Przedmiotem wynalazku jest elektromagnetyczne urzadzenie nastawcze, zdolne do pokonywania sto¬ sukowo dokladnych zmian polozenia w sposób me¬ chaniczny.Z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych nr 3 883 839 znane jest elektromagnetyczne urzadzenie ustawcze, które posiada obudowe calkowicie zamk¬ nieta z wyjatkiem otworu na walek wyjsciowy.Obudowa oslania cewke i inne elementy obwodu elektromagnetycznego. Wskutek pobudzenia cewki, do podstawy magnetycznej jest przyciagniety korek magnetyczny, zamocowany do walka wyjsciowego, który w wyniku przyciagania korka obraca sie o kat proporcjonalny do wielkosci przesuniecia korka.Istnieje czesto potrzeba poruszania zaworów lub innych tego typu urzadzen, zainstalowanych w ukladzie, przez który przeplywa plyn, w celu do¬ kladnego ustawienia takich zaworów aby mozna bylo w sposób dokladny regulowac przeplyw plynu w ukladzie, jak to ma miejsce na przyklad w przy¬ padku przepustnicy w ukladzie doprowadzania pa¬ liwa do silnika. Czesto zawór taki jest przemie¬ szczany do zadanego polozenia za pomoca elemen¬ tu obrotowego, takiego jak walek, który moze byc uruchamiany recznie lub serwomotorem typu badz liniowego badz obrotowego.Dotychczas serwomotory nie zawsze byly wystar¬ czajaco dokladne ani tez nie nadawaly sie do uni¬ wersalnego uzycia dla duzej rozmaitosci zastoso¬ wan. Czesto konieczne jest konstruowanie serwo- 10 15 20 25 motoru przeznaczonego specjalnie dla danego za¬ stosowania aby.uzyskac zadana dokladnosc.Celem wynalazku jest opracowanie konstrukcji elektromagnetycznego urzadzenia nastawczego zdolnego do poruszania czlonu regulacyjnego, ta¬ kiego jak zawór, i dokladnego ustawiania go w zadanym polozeniu, zwlaszcza w bardzo szerokim zakresie zastosowan i przy duzym zróznicowaniu wielkosci sil i przemieszczen, a ponadto takiego latwego w obsludze i o charakterze modulowym, pozwalajacym na prace z tak duza liczba serwo- motorów, jaka jest konieczna dla danego zastoso¬ wania.Elektromagnetyczne -urzadzenie nastawcze do uruchamiania zewnetrznego urzadzenia kontrolne¬ go, normalnie odchylonego do polozenia spoczynko¬ wego, posiadajace obudowe, elementy obwodu ele¬ ktromagnetycznego i wyjsciowy walek, wedlug wynalazku charakteryzuje sie tym, ze obudowa jest otwarta na obu koncach, przy czym urzadzenie kontrolne znajduje sie przy jednym z otwartych konców obudowy, a ponadto srodkowy walek, znaj¬ dujacy sie w obudowie jest podparty w lozysku dla wykonywania liniowego ruchu do i od styku z urzadzeniem kontrolnym, zas elementy obwodu elektromagnetycznego umieszczone sa w obudowie naokolo srodkowego walka i sa pobudzane dla se¬ lektywnego nastawiania polozenia walka, który jest utrzymywany w polozeniu spoczynkowym po¬ przez odchylenie urzadzenia kontrolnego przy bra- 114 070114 070 ku oddzialywania elementów obwodu magnetycz¬ nego, zas drugi otwarty koniec obudowy umozli¬ wia umieszczenie licznych serwomotorów szerego¬ wo, przy czym srodkowe walki kazdego serwomo- toru znajduja sie. w jednej linii i stykaja sie ze soba dla zwiekszenia sily, wywieranej na urzadze¬ nie kontrolne, gdy serwomotory te sa jednoczes¬ nie pobudzane.Srodkowy walek jest podparty na prowadnicach kulkowych.Jako elementy obwodu magnetycznego jest za¬ stosowana wydrazona podstawa stojana w ksztal¬ cie stozka scietego, korek magnetyczny w ksztalcie stozka scietego, przymocowany do srodkowego wal¬ ka i poruszajacy sie wraz z nim, oraz zespól ce¬ wek, nawinietych wspólosiowo wzgledem srodko¬ wego walka, przy czym podstawa