RU2785181C1 - Bellows curvilinear movement drive - Google Patents
Bellows curvilinear movement drive Download PDFInfo
- Publication number
- RU2785181C1 RU2785181C1 RU2022108983A RU2022108983A RU2785181C1 RU 2785181 C1 RU2785181 C1 RU 2785181C1 RU 2022108983 A RU2022108983 A RU 2022108983A RU 2022108983 A RU2022108983 A RU 2022108983A RU 2785181 C1 RU2785181 C1 RU 2785181C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bellows
- rod
- curvilinear movement
- movement
- curvilinear
- Prior art date
Links
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000004805 robotic Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000004323 axial length Effects 0.000 description 7
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 3
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 2
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Предлагаемое устройство относится к области машиностроения, роботостроения и может использоваться в пневматическом и гидравлическом оборудовании.The proposed device relates to the field of mechanical engineering, robotics and can be used in pneumatic and hydraulic equipment.
Наиболее эффективно его применение для работы приводов криволинейного перемещения подвижных звеньев промышленных роботов.Its most effective use is for the operation of drives for curvilinear movement of moving parts of industrial robots.
Известны сильфонные приводы криволинейного перемещения (см. пат. РФ МПК F25J 15/06 №147155 «Захватный корректирующий модуль», Сысоев С.Н., Литвинов И.С., Юнцзе Цао, опубл. 27.10.2014 г., Бюл. №30; пат. РФ МПК F25J 15/06 №2 622 071 «Захватный корректирующий модуль», Сысоев С.Н., Литвинов И.С., Мольков А.А, опубл. 09.06.2017 г., Бюл. №16), в которых в качестве энергоносителя используют давление разрежения воздуха. Они имеют рабочую герметичную камеру, образованную сильфоном и торцевыми заглушками, соединенными между собой с возможностью ограничения осевой длины камеры. В качестве ограничителя осевой длины камеры применяется рычажный передаточный механизм, соединенный с заглушками. В исходном положении сильфон занимает симметричное относительно его оси положение. Внешним силовым воздействием осуществляют предварительное искривление камеры сильфона, задавая требуемое радиальное направление перемещения. Затем создают давление разрежения пневмопитания в камере, приводящее к реализации криволинейного перемещения.Bellows drives of curvilinear movement are known (see Pat. RF IPC F25J 15/06 No. 147155 "Gripping corrective module", Sysoev S.N., Litvinov I.S., Yongjie Cao, publ. 27.10.2014, Bull. No. 30; RF Pat. , in which the pressure of rarefaction of air is used as an energy carrier. They have a working sealed chamber formed by a bellows and end caps interconnected to limit the axial length of the chamber. As a limiter of the axial length of the chamber, a lever transmission mechanism connected to the plugs is used. In the initial position, the bellows occupies a position symmetrical about its axis. An external force action is used to pre-curve the bellows chamber, setting the required radial direction of movement. Then a vacuum supply pressure is created in the chamber, leading to the implementation of a curvilinear movement.
Исполнение данных сильфонных приводов не позволяет изменять и управлять траекторией криволинейного перемещения, что ограничивает его функциональные возможности. Кроме этого, применение рычажного ограничителя осевой длины камеры снижает надежность работы привода, а использование в качестве энергоносителя давления разрежения воздуха, ограничивает его силовые характеристики.The execution of these bellows drives does not allow changing and controlling the trajectory of curvilinear movement, which limits its functionality. In addition, the use of a lever limiter of the axial length of the chamber reduces the reliability of the drive, and the use of air rarefaction pressure as an energy carrier limits its power characteristics.
Известен сильфонный привод криволинейного перемещения (см. пат. РФ МПК F25J 15/06 №2722200 «Привод криволинейного перемещения», Сысоев С.Н., Овчинников В.А., Голубева Т.Н., опубл. 28.05.2019 г., Бюл. №16), в котором в качестве энергоносителя используется избыточное давление рабочей среды. Устройство, включает поворотный механизм, состоящий из кольцевого сильфона, по оси которого на торцах закреплены две заглушки, образующие герметичную полость, выполненную с возможностью соединения со средством давления, а в полости на заглушках по оси сильфона закреплена гибкая нерастяжимая тяга. В исходном положении полость соединена через распределитель с атмосферой. Сильфон за счет упругости гофр занимает симметричное относительно оси положение. Заглушки располагаются параллельно друг другу. Внешним силовым воздействием, перекосом одной заглушки относительно другой предварительно задают направление криволинейного перемещения. Для осуществления движения приводом криволинейного перемещения создают в полости сильфона давление рабочей среды. Силовое воздействие от избыточного давления приводит к криволинейному перемещению рабочего органа.A bellows drive of curvilinear movement is known (see Pat. RF IPC F25J 15/06 No. 2722200 "Drive of curvilinear movement", Sysoev S.N., Ovchinnikov V.A., Golubeva T.N., publ. 28.05.2019, Bull. No. 16), in which the excess pressure of the working medium is used as an energy carrier. The device includes a rotary mechanism consisting of an annular bellows, along the axis of which two plugs are fixed at the ends, forming a sealed cavity, made with the possibility of connection with a pressure means, and a flexible inextensible rod is fixed in the cavity on the plugs along the axis of the bellows. In the initial position, the cavity is connected to the atmosphere through a distributor. Due to the elasticity of the corrugations, the bellows occupies a position symmetrical with respect to the axis. The plugs are parallel to each other. The direction of curvilinear movement is preliminarily set by an external force action, by skew of one plug relative to the other. To carry out the movement, the curvilinear movement drive creates a pressure of the working medium in the cavity of the bellows. The force effect from excess pressure leads to a curvilinear movement of the working body.
