PL243954B1 - Siłownik mechaniczny z zespołem sterującym - Google Patents

Abstract

Siłownik charakteryzuje się tym, że jest przesuwnie zamocowany w obudowie (2) zawierającej pierwsze wycięcie oraz drugie wycięcie umiejscowione po przeciwnych stronach tej obudowy (2) oraz prostopadłe do osi siłownika (1), przy czym siłownik (1) od strony jego tłoka roboczego jest przesuwnie osadzony w pierwszym wycięciu. Tłok roboczy siłownika (1) jest ułożyskowany w tym pierwszym wycięciu, a po stronie przeciwnej względem tłoka roboczego jest przesuwnie osadzony w drugim wycięciu.

Description

Przedmiotem wynalazku jest siłownik mechaniczny z zespołem sterującym mającym zastosowanie zwłaszcza w sadzarce do zrzezów.

W technice spotyka się urządzenia, których zespoły wykonawcze obciążone siłami o zmiennej wartości i kierunku, realizują ruch posuwisto-zwrotny. Najczęściej ruch taki realizowany jest za pomocą siłowników hydraulicznych lub pneumatycznych, które w przypadku podwójnego działania charakteryzują się dużą bezwładnością podczas zmiany kierunku ruchu. Znane są rozwiązania siłowników, których ruch powrotny wspomagany jest za pomocą sprężyn metalowych.

Ze stanu techniki znane są siłowniki ze sprężyną naciągową lub naciskową, umieszczoną w wydrążonym od strony tłoka tłoczysku, umożliwiającą powrót tłoka do położenia wyjściowego. Przykładowo z polskiego opisu patentowego PL 160550 B1 znany jest siłownik ze sprężyną powrotną, umieszczoną wewnątrz tłoczyska, wydrążonego od strony tłoka, charakteryzujący się tym, że do dna cylindra siłownika przymocowany jest trzpień, który jednocześnie usytuowany jest wewnątrz drążonego tłoczyska, przy czym na trzpieniu tym osadzona jest sprężyna naciskowa, która jednym końcem opiera się o kołnierz zewnętrzny na końcu trzpienia, a z drugiej strony opiera się o pierścień osadzony na wlocie otworu osiowego tłoczyska. Rozwiązanie takie jest ograniczone do zastosowań w których siłownik ma małą długość i mały skok. Dodatkowym ograniczeniem wykorzystania sprężyn naciągowych są ucha, które znacznie zmniejszają jej czynną długość, ze względu na małą długość całej sprężyny. Wykorzystanie sprężyn metalowych naciskowych ograniczone jest również ze względu na ograniczony stopień ściśnięcia sprężyn ze względu na średnicę drutu i liczbę zwojów. Ponadto ruch powrotny związany z wyzwoleniem energii potencjalnej zmagazynowanej w sprężynie jest bardzo gwałtowny i powoduje nadmierne obciążenie elementów siłownika.

Wyżej przedstawione ograniczenia eliminują lub znaczenie ograniczają możliwości zastosowania wyżej opisanych siłowników ze sprężyną naciągową lub naciskową z wielu zastosowań wymagających szybkiego powrotu cylindra do pozycji wyjściowej, a także jednoczesnego przemieszczenia poprzecznego tłoczyska siłownika.

Siłownik mechaniczny z zespołem sterującym, zawierający cylinder, tłok, tłoczysko, tłoczysko robocze, według wynalazku charakteryzuje się tym, że jest przesuwnie zamocowany w obudowie zawierającej pierwsze wycięcie oraz drugie wycięcie umiejscowione po przeciwnych stronach tej obudowy oraz prostopadłe do osi siłownika, przy czym siłownik od strony jego tłoka roboczego jest przesuwnie osadzony w pierwszym wycięciu, a jego tłok roboczy jest ułożyskowany w tym pierwszym wycięciu, a po stronie przeciwnej względem tłoka roboczego siłownik jest przesuwnie osadzony w drugim wycięciu.

