RU2244183C1

RU2244183C1 - Vacuum mechanical drive

Info

Publication number: RU2244183C1
Application number: RU2003113093/06A
Authority: RU
Inventors: Р.М. Салахутдинов (RU); Р.М. Салахутдинов; Ю.С. Селиванова (RU); Ю.С. Селиванова
Original assignee: Уфимский государственный авиационный технический университет
Priority date: 2003-05-05
Filing date: 2003-05-05
Publication date: 2005-01-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: .vacuum mechanical drive has flexible member made of a corrugation, driven shaft, and means for transforming movement of the intermediate link into rotation of the shaft.

EFFECT: enhanced efficiency.

3 dwg

Description

Изобретение относится к области вакуумной техники и может быть использовано для передачи прерывистого вращения механизмам и узлам, находящимся в вакуумных камерах технологических установок.The invention relates to the field of vacuum technology and can be used to transmit intermittent rotation to mechanisms and nodes located in the vacuum chambers of technological installations.

Известен механический вакуумный ввод с сильфонным уплотнением (А.С. СССР №796594, МКИ F 16 J 15/52, 1979 г.). Устройство содержит корпус, ведущий вал, на котором одета гибкая оболочка (сильфон), и ведомый вал.Known mechanical vacuum inlet with a bellows seal (AS USSR No. 796594, MKI F 16 J 15/52, 1979). The device comprises a housing, a drive shaft, on which a flexible shell (bellows) is dressed, and a driven shaft.

Недостатком является изменение давления в рабочей камере, возникающее при растяжении и сжатии гибкого элемента.The disadvantage is the change in pressure in the working chamber that occurs when the flexible element is stretched and compressed.

Известен также механический вакуумный ввод с гибким элементом, с наружной стороны которого установлены ролики (патент РФ №2175734, МКИ F 16 J 15/52, 2001 г.). Устройство содержит корпус, ведущий вал, на котором установлены ролики, ведомый вал и гибкая оболочка.A mechanical vacuum inlet with a flexible element is also known, on the outside of which rollers are installed (RF patent No. 2175734, MKI F 16 J 15/52, 2001). The device comprises a housing, a drive shaft, on which the rollers, a driven shaft and a flexible shell are mounted.

Недостатком является возможность деформации гибкой оболочки из-за создания вакуума и вследствие этого затруднение передачи вращения.The disadvantage is the possibility of deformation of the flexible shell due to the creation of a vacuum and, as a result, the difficulty of transmitting rotation.

Наиболее близким по технической сущности является механический вакуумный ввод с П-образной вилкой (А.С. СССР №1359536, МКИ F 16 J 15/52, 1987 г.). Устройство содержит шток с жестко прикрепленным средством преобразования перемещения промежуточного звена во вращательное движение ведомого вала, выполненным в виде П-образной вилки. При этом внутри вилки расположен ведомый вал. Место прохода штока через стенку вакуумного объема уплотнено гибким элементом в виде сильфона.The closest in technical essence is a mechanical vacuum inlet with a U-shaped plug (AS USSR No. 1359536, MKI F 16 J 15/52, 1987). The device comprises a rod with a rigidly attached means for converting the movement of the intermediate link into the rotational movement of the driven shaft, made in the form of a U-shaped fork. At the same time, a driven shaft is located inside the fork. The passage of the rod through the wall of the vacuum volume is sealed by a flexible element in the form of a bellows.

Недостатками являются пульсация вакуума, возможность реверса вращения ведомого вала.The disadvantages are pulsation of the vacuum, the possibility of reversing the rotation of the driven shaft.

