; на фиг. 5 — сечение Г-Г на фиг. 1; на фиг. 6 - узел зацепления между муфтой и гайками с зубцами прямоугольной формы; на фиг. 7 узел зацепления с зубцами трапецеидальной формы; на фиг. 8 — двигатель в сечении по оси поршня с ползуном, выполненным в виде двух элементов конструкции; на фиг. 9 - сечение Д-Д на фиг. 8; на фиг. 10 — сечение Е-Е на фиг. 8; на фиг. 11 — сечение Ж= К на фиг. 9 (элементы ползуна в сдви нутом положении); на фиг. 12 — то же, но элементы ползуна в раздвинутом положении; на фиг. 13 - сечение И-И на фиг, 8; на фиг. 14 — положение гаек при раздвинутых элементах ползуна; на фиг. 15 — сечение К-К на фиг. 14; на фиг. 16 — положение элементов ползуна при сдвинутом положении;,на фиг. 17 — положение элементов ползуна при раздвинутом положении.

Пневматический шаговый двигатель (фиг. 1 — 7) содержит корпус 1, во втулке 2 которого выполнен продольный сквозной паз 3, выходной вал 4 с винтовыми пересекающимися канавками 5„ угол подъема винтовой линии которых относительно оси вала 4. выбран меньше угла самоторможения. В корпусе

1 установлен с образованием рабочих полостей 6 и 7 поршень 8, который кинематически связан с выходным валом 4 посредством механизма преобразования движения, включающего две гайки 9 и 10 с торцовыми зубьями 11 и 12, связанные между собой ползуном

13, размещенным в пазу 14 корпуса 1, 1368508 2 муфту 15 с торцовыми зубьями 16 и 17.

Зубья ll 12, 16 и 17 могут быть выполнены прямоугольной (фиг. 6) либо трапецеидальной (фиг. 7) формы., Поршень 8 взаимодействует с муфтой

15 посредством тяги 18, проходящей через паз 3. На внутренних поверхностях гаек 9 и 10 выполнены винтовые гребни 19 (фиг. 3) правого и левого направления, входящие в винтовые канавки 5. На крышке 20 корпуса 1 закреплена муфта 21 свободного хода (фиг. 5), обеспечивающая валу 4 одностороннее вращение относительно корпуса 1. Вдоль паза 3 на втулке 2 выполнена плоская площадка 22 (фиг. 3) и закреплены с определенным шагом постоянные магниты 23, наружные поверхности которых расположены в одной плоскости с площадкой .

22, Вдоль паза 3 также установлена гибкая уплотняющая лента 24, выполненная из ферромагнитного материала.

25 Концы ленты 24 закреплены в корпусе

1 с помощью хомута 25 и вкладыша

26, а лента пропущена через отклоняющее отверстие 27 в поршне 8. Втулка 2 выполнена из ферромагнитного

ЗО материала ° В корпусе 1 установлено опорное кольцо 28, а подшипниковые узлы (не показаны) закрыты крышками

29 и 30.

Пневматический шаговый двигатель

>> (фиг. 8 - 17) содержит аналогичные элементы конструкции, такие как корпус 1, выходной вал 4 с винтовыми канавками 5, гайки 9 и 10 и муфту 15 с соответствующими зубьями 11, 12 и

40 16, 17, паз 14, тягу 18, гребни 19; крышку 20, гибкую уплотняющую ленту

24, вкладыши 26, отклоняющие отвер.стия 27 и крышки 29. и 30.

Однако втулка 2 с продольным па4 зом 3 и поршень 8 выполнены из двух частей соответственно 31, 32 и 33,.

34, а последние образуют с корпусом

l.рабочие полости 35 — 38. Ползун

l3 также выполнен в виде двух элеgp ментов 39 и 40, соединенных винтовой втулкой 41, которые смонтированы с возможностью взаимного перемещения.

Вдоль паза 14 расположен шлицевой вал 42, проходящий внутри втулки 41. 6 Выходной конец вала 42 снабжен головкой 43 квадратного сечения. Гайки 9 и 10 путем ограниченного относительного перемещения элементов 39 и 40 могут устанавливаться в два рабочих

3 13685 положения с возможностью попеременного взаимодействия с муфтой 15.

Пневматический шаговый двигатель работает следующим образом.

Вначале рассмотрим работу двигателя на примере конструктивного его выполнения по варианту, представленному на фиг. 1 — 7. При подаче рабочей среды в полость 6 поршень 8 перемещается вправо по чертежу и через тягу 18 и муфту 15 перемещает гайку 10, которая зафиксирована от поворота относительно муфты 15 торцовыми зубьями !2 и 17. Гайка 10, взаимодействуя винтовыми гребнями 19 с винтовыми канавками 5 вала 4, поворачивает последний вокруг его оси.