stojana przycia¬ ga korek magnetyczny wraz z przymocowanym srodkowym walkiem, gdy przez uzwojenia cewek przeplywa prad elektryczny dla zetkniecia srod¬ kowego walka z urzadzeniem kontrolnym.Zewnetrzne urzadzenie kontrolne zawiera glowi¬ ce modulowa, umieszczona nad jednym z otwar¬ tych konców obudowy i wyposazona w obrotowy walek wyjsciowy, sprezyne odchylajaca obrotowy walek wyjsciowy do polozenia spoczynkowego, oraz elementy powodujace obrót walka wyjsciowego wzgledem polozenia spoczynkowego, przy czym srodkowy walek styka sie z elementami, powodu¬ jacymi obrót walka wyjsciowego o kat proporcjo¬ nalny do przylozonej sily elektromagnetycznej wbrew oddzialywaniu sprezyny.Jako elementy powodujace obrót walka wyjscio¬ wego jest zastosowane jarzmo, zamocowane jed¬ nym koncem do tego walka, oraz rolka zamocowa¬ na do drugiego konca jarzma i umieszczona na drodze ruchu srodkowego walka.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przy¬ kladach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urzadzenie wedlug wynalazku w pier¬ wszym przykladzie wykonania pokazane w rzucie poziomym, fig. 2 — to samo urzadzenie w przekro¬ ju pokazujacym jego szczególy, fig. 3 — to samo urzadzenie w przekroju wzdluz linii 3—3 zazna¬ czonej na fig. 2, fig. 4 — to samo urzadzenie co na fig. 2 i w takim samym rzucie ale po obróceniu walka przez serwomotor, fig. 5 — urzadzenie we¬ dlug wynalazku w rzucie przekroju takim samym jak na fig. 2, z dwoma serwomotorami podlaczony¬ mi szeregowo w celu zwiekszenia sily przylozonej do walka wyjsciowego, fig. 6 — modulowa glowice wedlug wynalazku skonstruowana zgodnie z dru¬ gim przykladem wykonania i pokazana w przekro¬ ju a fig. 7 — glowice z fig. 6 w przekroju wzdluz linii 7—7 zaznaczonej na fig. 6.Na fig. 1 do 4 pokazano pierwszy przyklad wy¬ konania urzadzenia wedlug wynalazku. W urzadze¬ niu tym zastosowano konstrukcje modulowa, na która sklada sie glowica modulowa 10 i serwomo¬ tor 12. Serwomotor ten jest elektromagnetycznie sterowanym, liniowym organem wykonawczym.Obudowa 14 otacza podstawe stojana 16 z materia¬ lu magnetycznego. W pokazanym przykladzie wy¬ konania podstawa stojana 16 ma ksztalt stozka scietego i ma otwór o ksztalcie kapturkowym. Przy podstawie umieszczona jest obudowa 18 cewek oraz cewki wzbudzajace 20. Centralnie w stosun¬ ku do obudowy umieszczony jest walek srodkowy 22 i polaczony z nim korek magnetyczny 24. Jak 5 pokazano na fig. 2, korek magnetyczny 24 ma ksztalt stozka scietego i jest zbiezny tak samo jak podstawa stojana 16.Jak to pokazuje strzalka 25 na fig. 2, walek srodkowy 22 i polaczony z nim korek magnetycz¬ ny 24 przemieszczaja sie liniowo w lewo z chwi¬ la doprowadzenia pradu elektrycznego do ce¬ wek 20. Ten ruch liniowy jest przenoszony przez uklad dzwigniowy w glowicy modulowej tak, aby wywolywal ruch obrotowy w celu, który bedzie opisany ponizej. Ruch powrotny walka srokowe- gc 22 do jego polozenia spoczynkowego jest wywo¬ lywany przez sprezyny skretne 42 lub srubowe 88, znajdujace sie w glowicy modulowej, z chwila zanikniecia pola elektromagnetycznego.Walek srodkowy 22 jest ulozyskowany przesuw¬ nie w prowadnicach kulkowych 26, majacych wy¬ jatkowo maly wspólczynnik tarcia. Prowadnice kulkowe 26, dzieki ich konstrukcji, nadaja ruch obrotowy walkowi srodkowemu 22. Poniewaz obrót walka srodkowego 22 nie jest ograniczony, zatem walek srodkowy 22 nieznacznie obraca sie podczas powtarzalnych ruchów w lewo i w prawo. Jest to wielce pozadana cecha, poniewaz zmniejsza ona zuzycie lozyska