ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ НА ОСНОВЕ ВОЛНОВОЙ ПЕРЕДАЧИ Российский патент 2005 года по МПК F16H25/00 F16H25/06 

Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для преобразования вращательного движения управляющего двигателя в поступательное движение выходного вала.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является исполнительный механизм на основе волновой передачи (авторское свидетельство №1352116 - прототип), содержащий корпус, в котором расположен ведущий вал, соединенный с волнообразователем, гибкое колесо, жесткое колесо, выполненное в виде двух выходных звеньев, опорного устройства, выполненного в виде шариков, расположенных в направляющих канавках корпуса и выходного звена.

Данный механизм позволяет преобразовывать вращательное движение в поступательное выходных звеньев, расположенных соосно с осью вращения ведущего вала и при этом оба выходных звена совершают однонаправленное движение.

Недостатком прототипа являются увеличенные габариты выходных звеньев и невозможность их совершать разнонаправленное движение.

Целью данной разработки является расширение функциональных возможностей исполнительного механизма.

Цель достигается тем, что в исполнительном механизме на основе волновой передачи, содержащем корпус, в котором расположен ведущий вал, соединенный с волнообразователем, гибкое колесо, жесткое колесо, выполненное в виде двух выходных звеньев, опорного устройства, выполненного в виде шариков, расположенных в направляющих канавках корпуса и выходного звена, выходные звенья выполнены в виде плоских пластин с торцевой волновой поверхностью, ортогональной оси вращения двигателя, волнообразователь выполнен торцевым, гибкое колесо выполнено в виде неподвижного сепаратора, в отверстиях которого расположены равномерно по окружности шарики.

Волнообразователь может быть выполнен в виде водила с закрепленными на нем диаметрально расположенными роликами, оси которых перпендикулярны оси вращения волнообразователя, и шайбы, установленной на шарнире между роликами и шариками сепаратора.

Волнообразователь может быть выполнен в виде блока цилиндров, закрепленного в корпусе с плунжерами, расположенными аксиально, и шайбы, установленной на шарнире между роликами и шариками сепаратора.

Волнообразователь может быть выполнен в виде блока электромагнитных толкателей, расположенных аксиально, и шайбы, установленной на шарнире между роликами и шариками сепаратора.

На фиг1. представлен вид сверху исполнительного механизма с кулачковым волнообразователем.

На фиг.2 - вид сбоку исполнительного механизма с кулачковым волнообразователем.

На фиг.3 - поперечный разрез исполнительного механизма с кулачковым волнообразователем.

На фиг.4 - поперечный разрез исполнительного механизма с роликовым волнообразователем.

На фиг.5 - поперечный разрез исполнительного механизма с плунжерным волнообразователем.

На фиг.6 - поперечный разрез механизма с электромагнитным волнообразователем.

Исполнительный механизм содержит управляющий многооборотный электродвигатель 1, закрепленный на крышке корпуса 2 при помощи фланцевого соединения. Крышка корпуса 2 представляет собой пластину с центрирующим выступом. На выходном валу двигателя закреплен кулачковый волнообразователь 3, он выполнен в виде диска с волновой торцевой поверхностью. Волновая поверхность волнообразователя направлена к сепаратору 4. Сепаратор 4 выполнен в виде диска с аксиальными отверстиями, равномерно расположенными по всей его окружности. Сепаратор жестко закреплен в корпусе 5, опираясь на выступ в корпусе поверхностью, обращенной к волнообразователю, толщина пластины сепаратора определяется при этом диаметром шариков 6, для обеспечения максимального хода. Шарики 6 сепаратора определяют нагрузочную способность исполнительно механизма. Сепаратор обеспечивает возможность перемещения шариков аксиально оси вращения волнообразователя. Выходные звенья выполнены в виде пластин с волновой поверхностью, обращенной к волнообразователю. Выходные звенья расположены перпендикулярно оси вращения волнообразователя и параллельно друг другу. Шарики, расположенные в отверстиях сепаратора, являются также опорами качения выходных звеньев 7 и 8, предотвращая их перемещение в поперечной плоскости. Волновой поверхностью выходные звенья опираются на шарики 6, противоположной торцевой поверхностью опираются на шарики 9, служащие опорой качения. Шарики 9 расположены с одной стороны в лунках корпуса 5, равномерно распределенных и параллельных оси движения выходных звеньев, с другой стороны шарики 9 расположены в параллельных направлению движения выходных звеньев канавках выходных звеньев.

Волнообразователь может быть выполнен роликовым. Ролики 10 закреплены диаметрально на водиле 11, которое в свою очередь соединено жестко с валом двигателя. Шайба 12 закреплена в шаровом шарнире 13. Шайба представляет собой круглую пластину, одной плоскостью касающуюся шариков 6, сепаратора 4, а другой - роликов 10.

Волнообразователь может быть выполнен плунжерным, в котором шайба 12 закреплена в корпусе на шаровом шарнире 13, контактирует с плунжерами 14, расположенными равномерно по окружности в корпусе плунжерного волнообразователя 15, снабженном каналами подачи рабочей жидкости к плунжерам от распределителя 16, закрепленного на валу двигателя. Распределитель представляет собой диск с проточками и отверстиями для соединения с гидромагистралью через штуцеры 17, закрепленные в корпусе.

Волнообразователь может быть выполнен электромагнитным, в котором шайба 12 контактирует с магнитными толкателями 18, с обмотками 19, расположенными по окружности в корпусе 2, обмотки 19 подключены к коммутирующему устройству 20.

