Роликовое устройство, предмет мебели, содержащий роликовое устройство, и применение роликового устройства - RU2666097C2
Код документа: RU2666097C2
Чертежи
Описание
Изобретение относится к роликовому устройству, которое предназначено для встраивания вровень с поверхностью в какой-либо объект, например, предмет мебели, стенку и т.п., который требуется перемещать по полу.
Во многих случаях необходимо перемещать мебель, например, чтобы получить доступ для очистки поверхности под мебелью и позади нее. Чтобы упростить такое перемещение, предмет мебели может быть снабжен колесиками различных типов. Существуют также другие типы объектов, которые перемещаются регулярно и поэтому могут быть снабжены колесиками, которые облегчают и позволяют осуществлять перемещение. Такие объекты могут представлять собой, например, легкие перегородки которые можно перемещать, чтобы изменять внутреннюю планировку помещения. Представляется возможным также множество других случаев, когда требуется перемещать аналогичные конструктивные элементы.
Ранее заявителем было разработано роликовое устройство, раскрытое в патенте Норвегии NO 316760 В1. Роликовое устройство, раскрытое в NO 316760 В1, содержит цилиндрическую втулку, которая устанавливается, например, в ножке предмета мебели, и поршень, который установлен с возможностью перемещения в указанной цилиндрической втулке. К поршню прикреплено шарообразное или сферическое колесико. С помощью переключающей системы, содержащей пружину, поршень можно перемещать между верхним положением и нижним положением. Когда поршень находится в нижнем положении, предмет мебели можно перемещать по полу, на котором он установлен, при этом, когда поршень расположен в верхнем положении, колесико находится внутри цилиндрической втулки, и ножка предмета мебели, в которой расположено роликовое устройство, упирается в пол. При этом предмет мебели неподвижно установлен в требуемом положении и не может перемещаться по полу при случайном приложении небольшой силы.
Проблема, связанная с роликовым устройством, которое раскрыто в NO 316760 В1, заключается в том, что предмет мебели снабжен переключающей системой, которая требует подъема указанного предмета мебели для перемещения поршня между двумя указанными положениями. Для многих людей это может оказаться проблематичным в том случае, если предмет мебели имеет слишком большой вес, превышающий их возможности подъема, и/или указанный предмет мебели имеет неудобную форму, которая затрудняет его захват руками с целью подъема, или этот предмет мебели установлен таким образом, что его сложно или невозможно поднять.
Другая проблема, связанная с роликовым устройством, раскрытым в NO 316760 В1, заключается в том, что сферическое колесико имеет некоторую степень подвижности в держателе, в котором оно закреплено, при этом сферическое колесико может оказаться зажатым в держателе. Кроме того, сферическое колесико может быть изготовлено из резиноподобного материала, поэтому оно может в известной степени изменять форму под действием нагрузки. В результате сферическое колесико в некоторых случаях может прижиматься к одному или более опорным шарикам, что затрудняет или делает невозможным перемещение предмета мебели по поверхности.
Целью настоящего изобретения является обеспечение роликового устройства, которое может быть встроено в соответствующий объект, в частности, в предмет мебели, передвижную стенку и т.п., для перемещения указанного объекта по поверхности, и которое может быть использовано любым лицом независимо от его физического состояния и способности поднимать различные объекты, в которые встроено роликовое устройство.
Цель изобретения заключается также в том, чтобы объект, в который встроено роликовое устройство, можно было легко перемещать по поверхности, когда это требуется, и по мере необходимости устанавливать неподвижно в определенном месте.
Кроме того, целью изобретения является нахождение решения, которое позволяет улучшить качение сферического колеса.
Эти цели достигнуты благодаря роликовому устройству согласно независимому пункту 1 формулы изобретения, предмету мебели согласно независимому пункту 16 формулы изобретения и применению роликового устройства согласно пункту 17 формулы изобретения. Дополнительные варианты осуществления роликового устройства раскрыты в зависимых пунктах 1-15 формулы изобретения.
Соответственно, обеспечено роликовое устройство, предназначенное для объекта, подлежащего перемещению по поверхности. Роликовое устройство содержит цилиндр с отверстием на одном конце и поршень, который установлен с возможностью возвратно-поступательного движения в цилиндре, при этом поршень можно перемещать в цилиндре между верхним положением и нижним положением. Поршень содержит роликовый элемент, который установлен в первой концевой части поршня, обращенной к отверстию цилиндра, с возможностью качения по поверхности, когда требуется переместить объект. Роликовое устройство дополнительно содержит исполнительную систему для перемещения поршня в цилиндре между верхним положением и нижним положением. В верхнем положении поршень, предпочтительно, настолько далеко убран в цилиндр, что роликовое устройство находится внутри цилиндра и не может перемещаться по поверхности. В своем нижнем положении поршень настолько вытолкнут к отверстию цилиндра, что, по меньшей мере, достаточно большая часть роликового устройства находится снаружи отверстия цилиндра, обеспечивая возможность перемещения роликового устройства по поверхности.
Роликовый элемент, предпочтительно, имеет шаровидную или сферическую форму, но может также иметь и другую форму, например, ролик может быть выполнен в виде колесика.
