PL238320B1 - Siłownik pneumatyczny - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest siłownik pneumatyczny, znajdujący zastosowanie w napędach podzespołów chwytaków oraz w napędach całych zespołów manipulatorów.

Siłownik pneumatyczny, to rodzaj siłownika napędzanego gazowym czynnikiem roboczym, najczęściej odpowiednio przygotowanym powietrzem.

Znane są siłowniki pneumatyczne wyposażone w naolejacz zapewniający pracę uszczelnień i współpracujących z nimi powierzchni ślizgowych w stałej mgle olejowej redukującej wzajemne tarcie i przywieranie elementów uszczelniających.

Znane jest również rozwiązanie konstrukcyjne siłownika pneumatycznego polegające na stosowaniu specjalnych materiałów zapobiegających przywieraniu uszczelnienia do powierzchni ślizgowych. W tej kategorii mieszczą się również uszczelnienia sznurowe oraz gąbczaste, które dzięki porowatości zapewniającej stałe zwilżenie środkiem smarnym posiadają niewielką tendencję do przywierania do powierzchni ślizgowych.

Znany jest także siłownik pneumatyczny z uszczelnieniem gazodynamicznym, w którym elementy uszczelniające pracują bezstykowo z powierzchniami ślizgowymi. Uszczelnienie gazodynamiczne, polega na tym, że do podzespołu uszczelnienia doprowadza się dodatkowy gaz roboczy, który jest dynamicznie sprężany w mikro wybraniach pierścieni uszczelniających generując poduszkę gazową rozdzielającą współpracujące powierzchnie ślizgowe oraz uszczelnienia.

Znany jest także siłownik pneumatyczny, w którym generator piezoelektryczny wprowadza drgania do układu siłownika. Powoduje to redukcję czasu, w którym siłownik jest nieruchomy, tym samym zmniejsza tarcie pomiędzy uszczelnieniem a powierzchniami ślizgowymi dzięki zapewnieniu stałego doprowadzenia środka smarnego pomiędzy powyższe elementy.

Siłowniki pneumatyczne opisane powyżej działają prawidłowo podczas wzajemnego ruchu powierzchni ślizgowych oraz uszczelnień. Jednakże każde zatrzymanie siłownika pneumatycznego powoduje wystąpienie niekorzystnego zjawiska przywierania uszczelnień do powierzchni ślizgowych, które nasila się wraz z wydłużeniem czasu zatrzymania siłownika. Wynika to z wyciskania środka smarnego spomiędzy powierzchni uszczelnienia oraz elementów ślizgowych spowodowane elastycznością elementu uszczelniającego.

Celem wynalazku jest opracowanie nowej konstrukcji siłownika pneumatycznego, która pozwali na redukcję niekorzystnego zjawiska przywierania uszczelnień do powierzchni ślizgowych.

Istotą wynalazku jest siłownik pneumatyczny zawierający cylinder, pokrywę przednią, pokrywę tylną, tłoczysko, podzespół tłoka, oraz elementy uszczelniające pomiędzy tłokiem zewnętrznym a cylindrem, charakteryzujący się tym, że pokrywa przednia i pokrywa tylna zaopatrzone są w osiowo położone otwory w których suwliwie osadzone jest tłoczysko składające się z tłoczyska głównego osadzonego w otworze pokrywy przedniej oraz tłoczyska pomocniczego osadzonego w otworze pokrywy tylnej, pomiędzy tłoczyskiem głównym oraz tłoczyskiem pomocniczym umieszczony jest podzespół tłoka, składający się z tłoka wewnętrznego, tłoka zewnętrznego w postaci pierścienia z kołnierzem zaopatrzonym w uzębienie wewnętrzne oraz pokrywy, pomiędzy którymi umieszczone są pierścienie uszczelniające, tłok wewnętrzny posiada wybranie, w którym umieszczona jest obudowa wirnika z wirnikiem wyposażonym w łopatki, przy czym ścianki wybrania oraz obudowa wirnika tworzą komorę wirnika, trzpień wirnika oparty jest na piaście umieszczonej w obudowie wirnika oraz piaście zamocowanej w tłoku wewnętrznym, trzpień wirnika posiada na końcu przeciwległym względem tłoka wewnętrznego nacięte zewnętrzne koło zębate zazębiające się z wewnętrznym uzębieniem tłoka zewnętrznego, obudowa wirnika, tłok wewnętrzny, tłoczysko główne oraz tłoczysko pomocnicze wyposażone są w kanały doprowadzające sprężone powietrze do komory wirnika oraz kanały odprowadzające sprężone powietrze z komory wirnika.

