PL240602B1 - Siłownik pneumatyczny - Google Patents

Abstract

Siłownik pneumatyczny, posiadający cylinder z dwiema końcowymi pokrywami, z których pokrywa przednia posiada otwór osiowy dla przemieszczającego się pomiędzy nimi tłoczyska z tłokiem, charakteryzuje się tym, że cylinder (1) wyposażony jest w otwór (9) do którego przyłączona jest wytwornica zmiennego ciśnienia hydraulicznego (10), w cylinder (1) wsunięty jest cylinder wewnętrzny (2), w którym umieszczone jest tłoczysko (6) z tłokiem (7), cylinder wewnętrzny (2) w przekroju poprzecznym ma kształt pierścienia, przy czym obrys zewnętrzny pierścienia ma kształt elipsy, a obrys wewnętrzny pierścienia ma kształt okręgu, przy czym oś wielka elipsy jest krótsza od średnicy wewnętrznej cylindra (1), cylinder wewnętrzny (2) zakończony jest z obu stron kołnierzami o średnicy zasadniczo równej średnicy wewnętrznej cylindra (1), a przestrzeń pomiędzy cylindrem (1) i cylindrem wewnętrznym (2) wypełniona jest cieczą hydrauliczną (12), tłoczysko (6) posiada elementy dystansowe (13, 14), o długości równej co najmniej dwukrotnej grubości kołnierza cylindra wewnętrznego (2).

Description

PL 240 602 B1

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 mikrowybraniach 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 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, posiadający cylinder z dwiema końcowymi pokrywami, z których pokrywa przednia posiada otwór osiowy dla przemieszczającego się pomiędzy nimi tłoczyska z tłokiem, charakteryzujący się tym, że cylinder wyposażony jest w otwór do którego przyłączona jest wytwornica zmiennego ciśnienia hydraulicznego, w cylinder wsunięty jest cylinder wewnętrzny, w którym umieszczone jest tłoczysko z tłokiem, cylinder wewnętrzny w przekroju poprzecznym ma kształt pierścienia, przy czym obrys zewnętrzny pierścienia ma kształt elipsy, a obrys wewnętrzny pierścienia ma kształt okręgu, przy czym oś wielka elipsy jest krótsza od średnicy wewnętrznej cylindra, cylinder wewnętrzny zakończony jest z obu stron kołnierzami o średnicy zasadniczo równej średnicy wewnętrznej cylindra, a przestrzeń pomiędzy cylindrem i cylindrem wewnętrznym wypełniona jest cieczą hydrauliczną, tłoczysko posiada elementy dystansowe, o długości równej co najmniej dwukrotnej grubości kołnierza cylindra wewnętrznego.

Korzystnie pokrywa tylna oraz pokrywa przednia osadzone są w cylindrze wewnętrznym.

Specjalny eliptyczny kształt cylindra wewnętrznego sprawia, że grubość jego ścianki jest nierównomierna na całym obwodzie, dzięki temu uzyskuje się zmienną sztywność ścianki cylindra wewnętrznego. Pozwala to na jego odkształcanie pod wpływem wzrostu ciśnienia cieczy hydraulicznej. Ciecz hydrauliczna doprowadzana jest do siłownika otworem znajdującym się w cylindrze zewnętrznym. Wytwornica zmiennego ciśnienia hydraulicznego zapewnia właściwe ciśnienie cieczy hydraulicznej oraz realizuje jego pulsację niezbędną do uzyskania efektu drgania cylindra wewnętrznego.

Rozwiązanie według wynalazku sprawia, że pulsację ciśnienia cieczy hydraulicznej znajdującej się w przestrzeni pomiędzy cylindrami powodują odpowiadające im odkształcenia cylindra wewnętrznego dzięki czemu uzyskiwany jest wzajemny ruch pomiędzy powierzchnią ślizgową oraz uszczelnieniem tłoka redukujący zjawisko przywierania uszczelnień do powierzchni ślizgowych. Uruchomienie pulsacji ciśnienia cieczy hydraulicznej przed rozpoczęciem właściwego ruchu roboczego siłownika pneumatycznego pozwala na jego płynny start ze zminimalizowaniem skokowych przemieszczeń tłoka w początkowym okresie pracy siłownika.