Если роликовый элемент представляет собой колесико, то он может быть присоединен к первой концевой части поршня с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси вращения. Поршень может также состоять из двух частей, при этом верхняя часть поршня и нижняя часть поршня соединяются друг с другом с возможностью вращения, таким образом, нижняя часть поршня может вращаться вокруг вертикальной оси. При этом поршень и колесико могут убираться в цилиндр. Альтернативно, колесико может быть установлено на держателе с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси, при этом, поскольку держатель прикреплен с возможностью вращения к первой концевой части поршня, держатель и, следовательно, также колесико, могут вращаться вокруг вертикальной оси. Когда поршень входит в цилиндр и выходит из цилиндра, колесико следует за перемещением поршня, совершая возвратно-поступательное движение. Держатель может представлять собой отдельную деталь, которая не входит в цилиндр или только частично входит в цилиндр, когда поршень убирается в цилиндр. Последнее указанное решение, в котором держатель и колесико не убираются в цилиндр, может быть использовано, например, для такого объекта, как кровать с предусмотренным вокруг нее опорным каркасом, на котором она стоит, когда поршень находится в верхнем положении, при этом, когда поршень перемещается в нижнее положение, объект опирается на колеса и может перемещаться по поверхности, на которой он установлен.
Исполнительная система может иметь различную конфигурацию. В одном варианте осуществления изобретения исполнительная система может содержать газовый резервуар для сжатого газа и иметь сообщение по текучей среде между газовым резервуаром и цилиндрическим объемом цилиндра и из цилиндрического объема и из роликового устройства, а также по меньшей мере одно клапанное устройство, которое управляет потоком газа из газового резервуара в цилиндрический объем и/или из цилиндрического объема и из роликового устройства. Исполнительная система может также содержать входное клапанное устройство, которое управляет потоком газа из газового резервуара в цилиндрический объем, и выходное клапанное устройство, которое управляет потоком газа из цилиндрического объема и из роликового устройства. Входное клапанное устройство, предпочтительно, содержит соленоид и шток клапана, который соединяется с соленоидом и упирается в мембрану клапана, пропускающую или перекрывающую поток газа из газового резервуара в цилиндрический объем. Роликовое устройство может также содержать тягу, которая соединяется с поршнем, а также рычаг, который соединяется с тягой и штоком клапана входного клапанного устройства, при этом шток клапана прижимается к мембране клапана, когда поршень достигает нижнего положения в цилиндре, и мембрана клапана перекрывает поток газа из газового резервуара в цилиндрический объем. Выходное клапанное устройство может содержать соленоид и шток клапана, который соединяется с соленоидом и упирается в мембрану клапана, регулирующую поток газа из цилиндрического объема и из роликового устройства. Газовый резервуар, предпочтительно, является составной частью роликового устройства, например, будучи продолжением цилиндра, однако, он может быть также отдельной деталью, которая сообщается по текучей среде с роликовым устройством, чтобы газ в роликовом устройстве мог проходить между газовым резервуаром и цилиндром.
Альтернативно, исполнительная система может содержать резервуар для жидкости и электродвигатель, который приводит в действие насос, который перекачивает жидкость из резервуара в цилиндрический объем цилиндра через соединение по текучей среде по каналу для текучей среды. В одном варианте осуществления изобретения канал для текучей среды может содержать клапанное устройство, которое может пропускать поток жидкости из цилиндрического объема обратно в резервуар.
Альтернативно, исполнительная система может содержать зубчатое колесо, которое прикреплено к поршню, шариковую гайку, которая окружает зубчатое колесо и находится в зацеплении с ним, а также электродвигатель, который вращает шариковую гайку для перемещения поршня между верхним и нижним положениями поршня в цилиндре. Электродвигатель может также непосредственно приводить в действие поршень, при этом электродвигатель приводит в действие вал, на конце которого предусмотрена резьба, входящая в зацепление с соответствующей резьбой поршня. Когда электродвигатель вращает вал, поршень по резьбе перемещается вверх или вниз в зависимости от направления вращения вала.
Электропитание для работы электродвигателя может обеспечиваться аккумуляторной батареей, предусмотренной в роликовом устройстве. Емкость батареи выбирают таким образом, чтобы батарея могла обеспечивать энергию для ожидаемого количества операций по подъему/опусканию в год для ожидаемого количества лет, в течение которых предполагается использовать роликовое устройство. Батарея может быть установлена в роликовом устройстве с возможностью замены, т.е., она может быть заменена в случае необходимости.
Возможно также применение одной или более перезаряжаемых аккумуляторных батарей для обеспечения энергией электродвигателя и одного или более солнечных элементов, которые устанавливаются внутри или на наружных поверхностях роликового устройства, чтобы заряжать перезаряжаемые аккумуляторные батареи. При этом дневной свет может быть использован для зарядки одной или более аккумуляторных батарей, что позволяет забыть о проверке и замене батарей и исключает вероятность разрядки батареи, когда требуется переместить соответствующий объект по поверхности. Возможно также применение батареи, перезаряжаемой с помощью беспроводной системы зарядки, например, с использованием индуктивной энергии.
Альтернативой является также обеспечение роликового устройства с кабелем электропитания, присоединенным к электродвигателю, при этом такое роликовое устройство может быть подключено к электрической сети. Некоторые предметы мебели и иные объекты уже в состоянии поставки бывают оснащены блоками питания, которые предназначены для других целей и обычно подключаются к электрической сети. Так, например, существуют кровати, которые можно устанавливать в различных положениях с помощью одного или более электродвигателей. Для таких предметов мебели и иных соответствующих объектов роликовое устройство может, разумеется, использовать то же самое электропитание и подключаться к тому же самому блоку питания внутри соответствующего предмета мебели или объекта.