Задача изобретения - повышение производительности вакуумных технологических установок за счет вакуумного ввода бесконтактного подвижного уплотнения, обеспечивающего прерывистое вращение манипулятора с деталями по заданному закону. Закон движения задается количеством клиньев и количеством роликов, а также внутренним кулачковым профилем полого ступенчатого цилиндра.The objective of the invention is to increase the productivity of vacuum process plants due to the vacuum input of a non-contact movable seal, providing intermittent rotation of the manipulator with parts according to a given law. The law of motion is determined by the number of wedges and the number of rollers, as well as the internal cam profile of the hollow stepped cylinder.

Поставленная задача решается тем, что вакуумный механический ввод, содержащий ведущий вал, корпус, гибкий элемент в виде первого сильфона, ведомый вал, средство преобразования движения ведущего звена в перемещение промежуточного звена, средство преобразования перемещения промежуточного звена во вращательное движение ведомого вала, первую внутреннюю втулку, отличается тем, что введены полый ступенчатый цилиндр с внутренним кулачковым профилем, также первый, второй, третий и четвертый толкатели, в которые вставлены соответственно первая, вторая, третья, четвертая внутренние втулки, соответственно входящие в первый, второй, третий, четвертый сильфоны, которые выполнены внутри первой, второй, третьей, четвертой соответственно наружных втулок, прикрепленных к корпусу, причем первый, второй, третий и четвертый толкатели соединены с первым, вторым, третьим и четвертым кронштейнами, каждый из которых соединен с соответствующим первым, вторым, третьим и четвертым клином, при этом каждый клин соответственно расположен на первой, второй, третьей и четвертой направляющих; первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый ролики через соответствующие первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый штифты соединены с двухъярусным диском и фиксированы первым кольцом и вторым кольцом, нижний ярус двухъярусного диска выполнен в виде храпового механизма и фиксирован "собачкой", при этом двухъярусный диск соединен с ведомым валом через шлицы и фиксирован стопорным кольцом, также устройство содержит диск и крышку, которые соединены между собой и с корпусом.The problem is solved in that the vacuum mechanical input containing a drive shaft, a housing, a flexible element in the form of a first bellows, a driven shaft, means for converting the movement of the drive link to the movement of the intermediate link, means for converting the movement of the intermediate link to the rotational movement of the driven shaft, the first inner sleeve , characterized in that a hollow stepped cylinder with an internal cam profile is introduced, as well as first, second, third and fourth pushers into which the first I, the second, third, fourth inner bushings, respectively, included in the first, second, third, fourth bellows, which are made inside the first, second, third, fourth respectively outer bushings attached to the housing, the first, second, third and fourth pushers connected with the first, second, third and fourth brackets, each of which is connected to the corresponding first, second, third and fourth wedge, with each wedge respectively located on the first, second, third and fourth rails; the first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth rollers through the corresponding first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth pins are connected to the two-tier disk and are fixed by the first ring and second ring, the lower tier of the two-tier disk is made in the form of a ratchet mechanism and is fixed by a “dog”, while the two-tier disk is connected to the driven shaft via splines and fixed by a locking ring, the device also contains a disk and a cover that are connected to each other and to the housing.

Устройство поясняется чертежами. На фиг.1 показан общий вид механического вакуумного ввода, на фиг.2, 3 изображены сечения, на фиг.4 изображена диаграмма движения.The device is illustrated by drawings. Figure 1 shows a General view of a mechanical vacuum inlet, figure 2, 3 shows a section, figure 4 shows a motion diagram.