Исполнительный механизм на основе волновой передачи работает следующим образом: вращение вала двигателя передается волнообразователю 3, который в свою очередь волновой поверхностью заставляет шарики 6 совершать возвратно-поступательные волновые движения в отверстиях сепаратора 4, шарики, надавливая на волнистую поверхность выходных пластин 7 и 8, заставляют их перемещаться в разные стороны, перпендикулярно оси вращения двигателя.

В исполнительном механизме с роликовым волнообразователем вращение водила 11 заставляет ролики 10 наклонять шайбу 12, которая в свою очередь волновой поверхностью заставляет шарики 6 совершать возвратно-поступательные движения в отверстиях сепаратора 4, шарики, надавливая на волнистую поверхность выходных пластин 7 и 8, заставляют их перемещаться в разные стороны, перпендикулярно оси вращения двигателя.

В исполнительном механизме с плунжерным (пневматическим) волнообразователем вращение распределительного диска 16 приводит к изменению направления потока рабочей жидкости, плунжеры 14, находящиеся в магистрали нагнетания, поворачивают шайбу 12, которая в свою очередь заставляет шарики 6 совершать возвратно-поступательные движения в отверстиях сепаратора 4, шарики, надавливая на волнистую поверхность выходных пластин 7 и 8, заставляют их перемещаться в разные стороны, перпендикулярно оси вращения двигателя.

В исполнительном механизме с электромагнитным волнообразователем сигналы с коммутирующего устройства 20 поступают на обмотки 19 толкателей 18, и они совершают возвратно-поступательное движение, наклоняя шайбу 12, которая в свою очередь заставляет шарики 6 совершать возвратно-поступательные движения в отверстиях сепаратора 4, шарики, надавливая на волнистую поверхность выходных пластин 7 и 8, заставляют их перемещаться в разные стороны, перпендикулярно оси вращения двигателя.

Выполнение жесткого колеса в виде двух выходных звеньев, размещенных в шариковом опорном устройстве с возможностью движения их в плоскости, перпендикулярной оси двигателя, и выполнение выходных звеньев с волновыми поверхностями, на которые воздействует волнообразователь через гибкое колесо, выполненное в виде шариков, размещенных в неподвижном сепараторе, позволило обеспечить движение выходного вала перпендикулярно оси многооборотного управляющего двигателя. При этом использование кулачкового волнообразователя позволяет обеспечить высокую жесткость и простоту конструкции. Использование роликового волнообразователя позволяет обеспечить лучшие динамические характеристики за счет уменьшения момента инерции вращающихся частей. Использование гидравлического или пневматического волнообразователя с маломощным управляющим двигателем позволяет увеличить нагрузочную способность, уменьшить мощность на управление и обеспечивать как линейное, так и шаговое управление, путем использования маломощных шаговых двигателей. При этом число шариков и плунжеров (толкателей) определяет нагрузочную способность механизма.

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для преобразования вращательного движения управляющего двигателя в поступательное движение выходного вала. Исполнительный механизм содержит корпус 5, ведущий вал, соединенный с волнообразователем 3, гибкое колесо, жесткое колесо, выполненное в виде двух выходных звеньев 7 и 8, опорное устройство, выполненное в виде шариков 9, расположенных в направляющих канавках корпуса 5 и выходного звена. Выходные звенья 7 и 8 выполнены в виде плоских пластин с торцевой волновой поверхностью, ортогональной оси вращения двигателя. Волнообразователь 3 выполнен торцевым и может быть выполнен роликовым, или плунжерным, или электромагнитным. Гибкое колесо выполнено в виде неподвижного сепаратора 4, в аксиальных отверстиях которого расположены равномерно по окружности шарики 6. Технический результат - расширение функциональных возможностей механизма путем обеспечения движения выходного звена перпендикулярно оси вращения двигателя, повышение нагрузочной способности, жесткости, уменьшение момента инерции вращающихся частей. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Исполнительный механизм на основе волновой передачи, содержащий корпус, в котором расположен ведущий вал, соединенный с волнообразователем, гибкое колесо, жесткое колесо, выполненное в виде двух выходных звеньев, опорное устройство, выполненное в виде шариков, расположенных в направляющих канавках корпуса и выходного звена, отличающийся тем, что выходные звенья выполнены в виде плоских пластин с торцевой волновой поверхностью, ортогональной оси вращения двигателя, волнообразователь выполнен торцевым, гибкое колесо выполнено в виде неподвижного сепаратора, в аксиальных отверстиях которого расположены равномерно по окружности шарики.2. Исполнительный механизм на основе волновой передачи по п.1, отличающийся тем, что волнообразователь выполнен в виде водила с закрепленными на нем диаметрально расположенными роликами, оси которых перпендикулярны оси вращения волнообразователя, и шайбы, установленной на шарнире между роликами и шариками сепаратора.3. Исполнительный механизм на основе волновой передачи по п.1, отличающийся тем, что волнообразователь выполнен в виде блока цилиндров с распределителем, закрепленного в корпусе, с плунжерами, расположенными аксиально, и шайбы, установленной на шарнире между роликами и шариками сепаратора.4. Исполнительный механизм на основе волновой передачи по п.1, отличающийся тем, что волнообразователь выполнен в виде блока электромагнитных толкателей, расположенных аксиально, и шайбы, установленной на шарнире между роликами и шариками сепаратора.