RU2140029C1

RU2140029C1 - Pneumatic drive of mechanism of automatically controlled machine

Info

Publication number: RU2140029C1
Application number: RU98107678A
Authority: RU
Inventors: Г.С. Федоренков
Original assignee: Федоренков Геннадий Сергеевич
Priority date: 1998-04-21
Filing date: 1998-04-21
Publication date: 1999-10-20

Abstract

FIELD: manufacture and operation of automatically controlled equipment with pneumatic drive, particularly for mechanism of automatic packaging machine. SUBSTANCE: automatic machine drive has driving unit in the form of one- or two-rotor pneumatic pump with program controlled (according to volume and pressure) supply of compressed air and driven unit that is joined with rod of pneumatic cylinder. Rotor of pneumatic pump of each chamber is rigidly connected with main shaft of machine and it is provided with one or two (in dependance upon complex motion cycle of driven unit) curvilinear surfaces with variable radius changed according to predetermined law of pumping pressure variation. Said surfaces form between walls of chamber and rotor working pressure cavities. In guiding groove of chamber there are one (in single-chamber pump) and two (in double-chamber pump) spring-loaded blades moving towards curvilinear surface of rotor with possibility of shutting off section of working pressure chamber. On cylindrical surface of rotor there are one or two overflow grooves and openings connecting working pressure cavities with atmosphere and having bridge along the whole length of groove or along its part. Said bridge has throttling slit with designed variable cross section for providing predetermined motion law of driven unit and arranged in zone of draining hole of chamber. EFFECT: simplified design, fine adjustment of stroke speed of driven unit. 4 cl, 10 dwg

Description

Известен пневмопривод механизмов автоматизированных машин различного назначения, описываемый в книге "Основы автоматизации производственных процессов" Н.Ф. Уткина, Лениздат, 1978, с. 51, в котором ведомое рабочее звено связано со штоком пневмоцилиндра, напорные полости пневмоцилиндра трубопроводами связаны через пневмораспределители и регуляторы, с источником сжатого воздуха - компрессором. Управление циклом работы машины и отдельного механизма, с пневмоприводом осуществляет командоаппарат непрерывного или прерывистого действия, имеющий свой электромеханический или пневматический привод вращения. Known pneumatic mechanisms of automated machines for various purposes, described in the book "Fundamentals of automation of production processes" N.F. Utkina, Lenizdat, 1978, p. 51, in which the driven working link is connected to the rod of the pneumatic cylinder, the pressure cavities of the pneumatic cylinder are connected by pipelines through the pneumatic valves and controllers, and the compressor with a source of compressed air. The control cycle of the machine and a separate mechanism, with a pneumatic actuator, is carried out by a continuous or intermittent command apparatus having its own electromechanical or pneumatic rotation drive.

Комплект пневмораспределительной и регулирующей аппаратуры для отдельного механизма средней сложности состоит из трех воздухораспределителей и двух обратных клапанов с дросселями. A set of pneumatic distribution and control equipment for a single medium-complexity mechanism consists of three air distributors and two check valves with throttles.

Кроме того, для случаев движения ведомого звена с изменяющейся в течение хода скоростью, применяется тормозной золотник с путевым управлением от специального профильного кулачка - страница 47 указанной книги. In addition, for cases of movement of the driven unit with a speed that varies during the course of the stroke, a directional spool is used with directional control from a special profile cam - page 47 of this book.

Класс машин-автоматов для расфасовки пищевых и непищевых продуктов, для изготовления укупорки, для сборочных операций, работающих в автономных условиях, снабжены индивидуальными компрессорами. The class of automatic machines for packaging food and non-food products, for the manufacture of closures, for assembly operations operating in autonomous conditions, are equipped with individual compressors.

Необходимость компрессора со своим приводом и большое количество пневмоаппаратуры делает конструкцию машины-автомата в целом менее надежной и увеличивает ее стоимость. The need for a compressor with its own drive and a large number of pneumatic equipment makes the design of the automatic machine as a whole less reliable and increases its cost.

Известен пневмопривод механизма фасовочного автомата АФ 97-00.000 для расфасовки пищевых продуктов в стаканчики (конструкции завода имени В.А. Дегтярева, г. Ковров, Владимирской обл.), исключающий применение компрессора с его силовым приводом. В механизме этого пневмопривода источник сжатого воздуха конструктивно совмещен с командоаппаратом и приводится в действие от привода командоаппарата. Пневмопривод состоит из исполнительного силового пневмоцилиндра, со штоком которого связано ведомое звено и вспомогательного пневмоцилиндра "накачки", жестко закрепленного на станине, полости которого двумя трубопроводами связаны с полостями пневмоцилиндра ведомого звена, а шток взаимодействует с профильным кулачком, закрепленным на распределительном валу командоаппарата, обеспечивающим запрограммированный, согласно временной циклограммы автомата, ход штока пневмоцилиндра накачки и запрограммированную подачу из него сжатого воздуха в пневмоцилиндр ведомого звена. The pneumatic drive mechanism of the filling machine AF 97-00.000 is known for packaging food products in cups (designs of the plant named after V. A. Degtyarev, the city of Kovrov, Vladimir Region), excluding the use of a compressor with its power drive. In the mechanism of this pneumatic drive, the source of compressed air is structurally combined with the command device and is driven by the drive of the command device. The pneumatic actuator consists of an executive power pneumatic cylinder, the driven link of which is connected to the auxiliary pneumatic cylinder and rigidly fixed to the bed, the cavities of which are connected by two pipelines to the cavities of the pneumatic cylinder of the driven link, and the rod interacts with a profile cam fixed to the camshaft of the control unit programmed, according to the time diagram of the machine, the stroke of the pump pneumatic cylinder and the programmed supply of compressed air from it ear in the pneumatic cylinder of the driven member.

