PL239757B1 - Silownik 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 samych 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 nasilające 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, podzespołem tłoka a cylindrem charakteryzujący się tym, że pokrywa przednia i pokrywa tylna zaopatrzone są w osiowo położone otwory, w których osadzone jest suwliwie 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, osadzonego, na nim tłoka zewnętrznego w postaci pierścienia oraz pokrywy, pomiędzy którymi umieszczone są pierścienie uszczelniające, przy czym tłok zewnętrzny, wyposażony jest w dwa wypusty, a tłok wewnętrzny posiada połączone kanałem dwa wybrania, ponadto tłok wewnętrzny zawiera otwór od strony pierwszego wybrania, w którym suwliwie osadzony jest od strony wybrania tłoczek oraz trzpień umieszczony w wybraniu, przy czym w tym wybraniu umieszczony jest także popychacz oparty o tłoczek i wypust zaś w drugim wybraniu umieszczona jest sprężyna powrotna osadzona na trzpieniu i wypuście, przy czym tłoczek posiada wybranie, wyznaczające wraz ze ściankami tłoka wewnętrznego przestrzeń na sprężone powietrze, a od strony stykającej się z popychaczem trójkątne wybranie, przy czym tłoczysko główne, tłoczysko pomocnicze oraz tłok wewnętrzny wyposażone są w kanały doprowadzające sprężone powietrze do przestrzeni na sprężone powietrze oraz kanały odprowadzające sprężone powietrze.

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. Korzystnie położenie tłoczka ograniczone jest przez wkręt ustalający.

Doprowadzenie sprzężonego powietrza do tłoczka powoduje jego przesunięcie co przekłada się na ruch popychacza dzięki czemu uzyskiwany jest wzajemny obrót pomiędzy powierzchnią ślizgową

PL 239 757 B1 cylindra oraz uszczelnieniem tłoka redukujący zjawisko przywierania uszczelnień do powierzchni ślizgowych. Doprowadzenie sprzężonego powietrza do tłoczka 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 doprowadzającego sprężone powietrze, fig. 3 przekrój poprzeczny siłownika wzdłuż linii A-A.

Siłownik pneumatyczny zawiera cylinder 1, w którym osadzone są pokrywa przednia 2 oraz pokrywa tylna 3 połączone rozłącznie z cylindrem 1 za pomocą śrub 4. Połączenia 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 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 pomocniczego 10 umieszczony jest podzespół tłoka. Podzespół tłoka składa się z tłoka wewnętrznego 17, osadzonego na nim tłoka zewnętrznego 18 w postaci pierścienia oraz pokrywy 19, pomiędzy którymi umieszczone są pierścienie uszczelniające 20. Pomiędzy tłokiem zewnętrznym 18 oraz cylindrem 1 znajdują się elementy uszczelniające 21.

Tłok zewnętrzny 18 wyposażony jest w wypusty 22 i 23, a tłok wewnętrzny 17 posiada połączone kanałem 24 wybrania 25, 26. Kanał 24 wyrównuje ciśnienie powietrza w wybraniach 25 oraz 26. Tłok wewnętrzny 17 zawiera otwór od strony wybrania 25, w którym suwliwie osadzony tłoczek 27, którego położenie ograniczone jest wkrętem ustalającym 28. Tłok wewnętrzny 17 zawiera także trzpień 29 umieszczony w wybraniu 26 w wybraniu 25 umieszczony jest popychacz 30 oparty o tłoczek 27 i wypust 22 zaś w wybraniu 25 umieszczona jest sprężyna powrotna 31 osadzona na trzpieniu 29 i wypuście 22. Tłoczek 26 posiada wybranie 32 tworzące ze ściankami tłoka wewnętrznego 17 komorę na sprężone powietrze, a od strony stykającej się z popychaczem 30 trójkątne wybranie. Tłoczysko główne 9, tłoczysko pomocnicze 10 oraz tłok wewnętrzny 17 wyposażone są w kanały 33 doprowadzające sprężone powietrze do komory oraz kanały 34 odprowadzające sprężone powietrze z komory.

Doprowadzenie sprężonego powietrza kanałami 33 do komory na sprężone powietrze powoduje przesunięcie tłoczka 27 w kierunku, wypustu 22. Ruch ten powoduje przesunięcie popychacza 30 i w konsekwencji obrót tłoka zewnętrznego 18. Przesuwanie tłoczka 27 w kierunku wypustu 22 jest możliwe, aż do momentu gdy wybranie 32 w tłoczku 27 połączy się z otworem odprowadzającym sprężone powietrze 34. Spadek ciśnienia w przestrzeni za tłoczkiem 27 powoduje jego zatrzymanie a sprężyna powrotna 31 powoduje przesunięcie go w lewo w położenie początkowe.

Cykliczny ruch tłoczka 27 jest ściśle powiązany z cyklicznym 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 (5)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Siłownik pneumatyczny zawierający cylinder, pokrywę przednią, pokrywę tylną, tłoczysko, podzespół tłoka oraz elementy uszczelniające pomiędzy podzespołem tłoka a cylindrem znamienny tym, że pokrywa przednia (2) i pokrywa tylna (3) zaopatrzone są w osiowo położone

   PL 239 757 B1 otwory, w których osadzone jest suwliwie tłoczysko składające się z tłoczyska głównego (9) osadzonego w otworze pokrywy, przedniej (2) oraz tłoczyska pomocniczego (10) osadzonego w otworze pokrywy tylnej (3), pomiędzy tłoczyskiem głównym (9) oraz tłoczyskiem pomocniczym (10) umieszczony jest podzespół tłoka, składający się z tłoka wewnętrznego (17), osadzonego na nim tłoka zewnętrznego (18) w postaci pierścienia oraz pokrywy (19), pomiędzy którymi umieszczone są pierścienie uszczelniające (20), przy czym tłok zewnętrzny (18) wyposażony jest w wypusty (22), (23), a tłok wewnętrzny (17) posiada połączone kanałem (24) wybrania (25), (26), ponadto tłok wewnętrzny (17) zawiera otwór od strony wybrania (25) z suwliwie osadzonym tłoczkiem (27) oraz trzpień (29) umieszczony w wybraniu, przy czym w wybraniu (25) umieszczony jest także popychacz (30) oparty o tłoczek (27) i wypust (22) zaś w wybraniu (26) umieszczona jest sprężyna powrotna (31) osadzona na trzpieniu (29) i wypuście (23), przy czym tłoczek (27) posiada wybranie (32) wyznaczające wraz ze ściankami tłoka wewnętrznego (17) przestrzeń na sprężone powietrze, a od strony stykającej się z popychaczem (30) trójkątne wybranie, przy czym tłoczysko główne (9), tłoczysko pomocnicze (10) oraz tłok wewnętrzny (17) wyposażone są w kanały (33) doprowadzające sprężone powietrze do przestrzeni na sprężone powietrze oraz kanały (34) odprowadzające sprężone powietrze.
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).
5. 5. Siłownik według dowolnego z zastrz. od 1 do 4, znamienny tym, że położenie tłoczka (27) ograniczone jest przez wkręt ustalający (28).