Korzystnie wewnątrz obudowy siłownika pomiędzy pierwszym wycięciem a drugim wycięciem zamocowana jest prowadnica liniowa pierwsza oraz prowadnica liniowa druga, przy czym prowadnica liniowa pierwsza jest od strony pierwszego wycięcia a prowadnica liniowa druga jest od strony drugiego wycięcia, a siłownik jest przesuwnie osadzony w tych prowadnicach za pomocą pierwszego pierścienia łożyskującego zamocowanego na obwodzie cylindra siłownika od strony pierwszego wycięcia oraz ułożyskowanego w prowadnicy ślizgowej pierwszej oraz za pomocą drugiego pierścienia łożyskującego zamocowanego na obwodzie cylindra od strony drugiego wycięcia i ułożyskowanego w prowadnicy ślizgowej drugiej.

Dalsze korzyści uzyskiwane są, jeżeli wewnątrz jego obudowy jest sprężyna pozioma prostopadła do osi siłownika oraz umiejscowiona pomiędzy pierwszym wycięciem a drugim wycięciem, przy czym sprężyna pozioma na jednym swoim końcu jest dociśnięta do cylindra w jego środkowej części, a na drugim końcu jest dociśnięta do ścianki obudowy.

Kolejne korzyści uzyskiwane są, jeżeli siłownik ma prowadnicę prętową, która na jednym swoim końcu jest zamocowana prostopadle do cylindra w jego środkowej części, a na drugim końcu jest ułożyskowana w otworze przelotowym w obudowie za pomocą trzeciego łożyska ślizgowego, zaś sprężyna pozioma jest osadzona na tej prowadnicy prętowej.

Następne korzyści uzyskiwane są, jeżeli siłownik ma silnik do którego jest podłączone koło zębate, a tłoczysko siłownika ma wzdłuż swojej osi uzębienie, które jest zazębione z tym kołem zębatym.

Dalsze korzyści uzyskiwane są, jeżeli silnik siłownika jest hydrauliczny i zasilany jest poprzez przewody ciśnieniowe a koło zębate jest do niego podłączone poprzez sprzęgło przeciążeniowe.

Kolejne korzyści uzyskiwane są, jeżeli wewnątrz swojej obudowy siłownik ma zamontowany czujnik krańcowego położenia siłownika w wycięciach.

Następne korzyści uzyskiwane są, jeżeli siłownik ma układ sterowania sprzężony z czujnikiem, a jego silnik jest sterowany z tego układu sterowania i jest do niego podłączony przewodami hydraulic znymi.

Dalsze korzyści uzyskuje się, jeśli siłownik ma pierwszą kurtynę harmonijkową zamocowaną na pierwszym wycięciu oraz drugą kurtynę harmonijkową zamocowaną na drugim wycięciu.

Kolejne korzyści uzyskiwane są, jeżeli od strony przeciwnej względem tłoka roboczego cylinder ma głowicę do której zamocowany jest korpus osadzony przesuwnie w drugim wycięciu.

Następne korzyści uzyskuje się, jeśli tłoczysko siłownika jest ułożyskowane w pierwszym łożysku ślizgowym oraz w drugim łożysku ślizgowym, przy czym pierwsze łożysko ślizgowe jest zamocowane w korpusie cylindra zaś drugie łożysko ślizgowe jest przesuwnie osadzone w pierwszym wycięciu.

Dalsze korzyści uzyskuje się, jeśli siłownik wewnątrz cylindra na tłoczysku ma zamocowany tłok, a po jednej stronie tego tłoka, wewnątrz cylindra jest osadzona membranowa sprężyna elastomerowa współosiowa z tłoczyskiem, a po przeciwnej stronie tłoka wewnątrz cylindra osadzone są ułożone naprzemiennie pierścieniowe wkładki elastomerowe pierwsze oraz pierścieniowe wkładki elastomerowe drugie współosiowe z tłoczyskiem, przy czym wkładki elastomerowe drugie są z materiału o większej sztywności niż wkładki elastomerowe pierwsze.

