ШАРОВАЯ ОПОРА Российский патент 1996 года по МПК F16C29/04 F16C39/04 B65G15/62 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к шаровой опоре, обеспечивающей транспортирование во всех направлениях хрупкого листового материала, а также других подобных грузов, имеющих кривизну поверхностного слоя.

Известна шаровая опора, предназначенная для перемещения плоских грузов во всех направлениях, состоящая из опорного шара, опирающегося на слой шариков меньшего диаметра, расположенных в рабочей зоне (1).

Известна конструкция шаровой опоры, в которой уменьшение трения между опорным шаром и подпятником осуществляется за счет воздушной подушки, создаваемой воздухонакапливающим оборудованием (2).

Однако такая конструкция, практически обеспечивая отсутствие трения между опорным шаром и ложем, выполненным в виде сферического подпятника, не создает воздушного амортизатора для вертикального перемещения опорного шара, воспринимающего кривизну перемещаемого груза, так как шар при подаче под него воздуха отрывается от ложа на расстояние всего от нескольких сотых до нескольких десятых миллиметра, в зависимости от массы транспортируемого груза.

Известна шаровая опора, содержащая опорный шар и наполненную воздухом полость с воздухонакапливающим оборудованием для смазки и вертикального перемещения опорного шара, а также подвижную крышку, взаимодействующую с поверхностью шара (3).

Недостатком известной опоры является сложность конструкции ввиду наличия под опорным шаром сферической поверхности с целью создания тонкого слоя воздуха для воздушной смазки и повышенных в связи с этим требований как к геометрии шара, так и к геометрии сферической поверхности. Кроме того, для обеспечения равномерного распределения нагрузки на опору от перемещающегося груза в совокупном использовании ее с другими аналогичными опорами, на каждой опоре выполнен дополнительный механизм в виде мембраны и система цилиндрических деталей, обеспечивающая вертикальное перемещение опорного шара.

Изобретение имеет целью упрощение конструкции шаровой опоры при более равномерном распределении нагрузки на нее от перемещающегося груза.

Это достигается тем, что в шаровой опоре, содержащей опорный шар, расположенный в вертикальном цилиндре с дном и внутренней боковой направляющей поверхностью, замкнутую полость переменного объема с каналом для подвода воздуха под давлением и подвижную крышку, установленную на шаре для защиты от грязи, шар установлен в контакте с внутренней боковой направляющей поверхностью цилиндра, центр его во взвешенном состоянии расположен на уровне верхней кромки указанной поверхности, замкнутая полость переменного объема образована поверхностью шара, внутренней боковой направляющей поверхностью цилиндра и его дном, причем цилиндр установлен неподвижно.

На фиг. 1 изображена шаровая опора, вертикальный разрез; на фиг. 2 та же опора в совокупном использовании ее с другой аналогичной опорой.

Шаровая опора содержит опорный шар 1, расположенный в неподвижно установленном на плите 2 вертикальном цилиндре 3 с дном 4 и внутренней боковой направляющей поверхностью 5. Зазор между опорным шаром 1 и направляющей поверхностью 5 устанавливается минимальным, от нескольких сотых до нескольких десятых долей миллиметра с целью сведения к минимуму утечек сжатого воздуха и технологических возможностей для изготовления сопрягаемых деталей. Между поверхностью опорного шара 1, внутренней боковой направляющей поверхностью 5 цилиндра 3 и его дном 4 имеется замкнутая полость 6 переменного объема с каналом 7 для подвода воздуха под давлением. Центр опорного шара 1 во взвешенном состоянии расположен на уровне верхней кромки 8 внутренней боковой направляющей поверхности 5. На опорный шар 1 установлена подвижная крышка 9 для защиты от грязи. Пневмомагистраль 10 имеет регулятор давления 11, дроссель 12 и обратный клапан 13. Груз 14 опирается на шары 1.