Устройство содержит ведущий вал 1, на котором закреплен полый ступенчатый цилиндр 2 с внутренним кулачковым профилем. Первый толкатель 3 вставлен в первую внутреннюю втулку 4 и находится внутри первого гибкого элемента (сильфона) 5. Второй толкатель 6 вставлен во вторую внутреннюю втулку 7 и находится внутри второго сильфона 8. Третий толкатель 9 вставлен в третью внутреннюю втулку 10 и находится внутри третьего сильфона 11. Четвертый толкатель 12 вставлен в четвертую внутреннюю втулку 13 и находится внутри четвертого сильфона 14. Первый сильфон 5 находится в первой наружной втулке 15, второй сильфон 8 находится внутри второй наружной втулки 16, третий сильфон 11 находится в третей наружной втулке 17, четвертый сильфон 14 вставлен в четвертую наружную втулку 18. Первая наружная втулка 15, вторая наружная втулка 16, третья наружная втулка 17 и четвертая наружная втулка 18 прикреплены к корпусу 19. Первый толкатель 3 и третий толкатель 5 соединены с первой рамой 20, также первый толкатель 3 соединен с первым кронштейном 21, а третий толкатель 5 соединен с третьим кронштейном 22. А второй толкатель 4 и четвертый толкатель 6 - со второй рамой 23. Второй толкатель 4 соединен со вторым кронштейном 24 и четвертый толкатель 6 с четвертым кронштейном 25. Первый кронштейн 21 соединен с первым клином 26, второй кронштейн 24 соединен со вторым клином 27, третий кронштейн 22 соединен с третьим клином 28, четвертый кронштейн 25 соединен с четвертым клином 29.The device comprises a drive shaft 1, on which a hollow stepped cylinder 2 with an internal cam profile is fixed. The first pusher 3 is inserted into the first inner sleeve 4 and located inside the first flexible element (bellows) 5. The second pusher 6 is inserted into the second inner sleeve 7 and located inside the second bellows 8. The third pusher 9 is inserted into the third inner sleeve 10 and is located inside the third bellows 11. The fourth pusher 12 is inserted into the fourth inner sleeve 13 and is inside the fourth bellows 14. The first bellows 5 is in the first outer sleeve 15, the second bellows 8 is inside the second outer sleeve 16, the third bellows 11 is is in the third outer sleeve 17, the fourth bellows 14 is inserted into the fourth outer sleeve 18. The first outer sleeve 15, the second outer sleeve 16, the third outer sleeve 17 and the fourth outer sleeve 18 are attached to the housing 19. The first pusher 3 and the third pusher 5 are connected to the first frame 20, also the first pusher 3 is connected to the first bracket 21, and the third pusher 5 is connected to the third bracket 22. And the second pusher 4 and the fourth pusher 6 are connected to the second frame 23. The second pusher 4 is connected to the second bracket 24 and the fourth pusher 6 from thursday a worn bracket 25. The first bracket 21 is connected to the first wedge 26, the second bracket 24 is connected to the second wedge 27, the third bracket 22 is connected to the third wedge 28, the fourth bracket 25 is connected to the fourth wedge 29.