Данный способ повышает эффективность работы привода путем увеличения силовых характеристик при сохранении его массогабаритных параметров, однако не позволяет управлять траекторией криволинейного перемещения.This method improves the efficiency of the drive by increasing the power characteristics while maintaining its weight and size parameters, but does not allow you to control the trajectory of curvilinear movement.
Наиболее близким по технической сущности является сильфонный привод криволинейного перемещения (см. пат. РФ МПК F15B 15/10 №2736902 «Привод криволинейного перемещения», Сысоев С.Н., Никифоров И.Е., Мосалев А.А., опубл. 23.11.2020 г., Бюл. №33), состоящий из кольцевого сильфона, по оси которого на торцах закреплены две заглушки, образующие герметичную полость, выполненную с возможностью соединения со средством давления, по оси сильфона на заглушках закреплен ограничитель осевой длины камеры, выполненный в виде гибкой подпружиненной тяги, а на заглушках по периметру закреплен ограничитель их взаимного осевого перемещения, выполненный в виде гибкой нерастяжимой оболочки. В исходном положении сильфон за счет упругости гофр занимает симметричное относительно оси положение.The closest in technical essence is a bellows drive of curvilinear movement (see US Pat. .2020, Bull. No. 33), consisting of an annular bellows, along the axis of which two plugs are fixed at the ends, forming a sealed cavity, made with the possibility of connection with a pressure means, along the axis of the bellows, a limiter of the axial length of the chamber is fixed on the plugs, made in in the form of a flexible spring-loaded rod, and a limiter of their mutual axial movement, made in the form of a flexible inextensible shell, is fixed on the plugs along the perimeter. In the initial position, the bellows occupies a position symmetrical with respect to the axis due to the elasticity of the corrugations.
Для осуществления движения приводом криволинейного перемещения в камере сильфона повышают давление рабочей среды. Силовое воздействие от избыточного давления приводит к искривлению камеры. Дальнейшее повышение величины давления в камере приводит к увеличению осевой длины камеры и выпрямлению сильфона.To carry out movement by the drive of curvilinear movement in the chamber of the bellows, the pressure of the working medium is increased. Force action from excess pressure leads to a curvature of the chamber. A further increase in the pressure in the chamber leads to an increase in the axial length of the chamber and straightening of the bellows.
Данный способ расширяет функциональные возможности приводов, но он не позволяет управлять траекторией в процессе их функционирования.This method expands the functionality of the drives, but it does not allow you to control the trajectory during their operation.
Таким образом, в данном устройстве и всех известных, отсутствует возможность управления радиальным направлением криволинейного перемещения, а также самой траекторией.Thus, in this device and all known ones, there is no possibility of controlling the radial direction of the curvilinear movement, as well as the trajectory itself.
Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения управления траекторией криволинейного перемещения.The objective of the invention is to expand the functionality by providing control of the trajectory of curvilinear movement.
Поставленная задача достигается тем, что в сильфонном приводе криволинейного перемещения, включающим закрепленный на корпусе сильфон, торцы которого закрыты двумя крышками, связанными между собой гибкой тягой, образующие герметичную камеру, выполненную с возможностью соединения со средством давления рабочей среды, по оси сильфона в крышке со стороны корпуса установлен шток управления приводом, соединенный с тягой и выполненный с возможностью осевого и радиального перемещения тяги, а крышка выполнена в виде торообразной гибкой нерастяжимой герметичной оболочки, соединенной одним концом с торцевой поверхностью сильфона а другим с тягой.This task is achieved by the fact that in a bellows drive of curvilinear movement, including a bellows fixed on the body, the ends of which are closed by two covers connected to each other by a flexible rod, forming a sealed chamber, made with the possibility of connection with a means of pressure of the working medium, along the axis of the bellows in the cover with On the side of the housing, a drive control rod is installed, connected to the rod and made with the possibility of axial and radial movement of the rod, and the cover is made in the form of a toroidal flexible inextensible hermetic shell connected at one end to the end surface of the bellows and the other end to the rod.