Пневмоцилиндр накачки имеет два обратных клапана на входных отверстиях всасывания, пропускающих атмосферный воздух в полости цилиндра во время создания в них вакуума, и два обратных клапана с дросселем на выходных отверстиях, соединяющихся с полостями пневмоцилиндра ведомого звена, служащих для подпора и регулирования скорости штока пневмоцилиндра ведомого звена при его движении в обоих направлениях. The pump pneumatic cylinder has two check valves at the suction inlets that allow atmospheric air to enter the cylinder cavity during the creation of a vacuum in them, and two check valves with a throttle at the outlet openings that connect to the cavities of the driven cylinder pneumatic cylinder, which serve to support and control the speed of the slave pneumatic cylinder rod link when it moves in both directions.

Наличие пневмоцилиндра накачки в виде отдельного узла, наличие четырех обратных клапанов в механизме с двухсторонним пневмоцилиндром ведомого звена, и невозможность регулировки скорости для случаев движения ведомого звена по сложному скоростному закону (из-за неменяющейся настройки дросселя обратных клапанов) являются недостатком этого механизма. The presence of a pump pneumatic cylinder in the form of a separate unit, the presence of four check valves in a mechanism with a double-sided pneumatic cylinder of the driven unit, and the inability to adjust the speed for cases of movement of the driven unit according to a complex speed law (due to the unchanged adjustment of the check valve throttle) are a drawback of this mechanism.

Для устранения этих недостатков в предлагаемом пневмоприводе механизма ведомое звено соединено со штоком двухстороннего исполнительного пневмоцилиндра, полости которого трубопроводами связаны с выходными отверстиями роторного кулачкового пневмонасоса, установленного на главном валу автомата. Роторный насос имеет разъемную, закрепленную на станине машины, полую камеру, размещенный в ней и установленный на главном валу машины ротор-кулачок с образованием напорной рабочей полости расчетного объема - для обеспечения требуемого давления накачки, и подпружиненную лопатку в направляющем пазу камеры, перекрывающую напорную полость при скольжении по ротору-кулачку. To eliminate these shortcomings in the proposed pneumatic drive of the mechanism, the driven link is connected to the rod of the double-sided executive pneumatic cylinder, the cavities of which are connected by pipelines to the outlet openings of the rotary cam pneumatic pump mounted on the main shaft of the machine. The rotary pump has a detachable hollow chamber mounted on the machine bed and mounted on it and mounted on the main shaft of the machine, a rotor-cam with the formation of a pressure head working cavity of the calculated volume to provide the required pump pressure, and a spring-loaded blade in the guide groove of the chamber, overlapping the pressure cavity when sliding on a rotor-cam.

На цилиндрической поверхности ротора выполнена переточная канавка и канал для соединения полости канавки с атмосферой и напорной рабочей полостью. На части переточной канавки выполнена перемычка с дроссельной щелью переменного расчетного сечения, определяющей закон движения ведомого звена, перекрывавшая во время вращения ротора выхлопное отверстие камеры насоса. По технологическим соображениям дроссельная щель может быть заменена цепочкой дроссельных отверстий одинакового диаметра с расчетным шагом, или отверстиями разного расчетного диаметра с одинаковым шагом. A transfer groove and a channel for connecting the groove cavity with the atmosphere and the pressure working cavity are made on the cylindrical surface of the rotor. A jumper was made on the part of the transfer groove with a throttle slit of variable design cross-section, which determines the law of movement of the driven unit, which blocked the exhaust port of the pump chamber during rotation of the rotor. For technological reasons, the throttle gap can be replaced by a chain of throttle holes of the same diameter with a design pitch, or holes of different design diameters with the same pitch.

В такой конструкции отсутствует отдельный пневмоцилиндр, а ротор насоса с дроссельной щелью, выполняет функции программного кулачка и пневмораспределителей, обеспечивая за счет дроссельной щели переменного сечения более гибкую регулировку, скорости хода ведомого звена, без применения четырех обратных клапанов, что является преимуществами конструкции по сравнению с прототипом. Изобретение поясняется чертежами, на которых представлены: на фиг. 1 - конструктивная схема пневмопривода механизма сталкивателя автомата расфасовки, с двухкамерным насосом накачки; на фиг. 2 - разрез А-А; на фиг. 3 - вариант конструкции однокамерного пневмонасоса накачки для простого цикла движения ведомого звена; на фиг. 4 - разрез Б-Б; на фиг. 5 - вариант конструкции двухкамерного насоса накачки для сложного цикла движения ведомого звена; на фиг. 6 - вариант конструкции насоса накачки для механизма, работающего с передаточным отношением равным двум; на фиг. 7 - блок насосов для трех механизмов автомата, состоящий из двух однокамерных насосов накачки I и III и одного двухкамерного насоса II; на фиг. 8 - 10 - сечения насосов накачки I, II, III. In this design, there is no separate pneumatic cylinder, and the pump rotor with a throttle slot performs the functions of a program cam and pneumatic valves, providing, due to a variable throttle slot, more flexible adjustment of the travel speed of the driven unit without the use of four check valves, which is the design advantage compared to prototype. The invention is illustrated by drawings, in which: FIG. 1 is a structural diagram of a pneumatic actuator of a pusher mechanism of a packaging machine with a two-chamber pump; in FIG. 2 - section aa; in FIG. 3 is a design variant of a single-chamber pump pneumatic pump for a simple movement cycle of the driven unit; in FIG. 4 - section BB; in FIG. 5 is a design view of a dual-chamber pump for a complex driven link movement cycle; in FIG. 6 is an embodiment of a design of a pump pump for a mechanism operating with a gear ratio of two; in FIG. 7 - pump unit for three mechanisms of the machine, consisting of two single-chamber pumping pumps I and III and one two-chamber pump II; in FIG. 8 - 10 - sections of the pumping pump I, II, III.

Средства уплотнения зазоров подвижных и неподвижных соединений пневмоцилиндра и насосов на чертежах условно не показаны. Конструкция и материалы уплотнений широко известны и выбираются из условий работы. Means for sealing the gaps of the movable and fixed joints of the pneumatic cylinder and pumps are not conventionally shown in the drawings. The design and materials of the seals are widely known and selected from the operating conditions.