Kolejne korzyści uzyskiwane są, jeżeli wkładki elastomerowe pierwsze oraz wkładki elastomerowe drugie siłownika, mają trapezowy przekrój poprzeczny a średnica wewnętrzna wkładek elastomerowych pierwszych jest mniejsza od średnicy wewnętrznej wkładek elastomerowych drugich o wartość bi.

Ograniczenia siłowników pneumatycznych oraz hydraulicznych wyposażonych w różnego rodzaju sprężyny metalowe, a także znanych siłowników mechanicznych zostały wyeliminowane w przedmiotowym wynalazku przez zastosowanie tłoczyska napędzanego mechanicznie silnikiem hydraulicznym, z jednoczesnym ruchem poprzeczno-wzdłużnym wymuszonym odkształceniem wkładek elastomerowych. Jednym z zastosowań przedmiotu zgłoszenia jest aplikacja doglebowa zrzezów w sadzarce do wikliny, w której zrzezy umieszcza się w pionowych rurach dozujących, które są częścią pasa łańcuchowego. Łańcuch przemieszcza się ze stałą prędkością, a zrzezy umieszczone w rurach dozujących są wciskane w glebę za pomocą tłoka roboczego. Zadanie to wymaga stosunkowo szybkiego wciskania zrzezu w glebę z jednoczesnym przemieszczaniem poprzecznym tłoczyska siłownika. Ponadto proponowany zespół sterujący siłownikiem zapewnia bardzo szybki powrót cylindra do pozycji wyjściowej, czego nie zapewniają siłowniki hydrauliczne i pneumatyczne podwójnego działania o dużej bezwładności układu.

Siłownik mechaniczny z zespołem sterującym według wynalazku w przykładzie wykonania został bliżej wyjaśniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia siłownik w widoku od drugiego wycięcia, fig. 2 - w przekroju poprzecznym, fig. 3 - w przekroju poprzecznym z poglądowo pokazanym siłownikiem w krańcowym położeniu, fig. 4 i 5 - fragment cylindra z pierścieniowymi wkładkami elastomerowymi w półwidoku-półprzekroju odpowiednio w stanie nieobciążonym i obciążonym.