Альтернативно, исполнительная система может содержать электромагнитный соленоид с установленным на нем неодимовым подъемным магнитом двухстороннего действия. Электромагнитный соленоид соединяется с источником энергии, в частности, с аккумуляторной батареей, установленной в роликовом устройстве, или с электрической сетью. При этом роликовый элемент или поршень является магнитным или полностью или частично изготавливается из ферромагнитного материала, т.е. из материала, который намагничивается при нахождении в магнитном поле. Роликовый элемент или поршень может также содержать встроенный магнитный элемент.
Электромагнитный соленоид такого типа с установленным неодимовым подъемным магнитом двухстороннего действия и магнитный или намагничивающийся роликовый элемент, или, возможно, магнитный или намагничивающийся поршень, в котором установлен роликовый элемент, являются особенно полезными применительно к роликовому устройству, если роликовое устройство содержит пружинный элемент, который отжимает роликовый элемент наружу, и переключающую систему, раскрытую в патенте Норвегии №316760. Когда на электромагнитный соленоид поступает электропитание, магнит, присоединенный к соленоиду, активируется и притягивает магнит, который предусмотрен в сферическом колесике, в результате чего роликовое устройство поднимается и устанавливает колесико в режим качения. Когда магнит дезактивирован вследствие отключения электропитания, действие подъемной силы прекращается, и при этом сферическое колесико может перемещаться в любом направлении. Для фиксации сферического колесика магнит снова активируется, и колесико возвращается обратно на место в режим стопорения, в котором оно не может двигаться.
Если роликовое устройство содержит роликовый элемент, который установлен на поршне и который входит в цилиндр и выходит из него, перемещаясь между верхним положением и нижним положением, как подробно показано на прилагаемых чертежах, можно использовать магнитный роликовый элемент или магнит может быть установлен в поршне. Электромагнитный соленоид устанавливается на верхней стороне цилиндра, предпочтительно - на корпусе роликового устройства. Когда роликовый элемент находится в верхнем положении в цилиндре, т.е., роликовый элемент убран в цилиндр, электромагнитный соленоид получает электропитание определенной полярности, которая вызывает появление силы отталкивания между соленоидом и магнитным роликовым элементом, или магнит в поршне будет выталкиваться наружу из цилиндра до тех пор, пока роликовый элемент не окажется в нижнем положении, в которой роликовое устройство может перемещаться по поверхности. Когда электропитание отключается, поршень и роликовый элемент под действием веса объекта, в котором установлено роликовое устройство, обычно возвращаются в цилиндр. Альтернативно этому на электромагнитный соленоид может быть подано электропитание с полярностью, вызывающей появление силы притяжения между роликовым элементом или поршнем и электромагнитным соленоидом, при этом поршень и роликовый элемент убираются в цилиндр.
Электропитание для работы электромагнита может обеспечиваться аккумуляторной батареей, которая устанавливается в роликовом устройстве, или кабелем электропитания, который соединяется с электромагнитным соленоидом и позволяет подключить роликовое устройство к электрической сети. Емкость батареи выбирают таким образом, чтобы батарея могла обеспечивать энергию для ожидаемого количества операций по подъему/опусканию в год для ожидаемого количества лет, в течение которых предполагается использовать роликовое устройство. Батарея может быть установлена в роликовом устройстве с возможностью замены, т.е., она может быть заменена в случае необходимости.
Если предмет мебели или иной объект, в котором установлено роликовое устройство, уже оснащен блоком питания для других целей, т.е. может быть подключен к электрической сети, например, кровати, которые можно устанавливать в различных положениях с помощью одного или более электродвигателей, как указано выше, роликовое устройство может использовать, разумеется, то же электропитание и может быть подключено к тому же блоку питания внутри соответствующего предмета мебели или объекта.
Роликовое устройство предпочтительно содержит также управляющее устройство, которое служит для управления исполнительной системой, а также содержит антенну для беспроводной передачи сигналов управляющему устройству. При этом для беспроводной передачи сигналов может быть использована технология Bluetooth или другие пригодные технологии. Возможно также ручное управление исполнительной системой роликового устройства, например, с помощью переключателей запуска и останова. Такие переключатели запуска и останова могут представлять собой кнопки ручного управления. Альтернативно, может быть использован датчик, например, датчик чувствительный к давлению, который запускает процесс подъема или опускания предмета мебели или иного объекта, частью которого является роликовое устройство, когда датчик регистрирует касание. Обычно предмет мебели или иной соответствующий объект оснащается несколькими роликовыми устройствами, например, в кровати обычно одно роликовое устройство устанавливается в каждой ножке, и, чтобы избежать необходимости нажимать на кнопку или касаться датчика на каждой ножке, роликовые устройства могут быть выполнены таким образом, чтобы между ними осуществлялась беспроводная связь, например, с помощью технологии Bluetooth, как указано выше, В этом случае предпочтительно используется одна кнопка/один переключатель или один датчик, который сообщается с другими роликовыми устройствами, предпочтительно - по беспроводной связи с помощью Bluetooth, поэтому, когда одно из роликовых устройств активируется касанием датчика или нажиманием на кнопку/переключатель в зависимости от наличия датчика или кнопки/переключателя, сигнал передается на другие роликового устройства, при этом поршни с роликовыми элементами роликовых устройств одновременно выходят из соответствующих цилиндров или убираются в соответствующие цилиндры.