На всех чертежах детали и элементы конструкции, имеющие одинаковое назначение, обозначены одинаковыми цифрами. Стрелками указано направление вращения роторов. In all the drawings, parts and structural elements having the same purpose are denoted by the same numbers. Arrows indicate the direction of rotation of the rotors.

Пневмопривод на фиг. 1 - 2 состоит из ведомого рабочего звена - вилки 1, жестко соединенной со штоком 2 двухстороннего пневмоцилиндра, закрепленного на корпусе машины. The pneumatic actuator of FIG. 1 - 2 consists of a driven working link - plug 1, rigidly connected to the rod 2 of a double-sided pneumatic cylinder mounted on the machine body.

На штоке 2 закреплен поршень 3, в гильзе 4 или крышках 5 выполнены два отверстия 6, соединяемые трубопроводами 7 с выходными отверстиями 8 двух камер 9 роторного пневмонасоса. A piston 3 is fixed on the rod 2, two holes 6 are made in the sleeve 4 or the covers 5, connected by pipelines 7 to the outlet openings 8 of the two chambers 9 of the rotary air pump.

Ведущими звеньями являются два ротора 10, закрепленные на главном валу 11 машины. Leading links are two rotors 10, mounted on the main shaft 11 of the machine.

Диаметр цилиндрической части ротора 10 равен диаметру расточки камер 9 с зазором, обеспечивающим свободное движение ротора. На поверхности ротора 10 выполнена криволинейная поверхность 12 с расчетным профилем, образующим с корпусом камеры 9 рабочую напорную полость 13. The diameter of the cylindrical part of the rotor 10 is equal to the diameter of the bore of the chambers 9 with a gap providing free movement of the rotor. On the surface of the rotor 10, a curved surface 12 is made with a design profile that forms a working pressure cavity 13 with the camera body 9.

Исходными данными для расчета профиля поверхности 12 являются:
суммарный объем рабочих полостей пневмоцилиндра ведомого звена, внутреннего объема соединяющих трубопроводов 7 и полость 27 регулятора давления;
конструктивно выбранная ширина ротора 10;
величина давления сжатого воздуха, подаваемого в пневмоцилиндр ведомого звена, - величина давления накачки - в различные моменты цикла (на разных отрезках хода) в зависимости от угла поворота ротора 10.The initial data for calculating the surface profile 12 are:
the total volume of the working cavities of the pneumatic cylinder of the driven unit, the internal volume of the connecting pipelines 7 and the cavity 27 of the pressure regulator;
structurally selected rotor width 10;
the magnitude of the pressure of compressed air supplied to the pneumatic cylinder of the driven unit, the magnitude of the pump pressure, at various times of the cycle (on different segments of the stroke), depending on the angle of rotation of the rotor 10.

На цилиндрической части ротора 10 выполнена переточная канавка 14, шириной меньше ширины лопатки 15. Канавка 14 исходит от начальной части поверхности 12, а ее длина от начала поверхности 12 определяется углом поворота ротора до момента прихода лопатки 15 второй камеры к началу криволинейного участка 12 ее ротора. A transfer groove 14 is made on the cylindrical part of the rotor 10, with a width smaller than the width of the blade 15. The groove 14 originates from the initial part of the surface 12, and its length from the beginning of the surface 12 is determined by the angle of rotation of the rotor until the blade 15 of the second chamber arrives at the beginning of the curved section 12 of its rotor .

В переточной канавке 14, на части длины канавки выполнена перемычка 16 перекрывающая, во время выхлопа сжатого воздуха, выходное отверстие 8. На перемычке 16 на всей ее длине выполнена дроссельная щель 17 переменного расчетного сечения или цепочка дроссельных отверстий, расположенная в зоне "В" боковой щелевой прорези 18 отверстия 8, обеспечивающая за счет переменного пневмодинамического сопротивления со стороны дроссельной щели или дроссельных отверстий, заданный закон движения ведомого звена в течение всего хода. В самом начале дроссельной щели выполнен участок большого сечения или отверстие 29, обеспечивающее мгновенное выравнивание давления, оставшегося в пневмоцилиндре после окончания хода, с атмосферным, имеющимся в переточной канавке 14. In the transfer groove 14, a jumper 16 is made over a portion of the length of the groove, while the exhaust port 8 is overlapped during the exhaust of compressed air. A throttle slot 17 of variable design cross-section or a chain of throttle openings located in the “B” zone of the lateral is made along its entire length slotted slots 18 of the hole 8, which provides due to the variable pneumodynamic resistance from the side of the throttle slit or throttle holes, the specified law of movement of the driven unit during the entire stroke. At the very beginning of the throttle slit, a large section or hole 29 is made, which provides instantaneous equalization of the pressure remaining in the pneumatic cylinder after the end of the stroke with the atmospheric pressure in the transfer groove 14.

Исходными данными для расчета профиля дроссельной щели 17 являются вытесняемые объемы воздуха из пневмоцилиндра ведомого звена за выбранные промежутки времени с учетом заданной скорости ведомого звена и величины необходимого противодавления в выхлопной полости пневмоцилиндра, создаваемого дроссельной щелью, обеспечивающего постоянное торможение ведомого звена до заданной скорости. The initial data for calculating the profile of the throttle gap 17 are the displaced volumes of air from the pneumatic cylinder of the driven unit for the selected time intervals taking into account the given speed of the driven unit and the amount of necessary back pressure in the exhaust cavity of the pneumatic cylinder created by the throttle slot, which ensures constant braking of the driven unit to the given speed.

Дроссельная щель 17 может быть одного из двух типов, представленных на фиг. 2, или в виде сквозной прорези переменной ширины "h", или в виде переменного зазора " Z " между цилиндрической поверхностью расточки камеры 9 и профильной поверхностью 19, выполненной на перемычке 16. The throttle slot 17 may be one of the two types shown in FIG. 2, or in the form of a through slot of variable width "h", or in the form of a variable gap "Z" between the cylindrical surface of the bore of the chamber 9 and the profile surface 19 made on the jumper 16.