Siłownik 1 mechaniczny z zespołem sterującym według wynalazku w przykładzie wykonania ma obudowę 2 zawierającą pierwsze podłużne wycięcie 3a oraz drugie podłużne wycięcie 3b. Siłownik 1 jest zamontowany wewnątrz tej obudowy 2 oraz ma pierwszy pierścień łożyskujący 4 i drugi pierścień łożyskujący 5, które są zamontowane na obwodzie jego cylindra 6 za pomocą pierwszych śrub 7. Pierwszy pierścień łożyskujący 4 jest osadzony przesuwnie w prowadnicy ślizgowej pierwszej 8 zamocowanej wewnątrz obudowy 2 prostopadle do osi siłownika 1, zaś pierścień łożyskujący drugi 5 jest osadzony w prowadnicy ślizgowej drugiej 9 równoległej do prowadnicy ślizgowej pierwszej 8. Tłoczysko 10 siłownika 1 ma po jednej stronie nacięte, wzdłuż swojej osi, uzębienie 11 współpracujące z kołem zębatym 12 podłączonym do silnika 13 hydraulicznego zasilanego przewodami ciśnieniowymi 14. Koło zębate 12 jest podłączone do silnika 13 poprzez sprzęgło przeciążeniowe 15 i sprężynę 16. Cylinder 6 ma głowicę 17, do której zamocowany jest korpus 18, do którego za pomocą drugich śrub 19 jest podłączony silnik 13. Korpus 18 cylindra 6, jest przesuwnie osadzony w drugim wycięciu 3b. Tłoczysko 10 siłownika 1 jest ułożyskowane w pierwszym łożysku ślizgowym 20 oraz w drugim łożysku ślizgowym 21, przy czym pierwsze łożysko ślizgowe 20 jest zamocowane w korpusie 18 cylindra 6, a drugie łożysko ślizgowe 21 jest zamocowane w obudowie 2 po stronie przeciwnej względem pierwszego łożyska ślizgowego 21, poprzez pierwszą obudowę łożyskową 22 za pomocą trzecich śrub 23 oraz jest przesuwnie osadzone w pierwszym wycięciu 3a. Wewnątrz swojego cylindra 6 do tłoczyska 10 siłownika 1 jest zamocowany tłok 24. Pomiędzy tłokiem 24 a głowicą 17 znajduje się membranowa sprężyna elastomerowa 25 wzmocniona na swojej zewnętrznej oraz wewnętrznej powierzchni tkaniną wzmacniającą. Do tłoka 24 od strony przeciwnej względem sprężyny elastomerowej 25 zamocowany jest tłok roboczy 26. Wewnątrz cylindra 6 po stronie przeciwnej względem sprężyny elastomerowej 25, są rozmieszczone naprzemiennie dookoła tłoka roboczego 26 oraz współosiowo z tym tłokiem roboczym 26, pierścieniowe wkładki elastomerowe pierwsze 27 oraz pierścieniowe wkładki elastomerowe drugie 28 o przekroju trapezowym, i różnych właściwościach mechanicznych. Średnica wewnętrzna wkładek elastomerowych pierwszych 27 jest mniejsza o wartość bi od średnicy wkładek elastomerowych drugich 28, zaś wkładki elastomerowe drugie 28, są wykonane z materiału o większej sztywności niż wkładki elastomerowej pierwsze 27, co pozwala na uniknięcie ich wyboczania wewnątrz cylindra 6, dzięki zapewnieniu docisku ich zewnętrznej powierzchni do wewnętrznej powierzchni cylindra 6. Na zewnętrznej powierzchni cylindra 6 jest osadzony pierścień 29 usytuowany w połowie wysokości cylindra 6, za pomocą pierścienia dystansowego pierwszego 30 oraz pierścienia dystansowego drugiego 31. Wewnątrz obudowy 2 znajduje się sprężyna pozioma 32 prostopadła do osi cylindra 6. Sprężyna pozioma 32 jest osadzona na prowadnicy prętowej 33. Pierścień 29 od strony prowadnicy prętowej 33 oraz sprężyny poziomej 32 ma płaską powierzchnię, z którą prostopadłe połączona jest prowadnica prętowa 33 na jednym końcu. Na swoim swobodnym końcu prowadnica prętowa 33 jest ułożyskowana w otworze przelotowym obudowy 2 za pomocą trzeciego łożyska ślizgowego 34 zamocowanego do obudowy za pomocą czwartych śrub 35 oraz drugiej obudowy łożyskowej 36.

W obudowie 2 od strony ułożyskowania prowadnicy prętowej 33 znajduje się czujnik 37 położenia krańcowego cylindra 6 siłownika 1. Na pierwszym wycięciu 3a jest zamocowana pierwsza kurtyna harmonijkowa 38a, zaś na drugim wycięciu 3b jest zamocowana druga kurtyna harmonijkowa 38b, do ochrony wnętrza obudowy 2 przed zanieczyszczeniami zewnętrznymi. Silnik 13 jest sterowany poprzez połączony z nim przewodami ciśnieniowymi 14 układ sterowania 39 sprzężony z czujnikiem 37. Układ sterowania 39 zasilany jest poprzez przewody ciśnieniowe 14 z układu hydraulicznego ciągnika rolniczego.