i zapobiega porysowaniu walka srodkowego 22, zapewniajac jego dlugi czas eksplo¬ atacji i dokladne dzialanie.Na fig. 4 jest pokazany serwomotor w stanie zadzialania, w którym to stanie ^ walek srodko¬ wy 22 siega na dosc znaczna odleglosc do wnetrza glowicy modulowej 10, wspólpracujac z ukladem dzwigniowym, który bedzie opisany ponizej. Po usta¬ niu pobudzania cewki 20 nacisk sprezynowy po¬ chodzacy od sprezyn, znajdujacych sie w glowicy modulowej, powoduje powrót walka srodkowego 22 do polozenia spoczynkowego, pokazanego na fig. 2.Pokazana na fig. 2 i 3 glowica modulowa wedlug pierwszego przykladu wykonaia wynalazku ma obrotowy walek wyjsciowy 30, ulozyskowany w lo¬ zyskach 32, umieszczonych w obudowie 34. Walek wyjsciowy jest przystosowany do laczenia z róz¬ nymi urzadzeniami regulacyjnymi, takimi jak za¬ wory do regulacji przeplywu, opisane na wstepie.Wielkosc obrotu walka wyjsciowego reguluje wy¬ datek przeplywu plynu przeplywajacego przez za¬ wór. Do walka wyjsciowego, w przyblizeniu w po¬ lowie odleglosci pomiedzy lozyskami, zamocowany jest uklad dzwigniowy, w którego sklad wchodzi jarzmo 36 oraz dzwignia z rolka 38. Jak to poka¬ zano na fig. 2, rolka 38 jest tak usytuowana, ze gdy glowica modulowa 10 jest polaczona z serwomo- torem 12, wówczas koniec walka srodkowego 22 opiera sie o rolke 38. Ruch walka srodkowego w lewo, odpowiadajacy przeplywowi pradu przez cewki 20 powoduje wychylanie sie dzwigni z rol¬ ka w kierunku wskazanym strzalka 40. Poniewaz walek wyjsciowy jest polaczony z jarzmem, to ta¬ kie wychylenie dzwigni powoduje obrót tego walka wraz z jarzmem.Zgodnie z pierwszym przykladem wykonania, w glowicy modulowej wystepuje sprezyna skreca- 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60114 070 5 6 na 42, dzialajaca na dzwignia i walek w kierunku odpychania do polozenia pokazanego na fig. 2.Sprezyna skrecana 42 jest wstepnie napedzana za pomoca nastawnej krzywki 44, która po takim naprezeniu jest unieruchomiana w miejscu. Spre¬ zyna skrecana 42 dociska jarzmo i rolke 38 do walka srodkowego 22 i jest wstepnie napreezana w stopniu wystarczajacym do spowodowania po¬ wrotu walka srodkowego 22 do polozenia spoczyn¬ kowego, gdy przez cewki 20 nie przeplywa prad elektryczny. Jednakze gdy cewki sa wzbudzane, wówczas docisk wywolywany przez sprezyne skre¬ cana 42 jest przezwyciezany, powodujac ruch obro¬ towy walka wyjsciowego 30.Z urzadzeniem nastawczym jest sprzezony zwy¬ kle uklad sterowania, zamkniety lub ze sprzeze¬ niem zwrotnym. Taki uklad wymaga zapewnienia sygnalu reprezentatywnego dla rzeczywistego po¬ lozenia walka wyjsciowego tak, aby mozna bylo zmienic w razie potrzeby natezenie pradu, przeply¬ wajacego przez cewki 20. Jednym ze sposobów wytwarzania tego sygnalu jest umieszczenie w glo¬ wicy modulowej 10 potencjometru elektrycznego 50.Ten potencjometr ma obrotowy walek 52, .polaczo¬ ny z wychylna dzwignia 54 unoszaca rolke 38.Gdy rolka 38 przemieszczana jest wewnatrz glo¬ wicy modulowej, wówczas wartosc opornosci po¬ tencjometru 50 ulega zmianie, dajac w ten sposób elektryczny sygnal sprzezenia zwrotnego, wykorzy¬ stywany przez uklad sterujacy powiazany z urza¬ dzeniem. Jak wiadomo, sygnal sprzezenia zwrot¬ nego lub sterujacy moze byc otrzymany jesli po¬ trzeba, przez zmienianie innego parametru fizycz¬ nego.W urzadzeniu wedlug wynalazku mozna uzyskac bardzo dokladne sterowanie wielkoscia obrotu wal¬ ka wyjsciowego. Wielkosc sily, oddzialowujacej na walek srodkowy 22 bedzie rozmaita w zaleznosci od ilosci czlonów