Боковая щелевидная прорезь 18, шириной, составляющей 10-15% диаметра отверстия 8, обеспечивает более гибкое изменение скорости ведомого звена за счет многократного расширения диапазона размеров "h" и "Z", и устраняет необходимость изготовления дроссельной щели с микроразмерами (в случае расположения дроссельной щели в зоне отверстия 8). The lateral slotted slot 18, with a width of 10-15% of the diameter of the hole 8, provides a more flexible change in the speed of the driven link due to the multiple expansion of the size range “h” and “Z”, and eliminates the need to manufacture a throttle gap with micro dimensions (in the case of a throttle arrangement slots in the area of the hole 8).

Лопатка 15 установлена в направляющем пазу стенки камеры 9 на расстоянии 0,2-0,5 толщины лопатки позади выходного отверстия 8 и подпружинена пружиной 20. Пружина 20 постоянно удерживает лопатку 15 в контакте с поверхностью ротора 10. Ширина лопатки 15 равна ширине ротора 10. The blade 15 is installed in the guide groove of the wall of the chamber 9 at a distance of 0.2-0.5 of the blade thickness behind the outlet 8 and is spring-loaded by the spring 20. The spring 20 constantly keeps the blade 15 in contact with the surface of the rotor 10. The width of the blade 15 is equal to the width of the rotor 10.

Торцевые стенки 21 камер 9 насоса стыкуются через уплотнения. Комплект камер 9 и торцевых стенок 21 стягивается в единое целое планкой 22, шпильками 23, гайками 24. The end walls 21 of the chambers 9 of the pump are joined through seals. A set of chambers 9 and end walls 21 are pulled together as a unit by a strip 22, studs 23, nuts 24.

Внутри вала 11 и роторов 10 проходит канал 25, связывающий переточные канавки 14 с атмосферой. Камеры 9 двухкамерного насоса установлены относительно друг друга в согласованное положение, при котором лопатка 15 одной камеры расположена на начале криволинейного участка 12, а другая лопатка 15 в это время расположена на начале переточной канавки 14 своего ротора. A channel 25 passes through the shaft 11 and rotors 10, connecting the transfer grooves 14 with the atmosphere. The chambers 9 of the two-chamber pump are installed relative to each other in a coordinated position, in which the blade 15 of one chamber is located at the beginning of the curved section 12, and the other blade 15 at this time is located at the beginning of the transfer groove 14 of its rotor.

Установку в согласованное положение производят разворотом камер 9 вокруг оси главного вала 11. Installation in a coordinated position is made by turning the chambers 9 around the axis of the main shaft 11.

В пневмоприводе, требующем тонкой регулировки времени выполнения ходов и для корректировки неточности расчета и изготовления дроссельной щели 17 выполняется объемный регулятор, состоящий из вытеснителя 26 и полости 27, объединяющейся отверстием 28 и трубопроводом 7 с полостью пневмоцилиндра ведомого звена. Полный объем полости 27 берется в пределах 0,3-0,4 от объема полости пневмоцилиндра ведомого звена. Регулятор обеспечивает эффективную и простую регулировку давления в полостях пневмоцилиндра ведомого звена за счет изменения объема полости 27 при выдвижении вытеснителя 26. In a pneumatic actuator requiring fine adjustment of the stroke time and for correcting inaccuracies in calculating and manufacturing the throttle slit 17, a volume regulator is made up of a displacer 26 and a cavity 27, which is connected by a hole 28 and a pipe 7 with the cavity of the driven cylinder. The total volume of the cavity 27 is taken within 0.3-0.4 of the volume of the cavity of the pneumatic cylinder of the driven unit. The controller provides an effective and simple adjustment of the pressure in the cavities of the pneumatic cylinder of the driven unit by changing the volume of the cavity 27 when extending the displacer 26.

Методика расчета криволинейного участка 12 и объема полости 13 учитывает две стадии работы насоса накачки. На первой стадии при вращении ротора 10 осуществляется предварительное сжатие атмосферного воздуха, находящегося в трубопроводе 7 полости 27 регулятора и полости 13 до давления, при котором происходит строгивание с места ведомого звена. Это давление известно из знания начальной нагрузки и приведенной массы ведомого звена. The calculation method of the curved section 12 and the volume of the cavity 13 takes into account two stages of the pump pump. In the first stage, when the rotor 10 is rotated, the atmospheric air located in the pipeline 7 of the regulator cavity 27 and the cavity 13 is pre-compressed to the pressure at which planing takes place from the place of the driven unit. This pressure is known from knowledge of the initial load and the reduced mass of the driven unit.

Угловой ход ротора и время этой стадии не входят в состав времени цикла движения ведомого звена, поэтому протяженность и форма начальной части участка 12 могут быть произвольными и определяются только целесообразной геометрической крутизной участка. The angular course of the rotor and the time of this stage are not included in the cycle time of the movement of the driven unit, therefore, the length and shape of the initial part of section 12 can be arbitrary and are determined only by the appropriate geometric steepness of the section.

На второй стадии при увеличении скорости движения ведомого звена и нарастании нагрузки на ведомое звено осуществляется дополнительное сжатие воздуха до более высокого давления, обеспечивающего требуемую величину ускорения ведомого звена с приведенной массой, а при замедлении движения - понижение давления в напорных полостях. In the second stage, with an increase in the speed of movement of the driven unit and an increase in the load on the driven unit, additional air compression is performed to a higher pressure, which provides the required acceleration of the driven unit with reduced mass, and when the movement is slowed down, pressure is reduced in the pressure cavities.