Zasada działania siłownika mechanicznego z zespołem sterowania według wynalazku została omówiona w przykładowym zastosowaniu do umieszczania zrzezów 40 w glebie za pomocą sadzarki do wierzby, w której zrzezy 40 umieszcza się w pionowych rurach 41 dozujących, które są częścią pasa łańcuchowego 42. Pas łańcuchowy 42 przemieszcza się ze stałą prędkością a zrzezy 40 umieszczone w rurach 41 dozujących są wciskane w glebę za pomocą tłoka roboczego 26. Obudowa 2 siłownika 1 przemieszcza się, względem podłoża, ruchem jednostajnym z prędkością vi, jednocześnie pas łańcuchowy 42 z rozmieszczonymi cyklicznie rurami 41, w których umieszczone są zrzezy 40 przemieszcza się w kierunku przeciwnym z prędkością V2. Prędkość V3 przemieszczania cylindra 6 siłownika 1 względem obudowy 2 wymuszona jest przesuwem pasa łańcuchowego 42, w którego rurze 41 znajduje się tłok roboczy 26, dzięki czemu V3=V2. W trakcie ruchu obudowy 2 siłownika 1 względem gleby, zrzez 40 jest wciskany z prędkością V4 za pomocą tłoka roboczego 26 w wyniku przesuwu tłoczyska 10 siłownika 1 wywołanego ruchem obrotowym koła zębatego 12 napędzanego silnikiem 13 hydraulicznym poprzez sprzęgło przeciążeniowe 15 i sprężynę 16. W tym samym czasie umieszczone na przemian w cylindrze 6 siłownika 1 pierścieniowe wkładki elastomerowe 27 i 28 o przekroju trapezowym i różnej charakterystyce materiałowej gromadzą energię potencjalną pod wpływem ich ściskania. Jednocześnie, gdy wkładki elastomerowe 27 i 28 podlegają ściskaniu, membranowa sprężyna elastomerowa 25 wydłuża się, uzyskując długość swobodną w chwili, gdy tłok 24 osiąga dolne martwe położenie.

W trakcie drogi ai jaką pokonuje obudowa 2 siłownika 1 w czasie t zrzez 40 zostaje umieszczony w glebie tak aby uzyskać pożądaną wysokość wi wystawania zrzezu 40 ponad glebę. Po przejściu cylindra 6 siłownika 1 do skrajnego położenia, sprężyna pozioma 32 oddaje zmagazynowaną energię potencjalną powodując bardzo szybki powrót cylindra 6 siłownika 1, a wkładki elastomerowe 27 i 28 rozprężając się w sposób dynamiczny przemieszczają tłok roboczy 26 wraz z tłokiem 24 i tłoczyskiem 10 siłownika 1 do góry z prędkością V6 inicjując rozpoczęcie cyklu umieszczania kolejnego zrzezu 40 w glebie. W czasie rozprężenia wkładek elastomerowych 27 i 28 sprężyna elastomerowa 25 podlega ściskaniu i akumuluje energię potencjalną amortyzując nich tłoka 24 w cylindrze 6 siłownika 1.

Claims (13)

1. Siłownik mechaniczny z zespołem sterującym, zawierający cylinder, tłoczysko, tłok oraz tłok roboczy, znamienny tym, że jest przesuwnie zamocowany w obudowie (2) zawierającej pierwsze wycięcie (3a) oraz drugie wycięcie (3b) umiejscowione po przeciwnych stronach tej obudowy (2) oraz prostopadłe do osi siłownika (1), przy czym siłownik (1) od strony jego tłoka roboczego (26) jest przesuwnie osadzony w pierwszym wycięciu (3a), a jego tłok roboczy (26) jest ułożyskowany w tym pierwszym wycięciu (3a), a po stronie przeciwnej względem tłoka roboczego (26) siłownik (1) jest przesuwnie osadzony w drugim wycięciu (3b).

2. Siłownik według zastrz. 1, znamienny tym, że wewnątrz jego obudowy (2) pomiędzy pierwszym wycięciem (3a) a drugim wycięciem (3b) zamocowana jest prowadnica liniowa pierwsza (8) oraz prowadnica liniowa druga (9), przy czym prowadnica liniowa pierwsza (8) jest od strony pierwszego wycięcia (3a) a prowadnica liniowa druga (9) jest od strony drugiego wycięcia (3b), a siłownik (1) jest przesuwnie osadzony w tych prowadnicach za pomocą pierwszego pierścienia łożyskującego (4) zamocowanego na obwodzie cylindra (6) siłownika (1) od strony pierwszego wycięcia (3a) oraz ułożyskowanego w prowadnicy ślizgowej pierwszej (8) oraz za pomocą drugiego pierścienia łożyskującego (9) zamocowanego na obwodzie cylindra (6) od strony drugiego wycięcia (3b) i ułożyskowanego w prowadnicy ślizgowej drugiej (9).