Поршень предпочтительно содержит полость, которая проходит внутри поршня от отверстия на первом конце поршня, и в которой по меньшей мере частично расположен роликовый элемент. Иными словами, роликовый элемент закреплен в поршне, но чтобы обеспечить возможность перемещения по поверхности предмета мебели или иного объекта, в котором установлено роликовое устройство, часть роликового элемента должна обязательно находиться снаружи от отверстия поршня.
Поршень может также содержать опорную пластину, установленную в полости и имеющую сферическую опорную поверхность, которая упирается в соответствующую сферическую опорную поверхность в полости, таким образом, опорная пластина опирается с возможностью вращения. Опорная пластина предпочтительно содержит выступ с концевой частью, на которой расположена сферическая опорная поверхность опорной пластины. Полость, в свою очередь, предпочтительно содержит выемку, в которой расположена сферическая опорная поверхность полости. В полости в промежутке между опорной пластиной и роликовым элементом и между опорной пластиной и полостью, предпочтительно, расположено множество опорных шариков.
Согласно изобретению обеспечен также предмет мебели, содержащий по меньшей мере один опорный элемент, который принимает на себя вес предмета мебели и установлен на поверхности, при этом указанный опорный элемент содержит по меньшей мере одно роликовое устройство, согласно раскрытому выше, для перемещения предмета мебели по поверхности.
Также обеспечено применение одного или более роликовых устройств, согласно раскрытому выше, для предмета мебели, передвижной стенки, оборудования, тележки, ящика, контейнера и т.п. с целью качения по поверхности и установки в неподвижном положении после выполнения перемещения.
Ниже приведено раскрытие некоторых неограничительных вариантов осуществления настоящего изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых показаны:
фиг. 1 - вид в поперечном разрезе роликового устройства согласно настоящему изобретению в момент, когда поршень находится в верхнем положении,
фиг. 2 - вид в поперечном разрезе роликового устройства с фиг. 1, в момент, когда поршень находится в нижнем положении,
фиг. 3 - роликовое устройство согласно настоящему изобретению, в котором поршень перемещается текучей средой, содержащейся в роликовом устройстве.
фиг. 4 - роликовое устройство согласно настоящему изобретению, в котором поршень перемещается механическим способом,
фиг. 5 - роликовое устройство согласно настоящему изобретению, в котором поршень перемещается текучей средой, поступающей от внешнего источника,
фиг. 6 - деталь предмета мебели, в которую встроено роликовое устройство, при этом поршень находится в нижнем положении, в котором роликовый элемент может катиться по поверхности,
фиг. 7 - роликовое устройство, снабженное пусковым устройством,
фиг. 8 - деталь предмета мебели со встроенным роликовым устройством и пусковым устройством,
фиг. 9 - роликовое устройство согласно настоящему изобретению, в котором поршень перемещается с помощью электромагнитной системы.
Следует отметить, что на всех чертежах для обозначения одинаковых технических признаков в различных вариантах осуществления роликового устройства используются одинаковые ссылочные номера.
На фиг. 1 и 2 показан первый вариант осуществления роликового устройства 10, поэтому они описываются совместно.
Роликовое устройство 10 содержит корпус 11 с отверстием 14 на одном конце и дном 38 на другом конце. В корпусе 11 предусмотрено также дно 23 цилиндра, при этом нижняя часть корпуса образует цилиндр 13 и ствол, который проходит через корпус 11 от дна 13 цилиндра до дна 38 корпуса.
В цилиндре 13 установлен поршень 15, выполненный с возможностью перемещения между верхним положением, в котором поршень, предпочтительно, упирается в дно 23 цилиндра, и нижним положением, в которой поршень 15 упирается в одну или более упорных кромок 39. На фиг. 1 поршень 15 показан в верхнем положении, в то время как на фиг. 2 - в нижнем положении.
На верхней стороне поршня 15, между поршнем 15 и дном 23 цилиндра предусмотрен цилиндрический объем 22, размер которого почти равен нулю, когда поршень находится в верхнем положении, как показано на фиг. 1, и является максимальным, когда поршень находится в нижнем положении, как показано на фиг. 2. На наружной поверхности поршня 15, предпочтительно, предусмотрено уплотнение 24, которое обеспечивает герметизацию между поршнем и цилиндром 13, чтобы предотвратить утечку текучей среды, находящейся под давлением в объеме 22 цилиндра.
Поршень 15, предпочтительно, содержит полое пространство или полость 43. В полости 43 расположена опорная пластина 17. Опорная пластина 17 имеет первую сферическую опорную поверхность 18, предпочтительно расположенную на выступе 49 опорной пластины. В выемке в поршне 15 предусмотрена соответствующая вторая сферическая опорная поверхность 19, в которую упирается первая сферическая опорная поверхность 18. Таким образом, опорная пластина 15 способна слегка перемещаться во всех направлениях.
Поршень 15 содержит также один или более держателей 16, которые удерживают роликовый элемент 20 на месте в поршне. Держатели 16 предпочтительно выполнены таким образом, чтобы между роликовым элементом 20 и держателями 16 имелся некоторый зазор. Это упрощает проход роликового элемента 20 на место, а также означает уменьшение трения между роликовым элементом 20 и держателями 16, что облегчает вращение роликового элемента.