Пример реализации предлагаемого устройства представлен на чертежах, где показаны этапы работы сильфонного привода криволинейного перемещения (фиг. 1) и общие виды разнообразных положений механизма (фиг. 2) при постоянном давлении питания в камере сильфона.An example of the implementation of the proposed device is shown in the drawings, which shows the stages of operation of the bellows drive of curvilinear movement (Fig. 1) and general views of the various positions of the mechanism (Fig. 2) at a constant supply pressure in the bellows chamber.
В сильфонном приводе криволинейного перемещения (фиг. 1, а) на корпусе 1 установлен сильфон 2, торцевые поверхности которого закрыты двумя крышками, образуя герметичную полость А. На крышке 3 закреплен рабочий орган 4. В полости сильфона установлена гибкая нерастяжимая тяга 5, одним концом соединенная по оси с крышкой 3, а другим - со штоком управления 6, который охватывает герметичная гибкая нерастяжимая торообразная оболочка 7. Один конец оболочки закреплен на тяге 5, а другой - на торцевой поверхности сильфона и реализует функцию крышки, закрывающей торцевую поверхность сильфона со стороны корпуса. Герметичная камера А выполнена с возможностью соединения через распределитель 8 с давлением питания рабочей среды.In the bellows drive of curvilinear movement (Fig. 1, a), a bellows 2 is installed on the body 1, the end surfaces of which are closed with two covers, forming a sealed cavity A. The working body 4 is fixed on the
Устройство работает следующим образом.The device works as follows.
В исходном положении (фиг. 1, а) полость А соединена через распределитель 8 с атмосферой. Тяга 5 не оказывает силового воздействия на камеру сильфона. За счет упругости гофр он занимает симметричное относительно оси положение.In the initial position (Fig. 1, a) the cavity A is connected through the
Перед началом работы задают требуемые направление радиального перемещения рабочего органа и его траекторию.Before starting work, the required direction of the radial movement of the working body and its trajectory are set.
Например, для перемещения рабочего органа против часовой стрелки (фиг. 1, б) поворачивают шток управления, смещая в радиальном направлении тягу 5 вправо.For example, to move the working body counterclockwise (Fig. 1, b) turn the control rod, shifting the
Включением распределителя 8 соединяют линию питания воздуха с полостью А (фиг. 1, в), создавая давление р1, величина которого не приводит в реализации криволинейного перемещения рабочего органа.By turning on the
Осевым перемещением штока управления 6 вверх, уменьшением осевой длина сильфона, реализуют криволинейное перемещение рабочего органа против часовой стрелки на величину α (фиг. 1, г).Axial movement of the
Дальнейшее увеличение осевого смещения штока управления (фиг. 1, д) приводит к увеличению угла поворота β рабочего органа.A further increase in the axial displacement of the control rod (Fig. 1, e) leads to an increase in the angle of rotation β of the working body.
При необходимости управления радиальным направлением криволинейного перемещения рабочего органа изменяют радиальное смещение тяги в соответствии с требуемым направлением, что приводит к повороту рабочего органа и устранению рассогласования его положения относительно заданного направления радиального смещения тяги.If it is necessary to control the radial direction of the curvilinear movement of the working body, the radial displacement of the thrust is changed in accordance with the required direction, which leads to the rotation of the working body and the elimination of the mismatch of its position relative to the given direction of the radial displacement of the thrust.
Изменение величины ограничения осевой длины камеры сильфона позволяет управлять траекторией криволинейного перемещения.Changing the limit value of the axial length of the bellows chamber allows you to control the trajectory of curvilinear movement.
В наклоненном и вытянутом положении штока управления сильфон занимает искривленное положение (фиг. 2, а). Осевое перемещение штока управления приводит к уменьшению кривизны сильфона и его выпрямлению (фиг. 2, б, в, г).In the inclined and extended position of the control rod, the bellows occupies a curved position (Fig. 2a). The axial movement of the control rod leads to a decrease in the curvature of the bellows and its straightening (Fig. 2, b, c, d).
Дополнительное регулирование давления в камере расширяет возможности управления и существенно увеличивает возможности получения разнообразных траекторий криволинейного перемещения.Additional control of the pressure in the chamber expands the possibilities of control and significantly increases the possibility of obtaining a variety of trajectories of curvilinear movement.