Инерционные и рабочие нагрузки на ведомое звено и связанное с ними давление воздуха в пневмоцилиндре ведомого звена определяется методами "теорий механизмов и машин" для наиболее характерных точек траектории движения ведомого звена, или для последовательного ряда точек траектории, выбранных через равные интервалы. Каждой выбранной точке траектории соответствует определенное давление воздуха в цилиндре ведомого звена, свое угловое положение лопатки 15 на криволинейном участке 12, то есть угловая координата кривой 12, и суммарные объемы полостей, находящихся перед лопаткой, включая полости пневмоцилиндра трубопровода, регулятора и самой полости 13. The inertial and working loads on the driven link and the associated air pressure in the pneumatic cylinder of the driven link are determined by the "theory of mechanisms and machines" methods for the most characteristic points of the trajectory of the driven link, or for a series of trajectory points selected at regular intervals. Each selected point of the path corresponds to a certain air pressure in the cylinder of the driven link, its own angular position of the blade 15 in the curved section 12, that is, the angular coordinate of the curve 12, and the total volume of the cavities in front of the blade, including the cavity of the pneumatic cylinder of the pipeline, the regulator, and the cavity 13 itself.

Зная последовательное значение объемов для конкретных угловых положений лопатки 15, определяют вторую - радиальную координату лопатки для каждого объема, выражаемую как расстояние от оси вращения ротора до кривой 12. По этим координатам строится профиль участка 12. Knowing the sequential value of volumes for specific angular positions of the blade 15, determine the second - the radial coordinate of the blade for each volume, expressed as the distance from the axis of rotation of the rotor to curve 12. Based on these coordinates, the profile of section 12 is built.

Расчет текущих значений объемов напорной полости 13 производится в последовательности, обратной ходу ведомого звена, начиная с конечного положения ведомого звена и конечной точки криволинейной поверхности 12. Исходными величинами для расчета являются полный объем полости пневмоцилиндра ведомого звена в сумме с объемом трубопровода и средней величиной объема полости 27 объемного регулятора, если он существует в конструкции, и коэффициенты сжатия воздуха в зависимости от требуемого давления для данного конкретного положения ведомого звена. The calculation of the current values of the volumes of the pressure cavity 13 is carried out in the reverse order of the driven unit, starting from the end position of the driven unit and the end point of the curved surface 12. The initial values for the calculation are the total volume of the cavity of the pneumatic cylinder of the driven unit in total with the volume of the pipeline and the average volume of the cavity 27 volumetric regulator, if it exists in the design, and air compression ratios depending on the required pressure for a given specific position of the driven unit on the.

Рассмотренный привод обеспечивает, как видно из конфигурации ротора 10, цикл движения толкателя автомата, состоящий из медленного прямого хода, быстрого отвода и выстоя в отведенном положении. На фиг. 3 - 4 приведен вариант конструкции однокамерного насоса накачки для механизма машины, в котором цикл движения ведомого звена состоит из хода вперед, выстоя заданной длительности, обратного хода такой же длительности как ход вперед, и выстоя в исходном положении до начала следующего цикла. The considered drive provides, as can be seen from the configuration of the rotor 10, a cycle of movement of the pusher of the machine, consisting of a slow forward stroke, quick retraction and stand-up in the retracted position. In FIG. Figures 3-4 show the design of a single-chamber pump for the machine mechanism, in which the driven link movement cycle consists of a forward stroke, a dwell of a given duration, a reverse stroke of the same duration as a forward run, and a dwell in the initial position until the next cycle begins.

В этой конструкции несмотря на то, что прямой и обратный ход совершаются за одинаковое время, но скорости ходов изменяются по разным законам за счет выполнения двух разных по профилю дроссельных щелей 17. Для этого в конструкция камеры проходные отверстия 8 с боковыми прорезями 18 расположены в разных плоскостях вращения - со смещением относительно друг друга по ширине ротора, а разные дроссельные щели 17 в перемычке 16 расположены каждая в зоне "В" боковой прорези 18 своего отверстия 8. In this design, despite the fact that the forward and reverse strokes occur in the same time, the stroke speeds vary according to different laws due to the execution of two different throttle slots 17 in profile. For this purpose, the passage openings 8 with side slots 18 are located in different planes of rotation - with an offset relative to each other along the width of the rotor, and different throttle slots 17 in the jumper 16 are each located in the zone "B" of the lateral slot 18 of its hole 8.

Лопатки 15 смещены по углу вращения на угол α, величина которого определяет время выстоя ведомого звена в переднем крайнем положении, равное времени поворота ротора от угла β до угла α, где угол β равен угловой протяженности криволинейного участка 12 ротора. The blades 15 are displaced along the rotation angle by an angle α, the value of which determines the dwell time of the driven link in the front extreme position, equal to the time of rotation of the rotor from angle β to angle α, where angle β is equal to the angular length of the curved section 12 of the rotor.

На фиг. 5 приведена конструкция двухкамерного пневмонасоса с двумя роторами, обеспечивающая сложный цикл движения ведомого звена, состоящий из хода вперед в крайнее положение - отхода, назад в промежуточное положение - возврата в переднее крайнее положение и отхода назад в исходное положение. In FIG. Figure 5 shows the design of a two-chamber pneumatic pump with two rotors, which provides a complex cycle of movement of the driven unit, consisting of moving forward to the extreme position - moving away, back to the intermediate position - returning to the front extreme position and moving back to the starting position.

Все хода могут совершаться с разными скоростями, определяемыми длиной участков 12 и профилем дроссельных щелей 17. All moves can occur at different speeds, determined by the length of sections 12 and the profile of the throttle slots 17.

Такой цикл присущ, например, механизмам переноса изделия в рабочую зону машины, когда захват должен немного отойти от изделия на время выполнения операции в рабочей зоне. Such a cycle is inherent, for example, to the mechanisms of transferring the product into the working area of the machine, when the grip should slightly move away from the product for the duration of the operation in the working area.

Поэтому на роторах 10 выполнены по два криволинейных участка 12 разной протяженности, а на цилиндрической части, выполнены по две переточные канавки 14 разной протяженности, каждая из которых имеет перемычку 16 с отличающейся дроссельной щелью 17, и связана со своим криволинейным участком 12 и с атмосферой. Therefore, two curved sections 12 of different lengths are made on the rotors 10, and two transfer grooves 14 of different lengths are made on the cylindrical part, each of which has a jumper 16 with a different throttle slot 17, and is connected with its curved section 12 and with the atmosphere.