В промежутке между опорной пластиной 17 и роликовым элементом 20 и между опорной пластиной и опорой поршня 15 расположены опорные шарики 21, на которые опирается роликовый элемент.
Роликовый элемент 20 предпочтительно изготовлен из резиноподобного материала, т.е., его форма может слегка изменяться под действием нагрузки и, следовательно, роликовый элемент может слегка смещаться в сторону и прижиматься к опорным шарикам 21. В этом случае возникает опасность того, что роликовый элемент не будет вращаться. Чтобы избежать этого, на опорной пластине 17 и поршне 15 предусмотрены соответствующие первая и вторая сферические опорные поверхности 18, 19, благодаря которым опорная пластина 15 может в некоторой степени отгибаться, когда опорные шарики прижимаются роликовым элементом 20.
Как указано в первой части описания, возможно также применение роликового элемента в виде колесика или сферы, который опирается на первый конец поршня или прикреплен к первому концу поршня с помощью держателя, таким образом, колесико может вращаться вокруг горизонтальной оси, что позволяет колесику катиться по поверхности, и при этом колесико предпочтительно может также вращаться вокруг вертикальной оси, что позволяет колесу поворачиваться на шарнире и обеспечивать перемещение соответствующего объекта по поверхности в требуемом направлении.
В нижней торцевой части корпуса 11 предусмотрена также ножка 25, которая содержит защитное кольцо 26, которое служит для предотвращения царапин и других повреждений поверхности, когда поршень 15 и роликовый элемент 20 находятся в верхнем положении в цилиндре 13. Защитное кольцо 26 может быть изготовлено, например, из резины или полимерного материала. Альтернативно, под ножкой 25 могут быть предусмотрены войлочные прокладки или что-либо подобное.
Роликовое устройство 10 содержит также исполнительную систему, которая обеспечивает перемещение поршня 15 в цилиндре 13 между верхним положением и нижним положением. В варианте осуществления, показанном на фиг. 1 и 2, исполнительная система содержит газовый резервуар 28, который предпочтительно встроен в роликовое устройство 10. Газовый резервуар может быть установлен, например, в корпусе 11, между дном 23 цилиндра и дном 38 корпуса, как показано на фиг. 1 и 2.
Исполнительная система содержит также шток 40 поршня, один конец которого прикреплен к поршню 15, и который проходит через ствол 12 в корпусе 11 и дно 38, а затем выходит из дна 38. На другом конце, шток 40 поршня содержит поперечный элемент 41. Из газового резервуара 28 в шток 41 поршня проходит газовый канал 44, при этом между штоком 40 поршня и стволом 12 имеется зазор, поэтому газ может проходить из газового резервуара 28 в цилиндрический объем 22, когда газовый канал 44 открыт для сквозного прохода газа. Из штока 40 поршня непосредственно над дном 38 проходит другой газовый канал 45, который сообщается с газовым каналом 46. Газовый канал 46 выходит наружу из роликового устройства 10 поэтому, когда газовый канал 45 открыт для прохода газа, газ может выходить из цилиндрического объема 22 через зазор между штоком 40 поршня и стволом 12 и далее через газовые каналы 45 и 46. Таким образом, цилиндрический объем 22 может быть освобожден от газа.
Для регулирования потока газа из газового резервуара 28 в цилиндрический объем 22 роликовое устройство 10 снабжено входным клапанным устройством 30, содержащим шток 32 клапана, который одним концом соединяется с соленоидом 31 и имеет буртик 33 в средней части. Другой конец штока 32 клапана упирается в мембрану 34 клапана, которая расположена над газовым каналом 44 и может перекрывать или пропускать поток газа из газового резервуара 28. Рычаг 42 одним концом соединяется с возможностью скольжения со штоком 40 поршня, а другим концом соединяется с возможностью скольжения со штоком 32 клапана.
Для регулирования потока газа из цилиндрического объема 22 и из роликового устройства 10 роликовое устройство 10 снабжено выходным клапанным устройством 29, содержащим шток 36 клапана, который одним концом соединяется с соленоидом 35. Другой конец штока 36 клапана упирается в мембрану 37 клапана, которая расположена над газовым каналом 45 и может перекрывать или пропускать поток газа из цилиндрического объема 22.
Для предотвращения утечки газа в зазор, окружающий шток 40 поршня, непосредственно над газовыми каналами 44 и 45 предусмотрено уплотнение 43.
Устройство 11 для перемещения содержит также управляющее устройство 47, в котором предусмотрены, в частности, антенна и печатная плата с электронными компонентами для управления соленоидами 31 и 35. Аккумуляторная батарея 48 обеспечивает энергию, необходимую для функционирования управляющего устройства 47 и клапанных устройств 29 и 30. Роликовое устройство 10 предпочтительно содержит батарею, которая действует на протяжении всего срока эксплуатации роликового устройства, однако, возможна также комплектация роликового устройства сменными батареями, которые могут заменяться по мере необходимости.
Антенна управляющего устройства предназначена для приема сигналов от удаленного блока управления, например, с помощью технологии Bluetooth. Когда антенна принимает управляющий сигнал, она направляет сигнал, который вызывает срабатывание одного из соленоидов 31 или 35 в зависимости от полученного сигнала. Возможно также применение датчика, в частности, датчика, чувствительного к давлению, или кнопки или переключателя для активирования перемещения поршня 15 в цилиндре 13 между верхним и нижним положениями. Это показано на фиг. 7 и 8 и раскрыто ниже более подробно.