Первый клин 26 расположен на первой направляющей 30, второй клин 27 расположен на второй направляющей 31, третий клин 28 расположен на третьей направляющей 32 и четвертый клин 29 находится на четвертой направляющей 33. В первый ролик 34 вставлен первый штифт 35, во второй ролик 36 вставлен второй штифт 37, в третий ролик 38 вставлен третий штифт 39, в четвертый ролик 40 вставлен четвертый штифт 41, в пятый ролик 42 вставлен пятый штифт 43, в шестой ролик 44 вставлен шестой штифт 45, в седьмой ролик 46 вставлен седьмой штифт 47, в восьмой ролик 48 вставлен восьмой штифт 49 и в девятый ролик 50 вставлен девятый штифт 51. Концы первого штифта 35, второго штифта 37, третьего штифта 39, четвертого штифта 41, пятого штифта 43, шестого штифта 45, седьмого штифта 47, восьмого штифта 49, девятого штифта 51 находятся в двухъярусном диске 52 и фиксируются первым кольцом 53 и вторым кольцом 54. Нижний ярус двухъярусного диска 52 выполнен в виде храпового механизма и фиксируется "собачкой" 55. Двухъярусный диск 52 соединен в ведомым валом 56 через шлицы и фиксировано стопорным кольцом 57. Подшипник сухого трения 58 находится внутри втулки подшипника сухого трения 59, которая соединена с корпусом 19. Внутри подшипника сухого трения 58 находится втулка 60, соединенная с ведомым валом 56. Также устройство содержит шаровой подшипник сухого трения 61, в котором находится втулка 62 и втулка ведомого вала 63. Сам шаровой подшипник сухого трения 61 вставлен в диск 64 и крышку 65, которые соединены между собой и с корпусом 19.The first wedge 26 is located on the first rail 30, the second wedge 27 is located on the second rail 31, the third wedge 28 is located on the third rail 32 and the fourth wedge 29 is on the fourth rail 33. The first pin 35 is inserted into the first roller 34, and the second roller 36 is inserted the second pin 37, the third pin 39 is inserted into the third roller 38, the fourth pin 41 is inserted into the fourth roller 40, the fifth pin 43 is inserted into the fifth roller 42, the sixth pin 45 is inserted into the sixth roller 44, the seventh pin 47 is inserted into the seventh roller 46, eighth roller 48 inserted eighth pin 49 and a ninth pin 51 is inserted in the ninth roller 50. The ends of the first pin 35, the second pin 37, the third pin 39, the fourth pin 41, the fifth pin 43, the sixth pin 45, the seventh pin 47, the eighth pin 49, the ninth pin 51 are in the two-tier the disk 52 and are fixed by the first ring 53 and the second ring 54. The lower tier of the two-tier disk 52 is made in the form of a ratchet mechanism and is fixed by the "dog" 55. The two-tier disk 52 is connected in the driven shaft 56 through the splines and fixed by the locking ring 57. The dry friction bearing 58 is inside bushing dry friction ipnik 59, which is connected to the housing 19. Inside the dry friction bearing 58 there is a sleeve 60 connected to the driven shaft 56. The device also includes a dry friction ball bearing 61, in which there is a sleeve 62 and a driven shaft sleeve 63. The dry ball bearing itself friction 61 is inserted into the disk 64 and the cover 65, which are interconnected and with the housing 19.

Количество клиньев в данном механизме может быть n, в зависимости от требуемого закона вращения ведомого вала. Целесообразно использовать четное число клиньев для исключения пульсации вакуума в рабочей камере и стабилизации работы вакуумного ввода. Данная конструкция механического вакуумного ввода разработана с 2 парами клиньев, т.к. данное количество является достаточным для получения необходимых свойств вакуумного ввода.The number of wedges in this mechanism may be n, depending on the required law of rotation of the driven shaft. It is advisable to use an even number of wedges to eliminate the pulsation of the vacuum in the working chamber and to stabilize the operation of the vacuum inlet. This design of the mechanical vacuum inlet is designed with 2 pairs of wedges, as this amount is sufficient to obtain the necessary properties of the vacuum input.