Характерной особенностью построения профиля обоих роторов 10 двухкамерного насоса накачки является то, что протяженность криволинейного участка 12 одного ротора равна длине перемычки 16 или дроссельной щели 17 второго ротора. A characteristic feature of constructing the profile of both rotors 10 of the two-chamber pump is that the length of the curved section 12 of one rotor is equal to the length of the bridge 16 or throttle gap 17 of the second rotor.

На фиг. 6 показан однокамерный насос с одним ротором для привода механизма, работающего с передаточным отношением равным двум, с простым циклом движения ведомого звена, состоящим из хода вперед и назад, без остановок в крайних положениях. In FIG. 6 shows a single-chamber pump with one rotor for driving a mechanism operating with a gear ratio of two, with a simple cycle of movement of the driven unit, consisting of a forward and backward movement, without stopping in the extreme positions.

В нем на роторе 10 имеются две одинаковые криволинейные поверхности 12 и две одинаковые переточные канавки 14 с одинаковыми дроссельными щелями 17 в перемычках 16, расположенные на поверхности ротора через 180^oC. Это дает возможность за один оборот ротора насоса связанному с ним пневмоцилиндру ведомого звена выполнить два одинаковых цикла движения.In it on the rotor 10 there are two identical curved surfaces 12 and two identical transfer grooves 14 with the same throttle slots 17 in the jumpers 16, located on the rotor surface through 180 ^o C. This makes it possible to carry out the associated pneumatic cylinder of the driven link for one revolution of the pump rotor two identical motion cycles.

Однокамерные конструкции пневмонасосов накачки могут обеспечивать работу только механизмов, имеющих одинаковую по времени продолжительность прямого и обратного хода. В механизмах автоматов требующих разные скорости прямого и обратного хода ведомого звена применяются двухкамерные насосы накачки, два ротора которых имеют разную длину криволинейных участков 12. Single-chamber designs of pumping air pumps can ensure the operation of only mechanisms that have the same duration of forward and reverse stroke. In the mechanisms of automatic machines requiring different speeds of the forward and reverse travel of the driven unit, two-chamber pump pumps are used, the two rotors of which have different lengths of curved sections 12.

На фиг. 7 - 10 показан блок насосов для трех разных механизмов автомата для иллюстрации согласованного взаимодействия отдельных ведомых звеньев автомата между собой. In FIG. 7 to 10 show a block of pumps for three different mechanisms of the machine to illustrate the coordinated interaction of the individual driven units of the machine with each other.

На главном валу 11 расположены роторы пневмонасосов I, II, III, установленные на шпонках 30 в неизменное положение, имеющие отверстия 31 для прохода воздуха из общего центрального канала 25 главного вала, связанного с атмосферой. On the main shaft 11 are the rotors of the air pumps I, II, III, mounted on the dowels 30 in an unchanged position, having openings 31 for the passage of air from the common central channel 25 of the main shaft associated with the atmosphere.

Камеры 9 насосов с расположенными в них подпружиненными лопатками 15 и неподвижными стенками 21 установлены с углами α₁,α₂,α₃ относительно выбранного исходного положения роторов 10 и имеют возможность поворота вокруг оси роторов на любой угол с фиксацией в заданном положении за счет сил трения с помощью планки 22, шпилек 23 и гаек 24.The chambers 9 of the pumps with spring-loaded vanes 15 located in them and fixed walls 21 are installed with angles α ₁ , α ₂ , α ₃ relative to the selected initial position of the rotors 10 and can be rotated around the axis of the rotors at any angle with fixation in a given position due to friction forces using the strap 22, studs 23 and nuts 24.

Согласование работы ведомых звеньев автомата производят при сборке установкой камер 9 на определенный угол α относительно начала криволинейного участка 12 роторов, согласно циклограммы работы автомата, точно так же, как устанавливаются кулачки на распределительном валу в известных механических автоматах с кулачковой системой управления, а окончательная наладка производится корректировкой этих углов, как при сборке того же механического автомата. Coordination of the operation of the driven links of the machine is carried out during assembly by installing cameras 9 at a certain angle α relative to the beginning of the curved section 12 of the rotors, according to the machine operation diagram, in the same way as cams are installed on the camshaft in known mechanical machines with a cam control system, and the final adjustment is made adjustment of these angles, as when assembling the same mechanical machine.

Сравнительный показ сечений трех насосов на фиг. 8 - 10 для одного положения главного вала 11, дает ясное понятие того, что начало движения каждого ведомого звена происходит после подхода к подпружиненной лопатке 15 начального участка криволинейной поверхности 12 ротора, т.е. после поворота главного вала на угол α, определенный циклограммой для конкретного ведомого звена и обеспечивается разворотом камер 9 насосов, что просто выполняется на практике. A comparative cross-sectional view of three pumps in FIG. 8-10 for one position of the main shaft 11, gives a clear concept that the beginning of the movement of each driven link occurs after approaching the spring-loaded blade 15 of the initial portion of the curved surface 12 of the rotor, i.e. after the main shaft is rotated through an angle α, determined by the cyclogram for a particular driven link and is ensured by turning the chambers of 9 pumps, which is simply done in practice.

Все описанные разновидности пневмонасосов накачки могут работать без каких-либо конструктивных изменений в сочетании с пневмоцилиндром ведомого звена поворотного действия (пневмоцилиндры с лопастью), что необходимо для приводов, в которых ведомое звено имеет поворотно-качательное движение. All the described types of pump air pumps can work without any design changes in combination with the pneumatic cylinder of the driven link of the rotary action (pneumatic cylinders with a blade), which is necessary for drives in which the driven link has a swing-swing motion.