3. Siłownik według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że wewnątrz jego obudowy (2) jest sprężyna pozioma (32) prostopadła do osi siłownika (1) oraz umiejscowiona pomiędzy pierwszym wycięciem (3a) a drugim wycięciem (3b), przy czym sprężyna pozioma (32) na jednym swoim końcu jest dociśnięta do cylindra (6) w jego środkowej części, a na drugim końcu jest dociśnięta do ścianki obudowy (2).

4. Siłownik według zastrz. 3, znamienny tym, że ma prowadnicę prętową (33), która na jednym swoim końcu jest zamocowana prostopadle do cylindra (6) w jego środkowej części, a na drugim końcu jest ułożyskowana w otworze przelotowym w obudowie (2) za pomocą trzeciego łożyska ślizgowego (34), zaś sprężyna pozioma (32) jest osadzona na tej prowadnicy prętowej (33).

5. Siłownik według jednego z zastrz. od 1 do 4, znamienny tym, że ma silnik (13) do którego jest podłączone koło zębate (12), a tłoczysko (10) siłownika (1) ma wzdłuż swojej osi uzębienie (11), które jest zazębione z tym kołem zębatym (12).

6. Siłownik według zastrz. 5, znamienny tym, że jego silnik (13) jest hydrauliczny i jest zasilany poprzez przewody ciśnieniowe (14) a koło zębate (12) jest do niego podłączone poprzez sprzęgło przeciążeniowe (15).

7. Siłownik według zastrz. 6, znamienny tym, że wewnątrz obudowy (2) ma zamontowany czujnik (37) krańcowego położenia siłownika (1) w wycięciach (3a i 3b).

8. Siłownik według zastrz. 7, znamienny tym, że ma układ sterowania (39) sprzężony z czujnikiem (37), a jego silnik (13) jest sterowany z tego układu sterowania (39) i jest do niego podłączony przewodami hydraulicznymi (14).

9. Siłownik według jednego z zastrz. od 1 do 8, znamienny tym, że ma pierwszą kurtynę harmonijkową (38a) zamocowaną na pierwszym wycięciu (3a) oraz drugą kurtynę harmonijkową (38b) zamocowaną na drugim wycięciu (3b).

10. Siłownik według jednego z zastrz. od 1 do 9, znamienny tym, że od strony przeciwnej względem tłoka roboczego (26) cylinder (6) ma głowicę (17) do której zamocowany jest korpus (18) osadzony przesuwnie w drugim wycięciu (3b).

11. Siłownik według zastrz. 10, znamienny tym, że jego tłoczysko (10) jest ułożyskowane w pierwszym łożysku ślizgowym (20) oraz w drugim łożysku ślizgowym (21), przy czym pierwsze łożysko ślizgowe (20) jest zamocowane w korpusie (18) cylindra (6) zaś drugie łożysko ślizgowe (21) jest przesuwnie osadzone w pierwszym wycięciu (3a).

12. Siłownik według jednego z zastrz. od 1 do 11, znamienny tym, że wewnątrz jego cylindra (6) na tłoczysku (10) ma zamocowany tłok (24) a po jednej stronie tego tłoka (24), wewnątrz cylindra (6) jest osadzona membranowa sprężyna elastomerowa (25) współosiowa z tłoczyskiem (10), a po przeciwnej stronie tłoka (24) wewnątrz cylindra (6) osadzone są ułożone naprzemiennie pierścieniowe wkładki elastomerowe pierwsze (27) oraz pierścieniowe wkładki elastomerowe drugie (28) współosiowe z tłoczyskiem (10), przy czym wkładki elastomerowe drugie (28) są z materiału o większej sztywności niż wkładki elastomerowe pierwsze (27).

13. Siłownik według zastrz. 12, znamienny tym, że wkładki elastomerowe pierwsze (27) oraz wkładki elastomerowe drugie (28) mają trapezowy przekrój poprzeczny a średnica wewnętrzna wkładek elastomerowych pierwszych (27) jest mniejsza od średnicy wewnętrznej wkładek elastomerowych drugich (28) o wartość bi.