Siłownik korzystnie wyposażony jest w element osadzony na tłoczysku głównym połączony z pokrywą przednią prowadnikami. Korzystnie element zabezpieczony jest przed możliwością zmiany położenia na tłoczysku za pomocą podkładki oraz nakrętki. Korzystnie tłoczysko główne oraz tłoczysko pomocnicze połączone są rozłącznie za pomocą wkrętów, a ich połączenie jest uszczelnione elementem gumowym.

Doprowadzenie sprzężonego powietrza do wirnika powoduje jego obrót oraz związany z nim obrót tłoka zewnętrznego dzięki czemu uzyskiwany jest wzajemny obrót pomiędzy powierzchnią ślizgową cylindra oraz uszczelnieniem tłoka redukujący zjawisko przywierania uszczelnień do powierzchni ślizgo

PL 238 320 B1 wych. Doprowadzenie sprzężonego powietrza do wirnika przed rozpoczęciem właściwego ruchu roboczego siłownika pneumatycznego pozwala na jego płynny start ze zminimalizowaniem skokowych przemieszczeń tłoka w początkowym okresie pracy siłownika.

Rozwiązanie według wynalazku pozwala na uzyskanie dużej precyzji w sterowaniu siłownikiem pneumatycznym szczególnie w zakresie małych przemieszczeń oraz niewielkich prędkości ruchu tłoka. Jest to szczególnie przydatne w napędach podzespołów chwytaków oraz w napędach całych zespołów manipulatorów gdzie mogą zastąpić napędy śrubowe oraz napędy oparte na mechanizmach listwy zębatej i zębatki. Precyzyjnie sterowane siłowniki pneumatyczne mogą również zastąpić siłowniki hydrauliczne w układach wspomagających mechanicznie.

Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój wzdłużny, siłownika fig. 2 przekrój wzdłużny siłownika w osi kanału odprowadzającego sprężone powietrze, fig. 3 przekrój poprzeczny siłownika wzdłuż linii A-A, fig. 4 przekrój poprzeczny siłownika wzdłuż linii B-B.

Siłownik pneumatyczny zbudowany jest z cylindra 1, w którym osadzone są pokrywa przednia 2 oraz pokrywa tylna 3 połączone rozłącznie z cylindrem 1 za pomocą śrub 4. Połączenia te są uszczelnione za pomocą pierścieni gumowych 5. Pokrywa przednia 2 oraz pokrywa tylna 3 zaopatrzone są w osiowo, położone otwory, w których umieszczone są elementy prowadzące 6, pierścienie zgarniające 7 oraz pierścienie uszczelniające 8, w których prowadzone są tłoczysko główne 9 oraz tłoczysko pomocnicze 10, przy czym tłoczysko główne przechodzi przez otwór w pokrywie przedniej 2, a tłoczysko pomocnicze 10 przez otwór w pokrywie tylnej 3. Tłoczysko główne 9 oraz tłoczysko pomocnicze 10 połączone są rozłącznie za pomocą wkrętów 11 a ich połączenie jest uszczelnione elementem gumowym 12.

Tłoczysko główne 9 zabezpieczone jest przed obrotem za pomocą elementu 13 połączonego z prowadnikami 14. Dodatkowo element 13 jest połączony rozłącznie z tłoczyskiem głównym 9 za pomocą podkładki 15 oraz nakrętki 16.

Pomiędzy elementami tłoczyska głównego 9 oraz tłoczyska pomoc niczego 10 umieszczony jest podzespół tłoka. Składa się on z tłoka wewnętrznego 17, tłoka zewnętrznego 18 w postaci pierścienia z kołnierzem zaopatrzonym w uzębienie wewnętrzne oraz pokrywy 19. Pomiędzy tłokiem wewnętrznym 17 i pokrywą 19 oraz tłokiem zewnętrznym 18 znajdują się pierścienie uszczelniające 20. Z kolei pomiędzy tłokiem zewnętrznym 18 oraz cylindrem 1 znajdują się elementy uszczelniające 21.