При вращении главного вала 11 на фиг. 1 - 2 в направлении стрелки, ведущие роторы 10 перемещаются относительно лопаток 15, которые постоянно поджаты пружиной 20 к их периферийной поверхности. При этом сжимаемый атмосферный воздух, расположенный в напорной полости 13 перед лопаткой 15 начинает через отверстие 8 и трубопровод 7, вытесняться в связанную с ней полость пневмоцилиндра ведомого звена, перемещая шток 2 с ведущим звеном 1 в соответствующем направлении. When the main shaft 11 is rotated in FIG. 1 - 2 in the direction of the arrow, the driving rotors 10 are moved relative to the blades 15, which are constantly pressed by the spring 20 to their peripheral surface. In this case, compressible atmospheric air located in the pressure cavity 13 in front of the blade 15 begins through the hole 8 and the pipe 7, to be forced into the associated pneumatic cylinder cavity of the driven link, moving the rod 2 with the driving link 1 in the corresponding direction.

Одновременно сжатый воздух из другой полости пневмоцилиндра выталкивается поршнем 3 через отверстие 6, трубопровод 7 и отверстие 8 второй камеры 9 (находящейся на главном валу за первой камерой, показанной на чертеже) и идет на выхлоп через полость переточной канавки 14 второго ротора, поскольку вторая лопатка 15 в это время скользит на цилиндрической части ротора, над перемычкой 16, которая выполнена так, что полностью перекрывает выход воздуху из цилиндрического отверстия 8 большого сечения, направляя вытесняемый воздух через боковую прорезь 18 малой ширины в дроссельную щель 17. At the same time, compressed air from another cavity of the pneumatic cylinder is pushed out by the piston 3 through the hole 6, the pipeline 7 and the hole 8 of the second chamber 9 (located on the main shaft behind the first chamber shown in the drawing) and goes to the exhaust through the cavity of the transfer groove 14 of the second rotor, since the second blade 15 at this time slides on the cylindrical part of the rotor, above the jumper 16, which is made so that it completely blocks the air outlet from the cylindrical hole 8 of a large section, directing the displaced air through the side slot 18, a small slit width in the throttle 17.

При вращении ротора 10, мимо прорези 18 проходят участки дроссельной щели 17 разной расчетной ширины "h" или "Z" (в зависимости от исполнения), меняя сечение дросселирующего окна, образуемого в пересечении прорези 18 и дроссельной щели 17, чем обеспечивается планируемый динамический подпор в выхлопной полости пневмоцилиндра в любой момент ротора и соблюдение заданного скоростного закона движения ведомого звена. When the rotor 10 rotates, sections of the throttle gap 17 of different design widths “h” or “Z” (depending on the version) pass by the slot 18, changing the cross section of the throttle window formed at the intersection of the slot 18 and the throttle gap 17, which ensures the planned dynamic support in the exhaust cavity of the pneumatic cylinder at any time of the rotor and compliance with a given speed law of movement of the driven unit.

Кроме этого, освобождающаяся за лопаткой 15, часть напорной полости 13 постоянно заполняется атмосферным воздухом через переточную канавку 14, постоянно связанную с атмосферой. In addition, released behind the blade 15, part of the pressure cavity 13 is constantly filled with atmospheric air through a transfer groove 14, which is constantly connected with the atmosphere.

В дальнейшем при подходе к лопатке 15 конечной части криволинейного участка 12, шток 2, несущий вилку 1, приходит в крайнее переднее положение, а к лопатке 15 второй камеры в это время подходит начало криволинейного участка 12 второго ротора, который выполнен более коротким, чем участок 12 первого ротора, видимого на чертеже, а его длина равна длине перемычки 16 в переточной канавке первого ротора. Later, when approaching the blade 15 of the end part of the curved section 12, the rod 2 bearing the fork 1 comes to its extreme forward position, and the beginning of the curved section 12 of the second rotor, which is made shorter than the section, approaches the blade 15 of the second chamber at this time. 12 of the first rotor, visible in the drawing, and its length is equal to the length of the jumper 16 in the transfer groove of the first rotor.

При переходе лопатки 15 с криволинейного участка 12 на цилиндрическую часть, другая лопатка 15 сходит с цилиндрической части на криволинейный участок второго ротора, в напорной полости 13 которого начнется процесс сжатия атмосферного воздуха, вследствие чего будет происходить противоположное движение сжатого воздуха в трубопроводах и полостях пневмоцилиндра ведомого звена - и после полного прохождения участка 12 относительно лопатки 15, поршень 3 со штоком 2 и вилкой 1 совершает быстрый обратный ход в исходное положение и цикл работы механизма закончится. When the blade 15 moves from the curved section 12 to the cylindrical part, the other blade 15 leaves the cylindrical part to the curved section of the second rotor, in the pressure cavity 13 of which atmospheric air compression will begin, as a result of which the opposite movement of compressed air in the pipelines and cavities of the driven pneumatic cylinder will occur link - and after the complete passage of section 12 relative to the blade 15, the piston 3 with the rod 2 and plug 1 makes a quick return stroke to its original position and the operation cycle of the mechanism but will end.

В случае необходимости, например при увеличении рабочей нагрузки на ведомое звено по сравнению с расчетной, увеличивают давление сжатого воздуха в пнемоцилиндре ведомого звена, уменьшая объем полости 27 регулятора давления ввинчиванием вытеснителя 26 внутрь камеры 9. If necessary, for example, when the working load on the driven unit is increased compared to the calculated one, the compressed air pressure in the driven cylinder’s pneumatic cylinder is increased, reducing the volume of the pressure regulator cavity 27 by screwing the displacer 26 into the chamber 9.

В случае возникновения ударов ведомого звена, в крайних положениях - уменьшают величину рабочего давления в цилиндре ведомого звена увеличивая объем полосы 27 перестановкой вытеснителя 26. In the event of impacts of the driven unit, in the extreme positions — reduce the working pressure in the cylinder of the driven unit by increasing the volume of the strip 27 by rearranging the displacer 26.

В конструкции пневмопривода фиг. 3 - 4, обеспечивающим остановки ведомого звена разной длительности в крайних переднем и заднем положении, на цилиндрической поверхности ротора 10 за конечной частью криволинейного участка 12 имеется участок без канавки, полностью перекрывающий отверстие 8 и прорезь 18 при его прохождении. In the design of the pneumatic actuator of FIG. 3 - 4, which ensures the stop of the driven link of different durations in the extreme front and rear positions, on the cylindrical surface of the rotor 10 behind the end part of the curved section 12 there is a section without a groove that completely covers the hole 8 and the slot 18 during its passage.