dla konkretnego zastosowania danego urzadzenia nastawczego, poniewaz w pew¬ nych rodzajach zastosowan sila wytwarzana przez jeden zespól cewek 20 jest niewystarczajaca.Zgodnie z niniejszym wynalazkiem, jak to po¬ kazano na fig. 5, przez zastosowanie konstrukcji modulowej jest mozliwe podlaczenie szeregowe serwomotorów do pojedynczej glowicy modulowej.Tak wiec uzyskuje sie znaczne oszczednosci w sto¬ sunku do dotychczasowych rozwiazan, poniewaz jest tutaj zastosowany tylko jeden walek wyjscio¬ wy i nie potrzebne sa zadne polaczenia mechanicz¬ ne dla polaczenia ze soba oddzielnych jednostek modularnych. W przykladzie wykonania pokaza¬ nym na fig. 5 zastosowano dwa serwomotory 13 i 15 o identycznej budowie. Obudowa 14 jest nieco zmieniona tak, aby srodkowy walek 60 tylnego serwomotoru mógl wejsc do obudowy serwomoto¬ ru 13. Dwa srodkowe walki 60 i 62 stykaja sie ze soba a kazdy z nich jest poruszany przez odpo¬ wiednie, przyporzadkowane kazdemu z nich. cew¬ ki 64 i 66. Jednoczesne wzbudzenie obu cewek stwarza mozliwosc znacznego zwiekszenia sily, prze¬ noszonej do srodkowego walka 62 na dzwignie z rolka 38 i ostatecznie na obrotowy walek wyjscio¬ wy 30.Jak to zaznaczono na fig. 5 liniami kropokowa- nymi, oczywiste jest, ze pomysl zwiekszenia sily nastawczej nie ogranicza sie do polaczenia szere¬ gowego tylko dwóch serwomotorów. Mozna laczyc kaskadowo trzy, cztery i wiecej serwomotorów dla uzyskania wystarczajaco duzej sily wyjsciowej przykladanej do rolki 38. Gdy stosuje sie wiecej niz jeden serwomotor, wtedy wstepne naprezenie sprezyny skrecanej 42 musi byc odpowiednio zmie¬ nione, tak aby bylo wystarczajace dla przywróce¬ nia walków srodkowych do polozenia spoczynko¬ wego, gdy ustanie pobudzanie cewek.Z powyzszego opisu wynika, ze gdy cewki serwo¬ motoru sa pobudzone, wtedy powstaje obwód mag¬ netyczny utworzony przez podstawe stojana 16, obudowe 18 cewek i korek magnetyczny 24, który jest przytwierdzony do walka srodkowego. To po¬ woduje przesuniecie korka magnetycznego i walka srodkowego w kierunku podstawy wbrew dziala- s niu sprezyny skrecanej 42. Konstrukcja i wymia¬ ry podstawy i korka magnetycznego w powiazaniu z prowadnicami kulkowymi o niskim wspólczyn¬ niku tarcia pozwalaja na dokladne ustawienie wal¬ ka srodkowego w funkcji stopnia wzbudzenia ce¬ wek 20. Przez zastosowanie ukladu sterujacego ze sprzezeniem zwrotnym, powiazanego z potencjo¬ metrem 50, staje sie mozliwe uzyskanie dokladne¬ go ustawienia z dokladnoscia do 0,25 mm lub na¬ wet lepsza.Na fig. 6 i 7 przedstawiono drugi przyklad wy¬ konania glowicy modulowej. W tym przykladzie glowica modulowa 70 jest wyposazona w walek wyjsciowy 72, ulozyskowany w lozyskach 74 obu¬ dowy 76. Walek wyjsciowy jest obracany za pomo¬ ca jarzma 78 i rolki srodkowej 80, gdy ta ostatnia jest naciskana przez walek srodkowy 82, który w razie potrzeby moze miec na swym koncu nasad¬ ke 84. W tym przykladzie wykonania zamiast spre¬ zyny skrecanej zastosowano plyte i uklad sprezyn srubowych. Plyta 86 jest sprezyscie podparta przez szereg sprezyn srubowych 88, korzystnie po jednej sprezynie w kazdym rogu plyty. Z plyty 86 wysta¬ ja dwa prostopadle do niej wystepy oporowe 90, kt6re opieraja sie o zewnetrzne rolki 81 i 83, znajdujace sie z dwóch przeciwleglych stron wal¬ ka srodkowego 82. Gdy walek srodkowy 82 prze¬ mieszcza sie w lewo, wtedy walek wyjsciowy 72 jest obracany przez ruch jarzma z rolka 80 z prze¬ zwyciezeniem docisku, wywolywanego przez spre¬ zyny srubowe 88.Gdy ustaje pobudzenie