Пневматический шаговый двигатель Советский патент 1975 года по МПК F15B15/26 F02G1/02 

Изобретение относится к устройствам автоматического управления и может быть использовано в системах пневмоавтоматики в качестве привода позиционера, ком мутирующего или задающего устройства и т. п.

Известны пневматичеакие шаговые двигатели поворотного действия, содержащие ротор, вытюлненный в виде диска с закрепленными на нем лопастями, и фиксирующий механизм с приводом. Недостатками таких двигателей являются низкая точность фиксации рабочих положений ротора и отсутствие ускоренной установки ротора в исходное положение.

Предлагаемый двигатель отличается от известных тем, что для повышения точности фиксации рабочих положений ротора по наружному диаметру диска расположены зубья, а фиксирующий механизм снабжен рычагом, подвижным в направлении, лерлендикулярном плоскости диска, и имеющим два выступа, расстояние между рабочими поверхностями которых в плоскости диска равно половине шага зубьев, а в плоскости, перпендикулярной плоскости диска, не превышает толщины последнего.

Кроме того, рычаг снабжен дополнительным выступом, смещенным относительно рабочих выступов в направлении его (Перемещения, а

диск имеет упор, что обеспечивает фиксацию ротора в исходном положении.

Иа фиг. 1 показан описываемый двигатель, разрез по оси ротора; на фиг. 2 - то же в плане; на фиг. 3 - головка рычага фиксации.

В зазоре между плитами 1 и 2 (см. фиг. 1) расположен ротор 3, выполненный в виде легкого диска с центральной осью. Зазор устанавливают при помощи прокладок таким, чтобы обеспечить гарантированный осевой люфт ротора порядка 0,03 мм. В плитах выполнены кольцевые камеры 4 и 5 с отверстиями а и б для подвода воздуха питания. По нарун ному диа.метру диска расположены зубья 6 (см. фиг. 2), служащие для его фиксации. Профиль зубьев может быть произвольным, но предпочтительным является прямоугольный. Количество зубьев определяют требуемым числом фиксированных положений за один полный оборот ротора двигателя.

Иа верхней плоскости диска расположены лопасти 7, на которые направлены два сопла 8, закрепленных при помощи кронштейнов 9 с боковых сторон плиты 1. Упор 10 (см. фиг. 1), служащий для фиксации ротора в исходном положении, расположен на периферии диска так, что его рабочая поверхность находится в одной плоскости с рабочей поверхностью одного из зубьев. Рядом с диском на оси 11 установлен рычаг 12 фиксации, колеблющийся в -плоскости, перлендикулярной плоскости диска. Головка рычага 12 (см. фиг. 3) имеет выступы в-о, фиксирующие зубья диска и упор 10. Ра;бочие поверхности выступов б и 2 смещены относительно друг друга в плоскости вращения диска на полщага его зубьев, а в перпендИКулярной плоскости на величину, несколько меньшую толщины зубьев. Выступ д расположен в одной плоскости с выступом г и смещен от него на величину, определяемую толщиной зубьев и высотой упора 10. Приводом рабочих колебаний рычага фиксации является мембранная «амера 13, на вход 14 которой подаются управляющие сигналы. Камера 15 со входом 16, отличающаяся больщей величиной рабочего хода, служит для установки ротора в исходное положение. Обе камеры являются приводами одностороннего действия, и возврат их жест1ких центров, а также рычага фиксации в исходное .положение осуществляется пружиной 17. Воздух под давлением подается в сопла 8 и во входные отверстия а и б кольцевых камер 4 и 5. При этом активное действие струй воздуха, вытекающих из сопл, создает на роторе крутящий момент, который стремится вращать его по часовой стрелке, а давление в .камерах заставляет диск ротора «всплыть в зазоре между плитами. Гарантированный осевой люфт ротора обеспечивает утечку воздуха из камер, что создает воздущную прослойку между диском и плоскостью каждой из плит, уменьшающую силы трения при его повороте. Для равномерного распределения люфта осевые силы, действующие на диск, должны быть уравновещены. При горизонтальном раоположенин диска необходимо учитывать его вес, для компенсации которого сила давления воздуха, действующая на диск со стороны камеры 5, быть больще силы, действующей со стороны камеры 4, за счет увеличения площади диска, на которую действует подведенное снизу давление В исходном положении при отсутствии управляющнх сигналов на входах 14 и 16 мембранных камер диск фиксируется выступом в рычага фиксации. При подаче сигнала управления на вход 14 камеры 13 головка рычага фиксацин поднимается вверх, выступ в освобождает зуб диска, а выступ г устанавливается в положение, при котором он может зафиксировать один из зубьев. Так как расстояние между выступами в и г в плоскости колебаний рычага меньше толщины зубьев диска, то расфиксация диска одним из выступов происходит после того, как другой выступ достигнет положения, в котором он может уже произвести фиксадию, что исключает возможность пропуска какого-либо из рабочих положений ротора без фиксации. Благодаря относительному смещению выступов в плоскости диска на полшага зубьев выступ г, занимая положение фиксации, находится во впадине между зубьями диска, что обеспечивает воз;можность поворота ротора под действием постоянно приложенного крутящего момента до упора его зуба в выступ г. При снятии сигнала со входа 14 пружина 17 возвращает рычаг фиксации в исходное .положение. При этом выступ г расфиксирует ротор, а выступ в занимает положение фиксации в промежутке между зубьями. Освобожденный ротор снова делает поворот до упора. Сигналы управления, подаваемые на вход 14, могут иметь форму либо -кратковременных импульсов, либо дискретных чередующихся сигналов «1 и «О, где «1 соответствует подаче давления, а «О - его сбросу. Команда на установку ротора в исходное положение может быть дана в любой момент работы шагового двигателя независимо от состояния входа 14 и положения ротора. При подаче сигнала на вход 16 срабатывает мембранный привод 15 и рычаг фиксации поворачивается на оси 11 так, что его выступы виг освобождают зубья диска от фиксации, а выступ д занимает положение фиксации упора 10. Освобожденный ротор поворачивается до тех пор, пока упор не остановится выступом. Фиксируемое выступом д положение не является исходным. После снятия управляющего сигнала со входа 16 рычаг фиксации под действием пружины 17 возвращается в нижнее положение, предоставляя ротору возможность дополнительного поворота в положение, фиксируемое выступом в, которое и будет для ротора двигателя исходным. Предмет изобретения 1. Пневматический щаговый двигатель, содержащий ротор, выполненный в виде диска с закрепленными на нем лопастями, и фиксирующий механиз:М с приводом, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности фиксации, по наружному диаметру диска расположены зубья, а фиксирующий механизм снабжен подвижным в направлении, перпендикулярном плоскости дпока, рычагом с двумя выступами, расстояние между рабочими поверхностями которых в плоскости диска равно половине шага зубьев, а в плоскости, перпендикулярной плоскости диска, не превышает толщины последнего, 2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что, с целью фиксации ротора в исходном положении, рычаг снабжен дополнительным выступом, смещенным относительно рабочих выступов в направлении перемещения рычага, а диск снабжен упором.

Фиг.З

J 2