Tłok wewnętrzny 17 posiada wybranie 22, w którym umieszczona jest obudowa wirnika 23 z wirnikiem 24 wyposażonym w łopatki 25. Ścianki wybrania 22, oraz obudowa wirnika 23 tworzą komorę wirnika. Trzpień wirnika 24 oparty jest na piaście 26 umieszczonej w obudowie wirnika 23 oraz piaście 27 zamocowanej w tłoku wewnętrznym 17. Trzpień wirnika 24 posiada na końcu przeciwległym względem tłoka wewnętrznego 17 nacięte zewnętrzne koło zębate zazębiające się z wewnętrznym uzębieniem tłoka zewnętrznego 18.

Obudowa wirnika 23, tłok wewnętrzny 27, tłoczysko główne 9 oraz tłoczysko pomocnicze 10 wyposażone są w kanały 28 doprowadzające sprężone powietrze do komory wirnika oraz kanały 29 odprowadzające sprężone powietrze z komory wirnika.

Doprowadzenie sprężonego powietrza kanałami 28 do wirnika 24 powoduje jego obrót. Ruch ten z kolei powoduje obrót trzpienia wirnika, który na końcu przeciwległym względem tłoka wewnętrznego 17 ma nacięte zewnętrzne koło zębate zazębiające się z wewnętrznym uzębieniem tłoka zewnętrznego 18, co skutkuje obrotem tłoka zewnętrznego 18. Jednocześnie sprężone powietrze wywołujące ruch wirnika 24 jest odprowadzane z komory wirnika kanałami 29.

Obrót wirnika 24 jest ściśle powiązany z obrotem tłoka zewnętrznego 18 dzięki czemu uzyskiwany jest wzajemny ruch pomiędzy powierzchnią ślizgową cylindra 1 oraz uszczelnieniem 21 tłoka zewnętrznego 18 redukujący zjawisko przywierania uszczelnień do powierzchni ślizgowych.

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Siłownik pneumatyczny zawierający cylinder, pokrywę przednią, pokrywę tylną, tłoczysko, podzespół tłoka, oraz elementy uszczelniające pomiędzy tłokiem zewnętrznym a cylindrem, znamienny tym, że pokrywa przednia (2) i pokrywa tylna (3) zaopatrzone są w osiowo położone otwory, w których suwliwie osadzone jest tłoczysko składające się z tłoczyska głównego (9) osadzonego w otworze pokrywy przedniej (2) oraz tłoczyska pomocniczego (10) osadzo

   PL 238 320 B1 nego w otworze pokrywy tylnej (3), pomiędzy tłoczyskiem głównym (9) oraz tłoczyskiem pomocniczym (10) umieszczony jest podzespół tłoka, składający się z tłoka wewnętrznego (17), tłoka zewnętrznego (18) w postaci pierścienia z kołnierzem zaopatrzonym w uzębienie wewnętrzne oraz pokrywy (19), pomiędzy którymi umieszczone są pierścienie uszczelniające (20), tłok wewnętrzny (17) posiada wybranie (22), w którym umieszczona jest obudowa wirnika (23) z wirnikiem (24) wyposażonym w łopatki (25), przy czym ścianki wybrania (22) oraz obudowa wirnika (23) tworzą komorę wirnika, trzpień wirnika (24) oparty jest na piaście (26) umieszczonej w obudowie wirnika (23) oraz piaście (27) zamocowanej w tłoku wewnętrznym (17), trzpień wirnika (24) posiada na końcu przeciwległym względem tłoka wewnętrznego (17) nacięte zewnętrzne koło zębate zazębiające się z wewnętrznym uzębieniem tłoka zewnętrznego (18), przy czym obudowa wirnika (23), tłok wewnętrzny (17), tłoczysko główne (9) oraz tłoczysko pomocnicze, (10), wyposażone są w kanały (28) doprowadzające sprężone powietrze do komory wirnika oraz kanały (29) odprowadzające sprężone powietrze z komory wirnika.
2. 2. Siłownik według zastrz. 1, znamienny tym, że wyposażony jest w element (13) osadzony na tłoczysku głównym (9) połączony z pokrywą przednią (2) prowadnikami (14).
3. 3. Siłownik według zastrz. 2, znamienny tym, że element (13) zabezpieczony jest przed możliwością zmiany położenia na tłoczysku (9) za pomocą podkładki (15) oraz nakrętki (16).
4. 4. Siłownik według dowolnego z zastrz. od 1 do 3, znamienny tym, że tłoczysko główne (9) oraz tłoczysko pomocnicze (10) połączone są rozłącznie za pomocą wkrętów (11) a ich połączenie jest uszczelnione elementem gumowym (12).