Зубцы 11 гайки 9 расцеплены с зубцами 16 муфты 15 и гайка 9 перемещает- 20 ся вдоль вала 4 с помощью ползуна 13, который соединяет гайки 9 и 10. В момент прихода поршня 8 в крайнее положение и установки его на жесткий упор в кольцо 28 гайка 9 останавли- 25 вается в угловом положении, допускающим ввод в зацепление торцовых зубьев

11 и 16. Подачей рабочей среды в полость 7 достигается перемещение поршня 8 в противоположном направлении, Зо при этом полость 6 соединяется с атмосферой ° На-начальном участке перемещения поршня 8 торцовые зубья 12 гайки 10 расцепляются с торцовыми зубьями 17 муфты 15, а торцовые зубья 11 гайки 9 одновременно входят в зацепление с торцовыми зубьями 16 муфты 15. Вследствие того, что муфта

21 свободного хода допускает только одностороннее вращение выходного ва- 4( ла 4, исключается обратный поворот последнего. В момент установки поршня 8 на жесткий упор гайка 10 оста.навливается в угловом положении, допускающим ввод в зацепление торцо- 45 вых зубьев 12 и 17. Тяга 18, проходящая через паз 3, препятствует повороту поршня 8> следовательно, и муфты 15. При набегании поршня 8 на ленту 24 она отклоняется в отверстии 27, а после прохода поршня 8 прижимается к площадке 22 втулки 2 вдоль паза 3 и удерживается магнитами 23. Кроме того, лента 24 прижимается к площадке 22 давлением рабочей среды в полостях 6 и 7. .: Торцовые зубья 11 12, 1 6 и 17, выполненные прямоугольной формы (фиг. 6), исключают поворот вала 4

08 4 в момент переключения зацепления, однако при этом требуется точное угловое положение гаек 9 и l0 по отношению к муфте 15. При выполнении торцовых зубьев 11, 12, 16 и 17 трапецеидальной формы допускается некоторое угловое смещение гаек 9 и 10 относительно муфты 15 в момент начала ввода зубьев 11, 16 и 12, 17 в их зацепление.

При конструктивном выполнении двигателя, представленном на фиг. 8—

17, он работает следующим образом.

Рабочая среда одновременно подается, например, в полости 37 и 38, а полости 35 и 36 сообщаются с атмосферой.

Части 33 и 34 перемещаются совместно с тягой 18 и муфтой 15. Элементы 39 и 40 находятся в сдвинутом положении (фиг. 11). Муфта 15 находится в за» цеплении внутренними (фиг. 14) зубьями 16 с гайкой 9, которая заторможена от вращения и через винтовые гребни 19 сообщает вращение валу 4. При подходе в крайнее положение и остановке частей 33 и 34 на упоре во вкладыши 26 зубья 12 гайки 10 устанавливаются в положение ввода в зацепление с внутренними зубьями 17 муфты 15. Подачей рабочей среды в поло— сти 35 и 36 достигается перемещение частей 33 и 34 в противоположном направлении, при этом полости 35 и 36 сообщаются с атмосферой. Зубья 16 муфты 15 выходят из зацепления с.гайкой 9, и муфта 15 теперь взаимодействует с гайкой 10, которая находится в заторможенном положении и через винтовые гребни 19 сообщает вращение выходному валу 4. При перемещении частей 33 и 34 в обе стороны вал 4 вращается в одном направлении, причем за каждый ход частей 33 и 34 вал

4 поворачивается на одинаковый угол.

Для изменения направления вращения выходного вала 4 элементы 39 и 40 устанавливаются в раздвинутое положение (фиг. 12). Взаимное перемещение элементов 39 и 40 осуществляется вращением втулки 41 через шлицевой вал 42. В раздвинутом положении элементов 39 и 40 зубья 11 и 12 гаек 9 и 10 взаимодействуют с внешними (фиг. 14) зубьями 16 и 17 муфты 15.

В процессе перемещения частей 33 и

34 гайка 9 или 10, выведенная из зацепления с муфтой 15, удерживается

5 13685 среднем положении и вращается под действием винтового зацепления с, валом 4.

Технико-экономическая эффектив5 ность от использования предложенного вигателя заключается в расширении бласти его применения. Формула изобретения

1. Пневматический шаговый двигатель, содержащий корпус и установленный в корпусе с образованием рабочих полостей поршень, выходной вал с винтовыми канавками левого и правого направлений, кинематически связанный с поршнем посредством механизма преобразования движения, включающего две гайки с торцовыми зубьями, g() связанные между собой ползуном, размещенным в пазу корпуса, и муфту с

08

6 торцовыми зубьями, при этом муфта установлена с возможностью поочередного взаимодействия ее торцовых зубьев с торцовыми зубьями гаек, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью уменьшения габаритов и повышения нагрузочной способности, механизм преобразования движения установлен концентрично поршню, винтовые канавки выполнены пересекающимися, при этом гайки установлены с возможностью взаимодействия с винтовыми канавками.

2. Двигатель по и. 1, о т л ичающий с я тем, что ползун выполнен в виде двух элементов, установленных с возможностью ограниченного относительного перемещения и соединенных дополнительно установленной винтовой втулкой с проходящим внутри ее шлицевым валом, расположенным в пазу корпуса.

1368508

7Ю

1z fg

17 фиеб

1368508 э з и t03994 ю и 1

1368508

1368508

Составитель В. Коваль

Редактор В. Бугренкова Техред A. Êðäa÷óê Корректор А. Обручар

Заказ 258/3 2

Тираж 652 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4,