При эксплуатации роликовое устройство 10, показанное на фиг. 1 и 2, функционирует следующим образом. Когда поршень 15 находится в верхнем положении, роликовый элемент 20 находится внутри цилиндра 13, и объект, в котором установлено роликовое устройство 10, неподвижно стоит на поверхности. Если антенна принимает сигнал, в соответствии с которым поршень с роликовым элементом 20 должен выйти из цилиндра 13, управляющее устройство обеспечивает прием соленоидом 31 импульса тока, который заставляет шток 32 клапана подняться и войти в соленоид 31. При этом давление газа, выходящего из газового резервуара, поднимает мембрану 34 клапана, что обеспечивает прохождение газа через газовый канал 44, затем через зазор между штоком 40 поршня и стволом 12 и далее - в цилиндрический объем 22. Теперь на всю площадь мембраны клапана действует давление газа, поэтому действующая сила превышает давление пружины со стороны соленоида 31. В результате поршень 15 выходит из цилиндра 13 до тех пор, пока не достигнет требуемого положения, в котором поперечный элемент 41, расположенный на штоке 40 поршня, захватывает рычаг 42 и перемещает его вниз до буртика 33 на штоке 32 клапана. Шток 32 клапана перемещается вниз к мембране 34 клапана и толкает ее в отверстие газового канала 44. При этом газовый канал 44 перекрывается, и прохождение по нему газа прекращается. Упорная кромка 39 предотвращает неуправляемый выход поршня из цилиндра 13.
Если антенна теперь принимает сигнал, в соответствии с которым поршень с роликовым элементом 20 должен перемещаться в цилиндр 13, то управляющее устройство 47 обеспечивает прием соленоидом 35 импульса тока, под действием которого шток 36 клапана поднимается и входит в соленоид 31. При этом давление газа из цилиндрического объема 22 поднимает мембрану 37 клапана и обеспечивает проход газа из цилиндрического объема 22 через зазор между штоком 40 поршня и стволом 12 и далее в газовый канал 45 и газовый канал 46.
На фиг. 3-5 показаны три других исполнительных системы, которые, как и вариант осуществления роликового устройства 10, показанный на фиг. 1-2, могут быть использованы для перемещения поршня 15 в цилиндре 13 между верхним положением, в которой роликовый элемент 20 находится внутри цилиндра 13, в нижнее положение, в которой роликовый элемент 20 частично выступает из цилиндра 13, при этом объект, в котором установлено роликовое устройство 10, может быть перемещен по поверхности, на которой он установлен.
На фиг. 3 показана исполнительная система, которая содержит электродвигатель 50, установленный в корпусе 11. Электродвигатель 50 соединен с валом 51, который приводит в действие насос 52. Роликовое устройство 11 содержит также резервуар 61 для жидкости и жидкостной канал 53, соединяющий резервуар 61 с насосом и далее с цилиндрическим объемом 22. Когда поршень 15 должен выдвигаться из цилиндра 13, электродвигатель запускается сигналом от управляющего устройства (не показано на фиг. 3) и приводит в действие насос 51, который перекачивает жидкость из резервуара 61 в цилиндрический объем 22. При этом поршень 15 выдвигается из цилиндра 13. Когда поршень должен быть возвращен в цилиндр, жидкость может проходить в обратном направлении по жидкостному каналу 53. Вес объекта, в котором установлено роликовое устройство 10, будет прижимать поршень, заставляя его перемещаться в цилиндр и выдавливать жидкость из цилиндрического объема обратно в резервуар 61.
На фиг. 4 показана другая исполнительная система, содержащая электродвигатель 50, который установлен в корпусе 11. Вал 51 соединен с электродвигателем 50 и зубчатым колесом 54. Зубчатое колесо 54 находится в зацеплении с шариковой гайкой 55. Шариковая гайка 55 окружает шариковый винт 56, который прикреплен к поршню 15. Когда электродвигатель 50 вращает вал 51, зубчатое колесо 54 вращает шариковую гайку 55, которая вывинчивает шариковый винт 56 и поршень 15 из цилиндра 13 или завинчивает в цилиндр 13 в зависимости от направления вращения вала 51.
Электродвигатели 50, которые описаны выше применительно к фиг. 3 и 4, могут получать электропитание от аккумуляторной батареи (не показана на чертежах). Такая батарея может быть рассчитана на обеспечение энергией для определенного количества перемещений поршня 15 в цилиндр 13 и из цилиндра 13, соответствующего ожидаемому количеству перемещений в течение срока эксплуатации роликового устройства. Батарея может быть также установлена в роликовом устройстве с возможностью замены. Кроме того, она может быть перезаряжаемой, при этом либо батарею снимают и заряжают перед последующей установкой в роликовое устройство, либо роликовое устройство соединяют с внешним источником энергии, например, с электрической сетью или генератором, для зарядки батареи. Как указано в первой части описания, батареи могут быть заряжаемыми и заряжаться с помощью солнечных элементов, установленных внутри или на наружной поверхности роликового устройства или с помощью беспроводной системы зарядки, в частности, с использованием индуктивного тока.