От пневмомагистрали 10 через регулятор давления 11 дроссель 12 и канал 7 в замкнутую полость 6 поступает воздух под давлением. Опорный шар 1 принимает взвешенное состояние, при котором центр его располагается на уровне верхней кромки 8 внутренней боковой направляющей поверхности цилиндра. Дроссель 12 регулируется таким образом, что через него проходит только такое количество воздуха, которое компенсирует утечки через зазор между шаром 1 и внутренней боковой направляющей поверхностью 5. При выходе центра шара 1 за пределы верхней кромки 8 боковой поверхности 5 цилиндра 3, результатом чего является резкое увеличение этого зазора, расход воздуха дросселем 12 не восполняется и шар 1 занимает устойчивое верхнее положение.

Под воздействием груза 13 опорный шар 1 вдавливается в цилиндр 3, компенсируя кривизну транспортируемого груза 13 и обеспечивая равномерное нагружение нескольких шаровых опор 1, причем подъемная сила всех шаров 1 остается постоянной на всю величину их хода по вертикали (см. фиг. 2). Предельное давление груза 13, которое может выдержать шар 1, равно суммарному давлению воздуха на нижнюю поверхность шара 1. Давление воздуха устанавливается от цеховой пневмомагистрали через регулятор давления 11.

Так, например, при давлении в пневмомагистрали Р=4 кг/cм² и диаметре опорного шара d 10 см предельное давление G груза будет:

Если учесть вес самого шара, например, стального, вес которого при d 10 см составляет 4 кг, то предельное давление будет:
G 314 4 310 кг.

Уменьшая или увеличивая давление воздуха в пневмомагистрали 10 через регулятор давления 11, можно регулировать подъемную силу опоры, делая ее более чувствительной к легкому или хрупкому материалу и наоборот.

При опускании шара 1 в цилиндр 3 под давлением груза 13 объем полости под шаром 1 уменьшается и излишек воздуха через дроссель 12 передавливается в воздушную магистраль, в результате чего сохраняется подъемная сила шара 1. При малой кривизне транспортируемого груза 13 достаточно будет сжатия воздуха под шаром 1 без регулировки, при большой же кривизне скорость опускания шара 1 в цилиндр 3 может быть такой, что отверстие в дросселе 12 не обеспечит обратный поток воздуха в пневмомагистраль 10, тогда параллельно с дросселем 12 устанавливается обратный клапан 14, отрегулированный на заданное давление.

Сложность конструкции опоры в прототипе определяется наличием сферического подпятника, телескопического подъемника, состоящего из двух цилиндров с деталями, а также двух индивидуальных подводов сжатого воздуха: в пневматическую камеру с полостью переменного объема и под опорный шар для его смазки. Эти элементы, кроме подвода сжатого воздуха в предлагаемой опоре исключаются.

Кривизна транспортируемого груза, преимущественно листового материала, на практике ориентировочно будет обеспечена диаметром шара не более 100 мм.

Повышение равномерности распределения нагрузки обеспечивается за счет замены диафрагменной камеры цилиндром с дном и опорным шаром.

Опора может иметь больший ход шара, который ограничивается только радиусом шара и характеризуется постоянным усилием по всей длине вертикального перемещения опорного шара, обеспечивая более равномерную нагрузку на опоры в совокупном их использовании.

Использование: в машиностроении для транспортирования во всех направлениях хрупкого листового материала, а также других подобных грузов, имеющих кривизну поверхностного слоя. Сущность: шаровая опора содержит опорный шар, установленный в контакте с внутренней боковой направляющей поверхностью неподвижно установленного цилиндра с образованием замкнутой полости переменного объема. Центр шара во взвешенном состоянии при подаче давления в замкнутую полость расположен на уровне верхней кромки указанной поверхности. Кривизна транспортируемого груза ограничивается радиусом шара. 2 ил.

Шаровая опора, содержащая опорный шар, расположенный в вертикальном цилиндре с дном и внутренней боковой направляющей поверхностью, замкнутую полость переменного объема с каналом для подвода воздуха под давлением и подвижную крышку, установленную на шаре для защиты от грязи, отличающаяся тем, что шар установлен в контакте с внутренней боковой направляющей поверхностью цилиндра, центр его во взвешенном состоянии расположен на уровне верхней кромки поверхности, замкнутая полость переменного объема образована поверхностью шара, внутренней боковой направляющей поверхностью цилиндра и его дном, при этом цилиндр установлен неподвижно.