Работа механического вакуумного ввода осуществляется следующим образом. Крутящий момент от ведущего вала 1 передается полому ступенчатому цилиндру 2. За счет внутреннего профиля полого ступенчатого цилиндра 2 первый толкатель 3 через первый сильфон 5 начинает двигаться поступательно к центру оси вращения полого ступенчатого цилиндра 2, также вместе с ним начинают двигаться первая рама 20 и третий толкатель 9 (третий толкатель 9 двигается поступательно от центра оси вращения полого ступенчатого цилиндра 2), первый клин 26 и третий клин 28. Первый клин 26 входит в зацепление с первым роликом 34 и за счет угла профиля клина 45° двигает первый ролик 34, который, в свою очередь, через первый штифт 35 придает вращение двухъярусному диску 52 и ведомому валу 56. В момент завершения взаимодействия внутреннего профиля полого ступенчатого цилиндра 2 и первого толкателя 3 срабатывает храповой механизм, т.е. "собачка" 55 фиксирует положение двухъярусного диска 52, исключая возможность реверса. Через угол π/2 после начала взаимодействия полого ступенчатого цилиндра 2 и первого толкателя 3 полый ступенчатый цилиндр 2 приводит в движение второй толкатель 6 вместе со второй рамой 23, четвертым толкателем 12 и вторым клином 27, четвертым клином 29. Второй клин 27, двигаясь к центру оси вращения полого ступенчатого цилиндра 2, зацепляется с третьим роликом 38 и через третий штифт 39 поворачивает двухъярусный диск 52 и ведомый вал 56. В момент завершения взаимодействия внутреннего профиля полого ступенчатого цилиндра 2 и второго толкателя 6 срабатывает храповой механизм, исключая возможность реверса. Через угол π/2 после начала взаимодействия полого ступенчатого цилиндра 2 и второго толкателя 6 полый ступенчатый цилиндр 2 приводит в движение третий толкатель 9 вместе с первой рамой 20, первым толкателем 3 и первым клином 26, третьим клином 28. Первый клин 26, двигаясь к центру оси вращения полого ступенчатого цилиндра 2, зацепляется с пятым роликом 42 и через пятый штифт 43 поворачивает двухъярусный диск 52 и ведомый вал 56. В момент завершения взаимодействия внутреннего профиля полого ступенчатого цилиндра 2 и третьего толкателя 9 срабатывает храповой механизм, исключая возможность реверса. Через угол π/2 после начала взаимодействия полого ступенчатого цилиндра 2 и третьего толкателя 9 полый ступенчатый цилиндр 2 приводит в движение четвертый толкатель 12 вместе со второй рамой 23, вторым толкателем 6 и четвертым клином 29, вторым клином 27. Четвертый клин 29, двигаясь к центру оси вращения полого ступенчатого цилиндра 2, зацепляется с седьмым роликом 46 и через седьмой штифт 47 поворачивает двухъярусный диск 52 и ведомый вал 56. В момент завершения взаимодействия полого ступенчатого цилиндра 2 и четвертого толкателя 12 срабатывает храповой механизм, исключая возможность реверса. И так, за поворот полого ступенчатого цилиндра 2 на угол 2π ведомый вал 56 поворачивается на угол 40°, исключая возможность реверса. На фиг.3 показана диаграмма 1 - зависимость движения первой рамы 20 с первым клином 26 и третьим клином 28 от угла поворота полого ступенчатого цилиндра 2 с внутренним кулачковым профилем, диаграмма 2 - зависимость движения второй рамы 23 со вторым клином 27 и четвертым клином 29 от угла поворота полого ступенчатого цилиндра 2, также диаграмма 3 - зависимость движения "собачки" 55 от угла поворота полого ступенчатого цилиндра 2 и диаграмма 4 - зависимость вращения ведомого вала 56 от угла поворота полого ступенчатого цилиндра 2.The mechanical vacuum inlet is as follows. The torque from the drive shaft 1 is transmitted to the hollow stepped cylinder 2. Due to the internal profile of the hollow stepped cylinder 2, the first pusher 3 through the first bellows 5 begins to move progressively to the center of rotation axis of the hollow stepped cylinder 2, the first frame 20 and the third also begin to move with it the pusher 9 (the third pusher 9 moves progressively from the center of the axis of rotation of the hollow stepped cylinder 2), the first wedge 26 and the third wedge 28. The first wedge 26 engages with the first roller 34 and due to the angle of the wedge profile and 45 ° is moved by the first roller 34, which, in turn, through the first pin 35 gives rotation to the two-tier disk 52 and the driven shaft 56. At the moment the interaction of the internal profile of the hollow stepped cylinder 2 and the first pusher 3 is completed, the ratchet mechanism is activated, i.e. "dog" 55 fixes the position of the two-tier disc 52, eliminating the possibility of reverse. Through the angle π / 2 after the beginning of the interaction of the hollow stepped cylinder 2 and the first pusher 3, the hollow stepped cylinder 2 drives the second pusher 6 together with the second frame 23, the fourth pusher 12 and the second wedge 27, the fourth wedge 29. The second wedge 27, moving towards the center of the axis of rotation of the hollow stepped cylinder 2, engages with the third roller 38 and through the third pin 39 rotates the two-tier disk 52 and the driven shaft 56. At the time of completion of the interaction of the internal profile of the hollow stepped cylinder 2 and the second pusher 6 The ratchet mechanism eliminates the possibility of reverse. Through the angle π / 2 after the beginning of the interaction of the hollow stepped cylinder 2 and the second pusher 6, the hollow stepped cylinder 2 drives the third pusher 9 together with the first frame 20, the first pusher 3 and the first wedge 26, the third wedge 28. The first wedge 26, moving towards the center of the axis of rotation of the hollow stepped cylinder 2, engages with the fifth roller 42 and through the fifth pin 43 rotates the two-tier disk 52 and the driven shaft 56. At the moment the interaction of the internal profile of the hollow stepped cylinder 2 and the third pusher 9 ends, snoring new mechanism, excluding the possibility of reverse. Through the angle π / 2 after the beginning of the interaction of the hollow stepped cylinder 2 and the third pusher 9, the hollow stepped cylinder 2 drives the fourth pusher 12 together with the second frame 23, the second pusher 6 and the fourth wedge 29, the second wedge 27. The fourth wedge 29, moving towards the center of the axis of rotation of the hollow stepped cylinder 2, engages with the seventh roller 46 and through the seventh pin 47 rotates the two-tier disc 52 and the driven shaft 56. When the interaction of the hollow stepped cylinder 2 and the fourth pusher 12 is complete, snoring th mechanism, excluding the possibility of reverse. And so, for the rotation of the hollow stepped cylinder 2 at an angle of 2π, the driven shaft 56 is rotated at an angle of 40 °, eliminating the possibility of reverse. Figure 3 shows the diagram 1 - the dependence of the movement of the first frame 20 with the first wedge 26 and the third wedge 28 on the angle of rotation of the hollow stepped cylinder 2 with an internal cam profile, diagram 2 - the dependence of the movement of the second frame 23 with the second wedge 27 and the fourth wedge 29 on the angle of rotation of the hollow stepped cylinder 2, also diagram 3 is the dependence of the movement of the “dog” 55 on the rotation angle of the hollow stepped cylinder 2 and diagram 4 is the dependence of the rotation of the driven shaft 56 on the angle of rotation of the hollow stepped cylinder 2.