Альтернативно, роликовое устройство может быть обеспечено электропитанием с помощью силового кабеля, подключаемого к электрической сети. Если предмет мебели или соответствующий объект снабжен множеством роликовых устройств, то все эти роликовые устройства предпочтительно соединены с блоком питания для подачи электрической энергии от электрической сети для функционирования указанных роликовых устройств. В частности, если предмет мебели или иной объект, в котором установлено роликовое устройство, снабжен блоком питания для других целей, например, кровати, в которых применяются электродвигатели для изменения формы основания, или предметы мебели и иные объекты, в которых предусмотрено освещение, может оказаться целесообразным также подключать роликовое устройство к тому же блоку питания в предмете мебели или в соответствующем объекте, который получает энергию от электрической сети.
Управление электродвигателем 50, который показан на фиг. 3 и 4, предпочтительно осуществляется с помощью управляющего устройства (не показанного на чертежах). Когда управляющее устройство принимает сигнал, либо с помощью беспроводной системы от дистанционного блока управления или от пускового устройства 62 (см. фиг. 7 и 8), либо, возможно, через сигнальный кабель от пускового устройства 62 (см. фиг. 7 и 8), электродвигатель перемещает поршень 15 либо в положение, в котором роликовый элемент 20 контактирует с поверхностью, при этом роликовое устройство 10 и предмет мебели или иной объект, в котором оно установлено, можно перемещать по поверхности, либо в положение, в котором роликовый элемент 20 убран в цилиндр 13, при этом с поверхностью контактирует ножка 25.
На фиг. 5 показано роликовое устройство 10 с поршнем 15, который установлен в цилиндре 13 таким же образом, как раскрыто для варианта осуществления, показанного на фиг. 1 и 2. Газовый канал 62 проходит через корпус и выходит наружу. Вместо встроенного газового резервуара в роликовом устройстве, показанного на фиг. 1 и 2, в данном случае предусмотрен газовый канал 57, который может представлять собой, например, шланг, соединенный с выходом газового канала 62, образуя при этом непрерывной газовый канал от конца шланга 57 в цилиндрическом объеме 22. Газовый канал 57 может быть соединен с наружным газовым резервуаром, что упрощает замену газового резервуара. Обычно газовый резервуар заполнен достаточным количеством газа, чтобы обеспечить функционирование роликового устройства в течение ожидаемого количества лет при определенном числе перемещений поршня 15 в цилиндр 13 и из цилиндра 13. Однако могут быть случаи, когда предметы мебели или иные объекты, в которых установлено роликовое устройство 10, перемещаются очень часто, и тогда может оказаться предпочтительным применение газового резервуара, который может быть легко заменен, как в варианте осуществления, показанном на фиг. 5.
На фиг. 6 показана типовая деталь предмета мебели, например, ножка кровати, стола, дивана и т.п., в которой установлено роликовое устройство 10. Указанная деталь предмета мебели содержит полость 58, соответствующей наружным размерам роликового устройства 10, и крепежное устройство для прикрепления детали предмета мебели к предмету мебели. Роликовое устройство 10 установлено в полости 58, при этом распорные элементы 27 предотвращают выпадение роликового устройства 10 из полости 58.
На фиг. 6 поршень 15 показан в его нижнем положении в цилиндре 13, при этом роликовый элемент 20 выступает из роликового устройства, контактирует с поверхностью и может перемещаться по ней. Таким образом, предмет мебели, к которому прикрепляется деталь 60, можно перемещать по поверхности. Когда поршень 15 перемещается в его верхнее положение в цилиндре 13, роликовый элемент 20 оказывается расположенным выше ножки 25, которая в этом случае опирается на поверхность. При этом предмет мебели, к которому прикреплена деталь 60, неподвижно устанавливается на поверхности.
На фиг. 7 и 8 показано альтернативное применение дистанционного блока управления для запуска перемещения поршня 15 из цилиндра, когда предмет мебели или иной соответствующий объект требуется переместить по поверхности, или в цилиндр, когда предмет мебели или иной соответствующий объект перемещен в нужное положение и требуется, чтобы этот предмет мебели или объект был установлен в стабильном положении, т.е., не имел возможности перемещаться из заданного положения. Когда поршень 15 убирается в цилиндр 13, роликовый элемент также задвигается в цилиндр, и ножка 25 устойчиво устанавливается на поверхности.
На фиг. 7 показано описанное выше роликовое устройство 10, корпус 11 которого снабжен пусковым устройством 62 для запуска перемещения поршня 15 в цилиндре 13 из верхнем положении в нижнее положение, когда роликовое устройство стоит на ножке 25, или для запуска перемещения поршня 15 в цилиндре 13 из нижнего положения в верхнее положение, когда роликовое устройство стоит на роликовом элементе 20. Пусковое устройство 62 предпочтительно содержит датчик, например, датчик, чувствительный к давлению, который регистрирует прикосновение пользователя к датчику. Пусковое устройство 62 сообщается с управляющим устройством 47, предпочтительно, посредством беспроводной связи, например, посредством технологии Bluetooth, или, возможно, посредством кабеля (не показан на чертеже), который соединяет пусковое устройство 62 и управляющее устройство 47. Когда пользователь касается датчика, чувствительного к прикосновению, пусковое устройство 62 передает сигнал управляющему устройству 47, и поршень 13 перемещается в цилиндре 13, либо из верхнего в нижнее положение, где роликовый элемент 20 контактирует с поверхностью, при этом предмет мебели или иной объект, в котором установлено роликовое устройство 10, может перемещаться по поверхности, либо из нижнего в верхнее положение, где роликовый элемент 20 полностью убран в цилиндр 13, а с поверхностью контактирует ножка 25.