cewek, wtedy plyta 86, znajdujaca sie pod naciskiem sprezyn, odwraca kierunek ruchu walka srodkowego, powodujac je¬ go powrót do polozenia spoczynkowego. Pod wszy¬ stkimi innymi wzgledami drugi przyklad wyko¬ nania jest identyczny jak pierwszy i moze byc stosowany z jednym lub wieksza liczba serwomo¬ torów, zaleznie od zapotrzebowania przy danym zastosowaniu. Gdy stosuje sie kilka serwomotorów zestawionych szeregowo, wówczas dla zapewnienia wystarczajacej sily powrotnej moze byc konieczne, aby sprezyny srubowe byly silniejsze.Zastrzezenia patentowe 1. Elektromagnetyczne urzadzenie nastawcze do uruchamiania zewnetrznego urzadzenia kontrolne- 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60114 C 7 go, normalnie odchylonego do polozenia spoczynko¬ wego, posiadajace obudowe, elementy obwodu ele¬ ktromagnetycznego i wyjsciowy walek, znamienne tym, ze obudowa (14) jest otwarta na obu koncach, przy czym urzadzenie kontrolne znajduje sie przy 5 jednym z otwartych konców obudowy, a ponadto srodkowy walek (22), znajdujacy sie w obudowie (14), jest podparty w lozysku dla wykonywania li- ' niowego ruchu do i od styku z urzadzeniem kon¬ trolnym, zas elementy obwodu elektromagnetycz¬ nego (16, 20, 24) umieszczone sa w obudowie (14) naokolo srodkowego walka (22) i sa pobudzane dla selektywnego nastawiania polozenia walka, któ¬ ry jest utrzymywany w polozeniu spoczynkowym poprzez odchylenie urzadzenia kontrolnego przy 15 braku oddzialywania elementów obwodu magne¬ tycznego, zas drugi otwarty koniec obudowy (14) umozliwia umieszczenie licznych serwomotorów szeregowo, przy czym srodkowe walki (22,60,62) kazdego serwbmotoru znajduja sie w jednej linii 20 i stykaja sie ze soba dla zwiekszenia sily, wywie¬ ranej na urzadzenie kontrolne, gdy serwomotory te sa jednoczesnie pobudzane. 2. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze srodkowy walek (22) jest podparty na prowad¬ nicach kulkowych (26). 3. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze jako elementy obwodu magnetycznego (16, 20, 24) jest zastosowana wydrazona podstawa stojana (16) w ksztalcie stozka scietego, korek magnetycz- 30 8 ny (24) w ksztalcie stozka scietego, przymocowany do srodkowego walka (22) i poruszajacy sie wraz z nim, oraz zespól cewek (20), nawinietych wspól¬ osiowo wzgledem srodkowego walka (22), przy czym podstawa stojana (16) przyciaga korek mag¬ netyczny (24) wraz z przymocowanym srodkowym walkiem (22), gdy przez uzwojenia cewek (20) prze¬ plywa prad elektryczny dla zetkniecia srodkowego walka (22) z urzadzeniem kontrolnym. 4. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze zewnetrzne urzadzenie kontrolne zawiera glo¬ wice modulowa (10), umieszczona nad jednym z otwartych konców obudowy (14), i wyposazona w obrotowy walek wyjsciowy (30, 72), sprezyne (42, 88) odchylajaca obrotowy walek wyjsciowy (30,72) do polozenia spoczynkowego, oraz elementy (36,38, 80) powodujace obrót walka wyjsciowego (30, 72) wzgledem polozenia spoczynkowego, przy czym srodkowy walek (22) styka sie z elementami (36, 38, 80) powodujacymi obrót walka wyjsciowego (30, 72) o kat proporcjonalny do przylozonej sily ele¬ ktromagnetycznej wbrew oddzialywaniu sprezyny (42, 88). 5. Urzadzenie wedlug zastrz. 4, znamienne tym, ze jako elementy (36, 38) powodujace obrót walka wyjsciowego (30, 72) jest zastosowane jarzmo (36), zamocowane jednym koncem do tego walka, oraz rolka (38), zamocowana do drugiego konca jarzma (36) i umieszczona na drodze ruchu srodkowego walka (22).114 070 FIG.6 FIG.7 PL