ПОЗИЦИОННЫЙ ПРИВОД Российский патент 1998 года по МПК F15B11/12 F15B15/00 

Изобретение относится к прикладной механике, конкретнее к поршневым механизмам, и предназначено для использования в различных областях техники, например, в робототехнике в качестве позиционного привода.

Известен поршневой механизм, содержащий цилиндр и проходной поршень с продольными отверстиями [1].

Известен электромагнитный объемный насос, содержащий индуктор, охватывающий цилиндр с размещенным в нем поршнем [2].

Наиболее близким по технической сущности является известный позиционный привод, содержащий корпус, установленный в нем с образованием рабочих полостей поршень с продольным каналом для сообщения рабочих полостей, снабженный генератором механических колебаний и источником поперечного перемещения магнитного поля, рабочие полости заполнены магнитореологической жидкостью, а генератор снабжен мембранами, размещенными в рабочих полостях [3].

Недостаток этого привода состоит в том, что его шток совершает только прямолинейное движение, вращательных или составных движений шток совершать не может, что сужает технические функциональные возможности известного позиционного привода.

Задача изобретения - расширение технических возможностей позиционного привода.

Сущность изобретения заключается в том, что в позиционном приводе, содержащем заполненный магнитореологической жидкостью цилиндр с размещенным в нем штоком, генератор механических колебаний и источник поперечного переменного магнитного поля в виде электромагнита, установленного коаксиально цилиндру, на штоке цилиндра эксцентрично ему с возможностью изменения угла установки вне полости цилиндров шарнирно закреплен генератор механических колебаний, электромагнит снабжен прерывателем в цепи питания, на валу генератора с возможностью изменения положения относительно вала смонтирован кулачок для взаимодействия с контактами прерывателя в цепи питания электромагнита, а шток выполнен - рифленым.

Такое выполнение устройства позволяет осуществлять как прямолинейное, так и вращательное и винтовое движение штока привода, что обеспечивает расширение технических возможностей позиционного привода.

На фиг. 1 изображен позиционный привод, продольный разрез; На фиг. 2 - схема питания электромагнита; на фиг. 3 - разрез А-А фиг. 1; на фиг. 4 - 9 - варианты выполнения штока; на фиг. 10 - разрез Б-Б фиг. 9.

Позиционный привод содержит цилиндр 1, заполненный магнитореологической жидкостью 2. В корпусе установлен шток 3. В обхват цилиндров (коаксиально ему) смонтирован электромагнит 4 (источник поперечного переменного магнитного поля). Вне полости цилиндра 1 шарнирно на штоке 3 смонтирован вибратор 5, при этом роль шарнира играют подшипники 6, ось 7 которых лежит в плоскости 8 вращения дебаласного груза 9 вибратора 5. Вибратор установлен на платформе 10, которая может поворачиваться в подшипниках 6 и фиксироваться в нужном положении фиксатором 11. (например, в виде нажимного винта). На валу 12 вибратора 5 с возможностью изменения положения относительно вала смонтирован кулачок 13, положение которого фиксируется с помощью гайки 14, на платформе 10 установлен прерыватель 15, контакты которого принадлежат цепи питания 16 электромагнита 4.

Различные варианты исполнения штока 3 позиционного привода показаны на фиг. 4 - 10. Шток целесообразно выполнять рифленым, причем роль рифов могут выполнять продольные ребра 17 (фиг. 4), спиральные ребра 18 (фиг. 5), стержни 19 (фиг. 6), круговые ребра 20 (фиг. 7), сетка канавок 21 (фиг. 8), круговые сектора 22 (фиг. 9).

Электромагнит 4 размещен по всей длине цилиндра 1 неподвижно относительно него.

Работает позиционный привод следующим образом.

При вращении вала 12 вибратор 5 кулачка 13 периодически воздействует на контакты прерывателя 15, замыкая или размыкая их, и соответственно этому подается либо прекращается подача питания (напряжения) на электромагнит 4.

При подаче напряжения на электромагнит 4 возникает магнитное поле, под влиянием которого магнитореологическая жидкость 2 отвердевает и делает невозможным в этот момент перемещение штока 3.

При прекращении подачи напряжения на электромагнит 4 электромагнитное поле исчезает, магнитореологическая жидкость 2 восстанавливает свойства, присущие жидкости (текучесть), и шток 3 перемещается в том или ином направлении под воздействием центробежной силы, развиваемой дебалансным вибратором (в случае использования генератора механических колебаний иной конструкции - под воздействием иных инерционных сил). Продолжительность движения и его направление зависят от профиля кулачка 13 и угла ϕ между плоскостью 8 вращения дебалансного груза 9 и осью штока 3. При ϕ = 0^o или ϕ = 180^o совершается только осевое (продольное) движение штока 3. При ϕ = 90^o шток 3 совершает только вращательное движение. При остальных значениях угла шток 3 совершает винтовое движение. Шаг винтового движения зависит от конкретного значения угла.

Для реверсирования движения необходимо переустановить кулачок 13 на валу 12, повернув его относительно вала на 180^o.

При необходимости изменение угла ϕ , а также изменение взаимного положения кулачка и вала вибратора или кулачка и контактов прерывателя могут осуществляться дистанционно введением в установку соответствующих исполнительных механизмов.

Использование: в прикладной механике. Сущность изобретения: привод содержит заполненный магнитореологической жидкостью 2 цилиндр 1 с размещенным в нем штоком 3, генератор 5 механических колебаний и источник поперечного переменного магнитного поля в виде электромагнита 4. На штоке 3 вне полости цилиндра с возможностью изменения угла установки шарнирно закреплен генератор механических колебаний, электромагнит 4 снабжен прерывателем в цепи питания, а на валу генератора 5 с возможностью изменения положения относительно его вала 12 смонтирован кулачок 13 для взаимодействия с контактами прерывателя 15 в цепи питания электромагнита. 1 з.п.ф-лы, 10 ил.

1. Позиционный привод, содержащий заполненный магнитореологической жидкостью цилиндр с размещенным в нем штоком, генератор механических колебаний и источник поперечного переменного магнитного поля в виде электромагнита, установленный коаксиально цилиндру, отличающийся тем, что на штоке вне полости цилиндра с возможностью изменения угла установки шарнирно закреплен генератор механических колебаний, электромагнит снабжен прерывателем в цепи питания, а на валу генератора с возможностью изменения положения относительно вала смонтирован кулачок для взаимодействия с контактами прерывателя в цепи питания электромагнита. 2. Привод по п.1, отличающийся тем, что шток выполнен рифленым.