При работе этого пневмопривода во время прохождения криволинейного участка 12 под лопаткой 15 процесс движения сжатого воздуха по полостям и трубопроводам механизма такой же как в предыдущем пневмоприводе, то есть после прохождения участка 12 ведомое звено приходит в крайнее положение и останавливается. During the operation of this pneumatic actuator during the passage of the curved section 12 under the blade 15, the process of movement of compressed air through the cavities and pipelines of the mechanism is the same as in the previous pneumatic actuator, that is, after the passage of the section 12, the driven unit comes to the extreme position and stops.

При дальнейшем вращении ротора лопатки 15 переходит на цилиндрическую часть, где отсутствует канавка 14. Во время прохождения этого участка отсутствует подача воздуха в пневмоцилиндр ведомого звена из отверстия 8 и закрыт выход сжатому воздуху из пнемоцилиндра, вследствие чего ведомое звено остается неподвижным в крайнем переднем положении. Обратный ход ведомого звена начнется в момент прихода криволинейного участка 12 ко второй лопатке и закончится в конце криволинейного участка, после чего остановится и будет неподвижным до завершения полного оборота ротора 10, то есть до повторного прихода криволинейного участка 12 к первой лопатке 15. Удержание ведущего звена неподвижным в исходном положении обеспечивается тем, что в этот период ни одна из лопаток 15 не взаимодействует с криволинейной поверхностью 12 (отсутствует всякое сжатие воздуха) и перекрыт выход воздуху из второго отверстия 8, т.к. на участке перемычки отсутствует дроссельная щель 17. With a further rotation of the rotor of the blade 15, it passes to the cylindrical part where there is no groove 14. During the passage of this section, there is no air supply to the pneumatic cylinder of the driven unit from the hole 8 and the outlet of compressed air from the pneumatic cylinder is closed, as a result of which the driven unit remains stationary in its extreme forward position. The return link follower starts at the moment the curved section 12 arrives at the second blade and ends at the end of the curved section, then stops and remains motionless until the complete rotation of the rotor 10, that is, until the curved section 12 comes back to the first blade 15. Retention of the leading link motionless in the initial position is ensured by the fact that during this period none of the blades 15 interacts with a curved surface 12 (there is no any compression of air) and the air outlet from the second hole is blocked version 8, as in the area of the jumper there is no throttle gap 17.

В пневмонасосах на фиг. 5 - 6 принцип распределения потоков воздуха в полостях ротора и пневмоцилиндра ведомого звена при переходе лопаток 15 с криволинейной поверхности 12 на цилиндрическую часть и обратно и, связанное с этим движение штока 2 с ведомым звеном, аналогичны приводам на фиг. 1 - 3, но в течение цикла роторы 10 дважды изменяют направление потока сжатого воздуха в пневмоцилиндре ведомого звена, вследствие чего ведомое звено за один оборот ротора совершает два возвратно-поступательных движения. In the air pumps of FIG. 5 - 6, the principle of the distribution of air flows in the cavities of the rotor and the pneumatic cylinder of the driven member during the transition of the blades 15 from the curved surface 12 to the cylindrical part and vice versa, and the associated movement of the rod 2 with the driven member, are similar to the drives in FIG. 1-3, but during the cycle, the rotors 10 twice change the direction of the compressed air flow in the pneumatic cylinder of the driven unit, as a result of which the driven unit performs two reciprocating movements in one revolution of the rotor.

Пневмоприводы с однокамерным пневмонасосом накачки на фиг. 8 и 10 работают так же как пневмопривод на фиг. 3, а процесс работы пневмопривода с двухкамерным насосом накачки на фиг. 9 аналогичен работе пневмопривода на фиг. 1. Pneumatic actuators with a single-chamber pump pneumatic pump in FIG. 8 and 10 operate in the same way as the pneumatic actuator in FIG. 3, and the operation of the pneumatic actuator with a two-chamber pump pump in FIG. 9 is similar to the operation of the pneumatic actuator in FIG. 1.

Изобретение относится к автоматизированному оборудованию с пневмоприводом, в частности к автоматам расфасовки в тару различных продуктов пищевого и технического назначения. The invention relates to automated equipment with a pneumatic drive, in particular to automatic packaging machines for packaging various food and technical products.

При использовании изобретения достигается технический результат по увеличению надежности автоматизированных машин и обеспечение движения ведомых звеньев с изменяющейся запрограммированной скоростью. When using the invention, a technical result is achieved by increasing the reliability of automated machines and ensuring the movement of the driven links with a changing programmed speed.

Claims

1. A pneumatic actuator of an automated machine mechanism, comprising a pump pump connected to the main shaft and the pneumatic cylinder via pipelines and a working driven link of the mechanism connected to the pneumatic cylinder rod, characterized in that the pump is made in the form of a rotary cam pneumatic pump having a detachable, fixedly mounted hollow chamber with outlet openings, with a spring-loaded blade moving in the direction toward the center, installed in the guide groove of the camera, placed in the camera and mounted on the main m to the shaft of the machine, a rotor having a curved surface with a design profile that forms a working pressure cavity with the camera body, and a transfer groove and a hole are made on the cylindrical surface of the rotor that connect the pressure working cavity to the atmosphere, the transfer groove has a jumper overlapping the outlet openings while the rotor is moving a chamber in which a throttle slit of a variable design width or a chain of throttle holes is made, which determines the law of movement of the driven link located in the exit zone Camera's openings.

2. The pneumatic actuator according to claim 1, characterized in that the pump is made single-chamber with two blades.

3. The pneumatic actuator according to claim 1, characterized in that the pump is a two-chamber pump having one blade in each chamber.

4. The pneumatic actuator according to claims 1 to 3, characterized in that the outlet openings of the chamber on the rotor side have a lateral slotted slot overlapping the throttle slit of the bulkhead of the rotor transfer groove.