Claims (2)

PL 240 602 B1 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 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 mechanizmu, fig. 2 przekrój poprzeczny mechanizmu wzdłuż linii A-A. Siłownik pneumatyczny składa się z cylindra 1 oraz wsuniętego w niego cylindra wewnętrznego 2, w którym osadzone są pokrywa tylna 3 oraz pokrywa przednia 4 połączone rozłącznie z cylindrem 1 za pomocą śrub 5. Pokrywa przednia 4 zaopatrzona jest w osiowo położone otwór oraz gniazdo z osadzonym w nich przesuwnie tłoczyskiem 6, którego koniec umieszczony jest w cylindrze wewnętrznym 2 i połączony jest z tłokiem 7 za pomocą nakręconej na koniec tłoczyska nakrętki 8. Cylinder 1 zaopatrzony jest w otwór 9, do którego przyłączona jest wytwornica zmiennego ciśnienia hydraulicznego. Cylinder wewnętrzny 2 w przekroju poprzecznym wzdłuż linii A-A ma kształt pierścienia, przy czym obrys zewnętrzny pierścienia ma kształt elipsy, a obrys wewnętrzny pierścienia ma kształt okręgu, przy czym oś wielka elipsy jest krótsza od średnicy wewnętrznej cylindra 1. Cylinder wewnętrzny 2 zakończony jest z obu stron kołnierzami o średnicy zasadniczo równej średnicy wewnętrznej cylindra 1, zaopatrzonymi w elementy uszczelniające 11. Przestrzeń pomiędzy cylindrem 1, a cylindrem wewnętrznym 2 wypełniona jest cieczą hydrauliczną 12. Tłoczysko 6 posiada elementy dystansowe 13, 14, o długości równej co najmniej dwukrotnej grubości kołnierza cylindra wewnętrznego 2, zaś tłok 7 zaopatrzony jest w uszczelnienia elastyczne 15. Pokrywa przednia 4 zaopatrzona jest w, umieszczone w gnieździe, element prowadzący 16, pierścień zgarniający 17 oraz pierścień uszczelniający 18, w których prowadzone jest tłoczysko 6. Zastosowanie cylindra wewnętrznego 2 posiadającego specjalny eliptyczny kształt w przekroju poprzecznym sprawiający, że grubość jego ścianki jest nierównomierna na całym obwodzie pozwala na jego odkształcanie pod wpływem wzrostu ciśnienia cieczy hydraulicznej 12 znajdującej się w przestrzeni pomiędzy cylindrem 1, a cylindrem wewnętrznym 2. Wytwornica zmiennego ciśnienia hydraulicznego 10 przyłączona do cylindra 1 poprzez otwór 9 zapewnia właściwe ciśnienie cieczy hydraulicznej 12 oraz realizuje jego pulsację niezbędną do uzyskania efektu drgania cylindra wewnętrznego 2 poprzez jego cykliczne odkształcanie. Pulsację ciśnienia cieczy hydraulicznej 12 znajdującej się w przestrzeni pomiędzy cylindrami 1 i 2 powodują odpowiadające im odkształcenia cylindra wewnętrznego 2, dzięki czemu uzyskiwany jest wzajemny ruch pomiędzy powierzchnią ślizgową cylindra wewnętrznego 2 oraz uszczelnieniem 15 tłoka 7 redukujący zjawisko przywierania uszczelnień do powierzchni ślizgowych. Zastrzeżenia patentowe

1. Siłownik pneumatyczny, posiadający cylinder z dwiema końcowymi pokrywami, z których pokrywa przednia posiada otwór osiowy dla przemieszczającego się pomiędzy nimi tłoczyska z tłokiem, znamienny tym, że cylinder (1) wyposażony jest w otwór (9) do którego przyłączona jest wytwornica zmiennego ciśnienia hydraulicznego (10), w cylinder (1) wsunięty jest cylinder wewnętrzny (2), w którym umieszczone jest tłoczysko (6) z tłokiem (7), cylinder wewnętrzny (2) w przekroju poprzecznym ma kształt pierścienia, przy czym obrys zewnętrzny pierścienia ma kształt elipsy, a obrys wewnętrzny pierścienia ma kształt okręgu, przy czym oś wielka elipsy jest krótsza od średnicy wewnętrznej cylindra (1), cylinder wewnętrzny (2) zakończony jest z obu stron kołnierzami o średnicy zasadniczo równej średnicy wewnętrznej cylindra (1), a przestrzeń pomiędzy cylindrem (1) i cylindrem wewnętrznym (2) wypełniona jest cieczą hydrauliczną (12), tłoczysko (6) posiada elementy dystansowe (13), (14), o długości równej co najmniej dwukrotnej grubości kołnierza cylindra wewnętrznego (2).

2. Siłownik według zastrz. 1 znamienny tym, że pokrywa tylna (3) oraz pokrywa przednia (4) osadzone są w cylindrze wewnętrznym (2).