Следует также отметить, что в случае необходимости пусковое устройство 62 вместо датчика может содержать переключатель или кнопку. Пусковое устройство 62 сообщается с управляющим устройством 47 посредством беспроводной связи или сигнального кабеля так же, как и в случае применения датчика. При нажатии на переключатель пользователь запускает перемещение поршня в цилиндре в положение, в котором роликовый элемент 20, либо контактирует с поверхностью и может перемещаться по ней, либо убирается в цилиндр, и при этом с поверхностью контактирует ножка 25.
На фиг. 8 показано роликовое устройство 10, которое установлено в полости 58, предусмотренной в детали 60 предмета мебели, как показано на фиг. 6. Если роликовое устройство 10 встроено в деталь предмета мебели, как показано на фиг. 6 и 8, то на наружной поверхности детали 60 предмета мебели устанавливают пусковое устройство 62, которое функционирует так же, как поясняется выше применительно к фиг. 7. Пусковое устройство 62, предпочтительно, содержит датчик или, возможно, переключатель или кнопку, как указано выше, которые сообщаются с управляющим устройством 47, предпочтительно - посредством беспроводной связи или, возможно, посредством сигнального кабеля (не показан на чертеже), который соединяет пусковое устройство 62 и управляющее устройство 47. Если происходит касание чувствительного к давлению датчика или нажатие переключателя или кнопки, управляющее устройство 47 вызывает перемещение поршня 15 в цилиндре 13 из верхнего в нижнее положение или из нижнего в верхнее положение в зависимости от исходного положения поршня в верхнем или нижнем положении.
Если предмет мебели или иной объект снабжен множеством роликовых устройств 10, что обычно имеет место, то пусковое устройство 62, предпочтительно, содержится только в одном роликовом устройстве или, возможно, в одной детали предмета мебели, если роликовое устройство встроено в деталь предмета мебели, как показано на фиг. 6 и 8. Указанное одно пусковое устройство 62 сообщается с управляющими устройствами 47 во всех устройствах для перемещения, предпочтительно - непосредственно или, возможно, через управляющее устройство 47 в соответствующих устройствах для перемещения, в которых установлено пусковое устройство 62. Кроме того, управляющее устройство 47 роликового устройства 10, в котором установлено пусковое устройство 62, может управлять всеми остальными роликовыми устройствами 10, которыми оснащен предмет мебели или иной соответствующий объект. Когда происходит касание чувствительного к давлению датчика пускового устройства или, возможно, нажатие переключателя, поршни 15 во всех роликовых устройствах 10 одновременно будут перемещаться в цилиндре 13 из верхнего в нижнее положение или из нижнего в верхнее положение.
На фиг. 9 показано роликовое устройство 10 с исполнительной системой, содержащей электромагнитный соленоид 65, который, предпочтительно, установлен в корпусе 11 на верхней стороне цилиндра 13. Соленоид 65, предпочтительно, снабжен неодимовым магнитом 66 для увеличения магнитной силы, которую может создавать электромагнитный соленоид 65. Электромагнитный соленоид 65 электрически соединен с батареей 70 с помощью переключателя, который может включать и отключать подачу энергии на электромагнитный соленоид. Управление этим процессом осуществляет управляющее устройство 47, которое предпочтительно получает сигналы от дистанционного блока управления или датчика таким же образом, как раскрыто выше. Альтернативно, электромагнитный соленоид 65 подключается к электрической сети с помощью электрических кабелей. В поршне 15, как показано на фиг. 9, установлен магнит 67. Когда через соленоид 65 проходит ток, а поршень находится в верхнем положении, соленоид 66 создает магнитное поле, которое вызывает появление силы отталкивания, действующей на магнит 67, при этом поршень и роликовый элемент 20 перемещаются в нижнее положение, в котором роликовое устройство 10 можно перемещать по поверхности. Когда подача энергии в электромагнитный соленоид прекращается, отталкивающее магнитное поле исчезает, и поршень с роликовым элементом 20 перемещаются в верхнее положение под действием веса предмета мебели или иного объекта, в котором установлено роликовое устройство 10. Альтернативно, можно изменять направление тока, проходящего через соленоид 65, таким образом, чтобы получать магнитное поле, притягивающее магнит 67 в поршень 15, при этом поршень и роликовый элемент перемещаются в цилиндре 13 в верхнее положение.
Реферат
Изобретение относится к роликовому устройству, которое предназначено для встраивания и перемещения какого-либо объекта по полу. Роликовое устройство содержит цилиндр с отверстием на одном конце и поршень, который установлен с возможностью возвратно-поступательного движения в цилиндре. Поршень можно перемещать в цилиндре между верхним и нижним положениями. Поршень содержит ролик, который установлен на первом конце поршня, обращенном к отверстию цилиндра, с возможностью качения по поверхности, когда требуется выполнить перемещение объекта. Роликовое устройство содержит также исполнительную систему для перемещения поршня в цилиндре между верхним положением и нижним положением. Технический результат – облегчение управления перемещением объекта по поверхности и при необходимости устанавливать неподвижно в определенном месте. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 9 ил.