Итак, заявляемое изобретение позволяет повысить производительность вакуумных технологических установок, что подтверждают диаграммы движения первой рамы, второй рамы и ведомого вала.So, the claimed invention allows to increase the productivity of vacuum process plants, which is confirmed by the movement diagrams of the first frame, second frame and driven shaft.

Claims

A vacuum mechanical input comprising a drive shaft, a housing, a flexible element in the form of a first bellows, a driven shaft, means for converting the movement of the driving link to the movement of the intermediate link, means for converting the movement of the intermediate link into the rotational movement of the driven shaft, the first inner sleeve, characterized in that a hollow stepped cylinder with an internal cam profile, as well as first, second, third and fourth pushers, in which the first, second, third, fourth inner and bushings, respectively, included in the first, second, third, fourth bellows, which are made inside the first, second, third, fourth, respectively, outer bushings attached to the housing, the first, second, third and fourth pushers connected to the first, second, third and the fourth brackets, each of which is connected to the corresponding first, second, third and fourth wedge, with each wedge respectively located on the first, second, third and fourth guides; the first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth rollers through the corresponding first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth pins are connected to the two-tier disk and are fixed by the first ring and second ring, the lower tier of the two-tier disk is made in the form of a ratchet mechanism and is fixed by a “dog”, while the two-tier disk is connected to the driven shaft via splines and fixed by a locking ring, the device also contains a disk and a cover that are connected to each other and to the housing.