Кроме этого, данное устройство открывает возможность создания нового типа безнасосных сильфонных приводов криволинейного перемещения.In addition, this device opens up the possibility of creating a new type of non-pumping bellows drives of curvilinear movement.
Таким образом, предлагаемое техническое решение расширяет функциональные возможности сильфонных приводов за счет управления не только направлением криволинейного перемещения, но и траекторией.Thus, the proposed technical solution expands the functionality of bellows drives by controlling not only the direction of curvilinear movement, but also the trajectory.
Макетирование, проведенные натурные исследования предлагаемого устройства подтвердили его работоспособность, эффективность и промышленную применимость.Prototyping, field studies of the proposed device confirmed its performance, efficiency and industrial applicability.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2785181C1 true RU2785181C1 (en) | 2022-12-05 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3201111A (en) * | 1963-11-12 | 1965-08-17 | Afton Leonard | Multi-purpose, inherently biased, selfinflatable bellows |
DE10149395A1 (en) * | 2001-09-27 | 2003-04-24 | Festo Ag & Co | Turning and/or pivot drive for e.g. door drive, ventilator flap, ball valve, etc. has expansion bellows with guide elements between drive parts, to cause bellows to expand along curved track |
RU2218488C1 (en) * | 2002-05-15 | 2003-12-10 | Васин Владимир Анатольевич | Curvilinear displacement drive |
RU2722200C1 (en) * | 2019-12-17 | 2020-05-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский Государственный Университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) | Curvilinear movement drive |
RU2722916C1 (en) * | 2019-10-15 | 2020-06-04 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский Государственный Университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) | Curvilinear movement drive |
RU2749544C1 (en) * | 2020-10-17 | 2021-06-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский Государственный Университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) | Curvilinear movement drive |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3201111A (en) * | 1963-11-12 | 1965-08-17 | Afton Leonard | Multi-purpose, inherently biased, selfinflatable bellows |
DE10149395A1 (en) * | 2001-09-27 | 2003-04-24 | Festo Ag & Co | Turning and/or pivot drive for e.g. door drive, ventilator flap, ball valve, etc. has expansion bellows with guide elements between drive parts, to cause bellows to expand along curved track |
RU2218488C1 (en) * | 2002-05-15 | 2003-12-10 | Васин Владимир Анатольевич | Curvilinear displacement drive |
RU2722916C1 (en) * | 2019-10-15 | 2020-06-04 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский Государственный Университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) | Curvilinear movement drive |
RU2722200C1 (en) * | 2019-12-17 | 2020-05-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский Государственный Университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) | Curvilinear movement drive |
RU2749544C1 (en) * | 2020-10-17 | 2021-06-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский Государственный Университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) | Curvilinear movement drive |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2722200C1 (en) | Curvilinear movement drive | |
Hawkes et al. | Design and implementation of a 300% strain soft artificial muscle | |
EP2960498B1 (en) | Rapidly modulated hydraulic supply for a robotic device | |
CN108674508B (en) | Flexible insect-shaped robot control method | |
RU2785181C1 (en) | Bellows curvilinear movement drive | |
CN111655427B (en) | Rotational speed control in robot-assisted grinding | |
CN113601542B (en) | Variable-rigidity flexible manipulator based on bionic adhesion | |
RU2722916C1 (en) | Curvilinear movement drive | |
RU2765865C1 (en) | Method for operation of bellows drive of curvilinear movement | |
CN207261786U (en) | A kind of pneumatic actuator | |
JP2007507349A (en) | An apparatus for controlling the drawing process in a transfer press. | |
RU2586379C1 (en) | Method of controlling movement of rod of chamber drive | |
EP0016840A4 (en) | Multipurpose actuator. | |
JPH0131041B2 (en) | ||
RU2736902C1 (en) | Curvilinear movement drive | |
CN109483580B (en) | Shaft part assembling cooperative robot system | |
RU2749544C1 (en) | Curvilinear movement drive | |
JP5108684B2 (en) | Rotation drive device and articulated arm device | |
ITRM20080387A1 (en) | DEVICE WITH AXIAL PISTON OF THE OSCILLATING DISC TYPE, HAVING AN EQUIPMENT TO PROVIDE THREE OPERATING MOVES. | |
RU2749545C1 (en) | Curvilinear movement drive | |
RU2722942C1 (en) | Chamber drive | |
CN113696173B (en) | Direct-acting type swinging hydraulic actuator for articulated robot | |
EP3523542B1 (en) | Torque output intensifier | |
CN104827486A (en) | Flexible joint of humanoid robot | |
KR101704525B1 (en) | Link-arm robot comprising vibration-reduction apparatus for improving accuracy |