Цифровой пневмогидравлический привод
1. ЦИФРОВОЙ ПНЕВМОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРИВОД, содержащий магистрали слива и нагнетания, исполнительный цилиндр с последовательно установленными двоично-взвешенными поршнями с образованием рабочих полостей, и демпфируюш.ий поршень, установленный в цилиндре с образованием камеры, связанной с магистралями слива и нагнетания чере5 распределитель с управляющим входом, последовательно установленные дроссели с органом управления, обратные клапаны и систему программного управления, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и быстродействия, снабжен логическим блоком и управляющим контуром. выполненным в виде концевых датчи ов положения и дифференциального датчика давления , подключенного параллельно последовательно установленным дросселям, причем выходы датчиков положения и давления связаны с системой программного управления через логический блок. 2.Привод по п. 1, отличающийся тем, что логический блок включает параллельно подключенные к логическому элементу ИЛИ два логических элемента И и логический элемент ИЛИ-НЕ, причем логические элементы И дополнительно подключены к управляющему входу распределителя. 3.Привод по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что концевые датчики положения установлены с возможностью взаимодействия § с демпфирующим поршнем. 4.Привод по пп. 1 и 2, отличающийся С// тем, что управляющий контур снабжен гидроцилиндро .м с двусторонни.м штоком, установленным с воз.можностью взаимодействия с органом управления дросселей и концевыми датчиками положения, а его рабочие камеры последовательно установлены между распределителем и последовательно установленными дросселями.
СО1ОЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК зев F 15 В 9/03
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2882259/25-06 (22) 15.02.80 (46) 23.05.83. Бюл. № 19 (72) А. И. Евдокимов (71) Владимирский политехнический институт (53) 62.526 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР, № 853203, кл. F 15 В 9/03, 1979.
2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2870766/25-06, кл. F 15 В 15 02, 1980. (54) (57) 1. ЦИФРОВОЙ ПНЕВМОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРИВОД, содержащий магистрали слива и нагнетания, исполнительный цилиндр с последовательно установленными двоично-взвешенными поршнями с образованием рабочих полостей, и демпфирующий поршень, установленный в цилиндре с образованием камеры, связанной с магистралями слива и нагнетания через распределитель с управляющим входом, последовательно установленные дроссели с органом управления, обратные клапаны и систему программного управления, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и быстродействия, снабжен логическим блоком и управляющим контуром, „Я0„„1О19118 А выполненным в виде концевых датчиков положения и дифференциального датчика давления, подключенного параллельно последовательно установленным дросселям, причем выходы датчиков положения и давления связаны с системой программного управления через логический блок.
2. Привод по п. 1, отличающийся тем, что логический блок включает параллельно подключенные к логическому элементу ИЛИ два логических элемента И и логический элемент ИЛИ вЂ” HE, причем логические элементы И дополнительно подключены к управляющему входу распределителя.
3. Привод по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что концевые датчики положения установлены с возможностью взаимодействия с демпфирующим поршнем.
4. Привод по пп. Iи2,,отличающийся тем, что управляющий контур снабжен гидроцилиндром с двусторонним штоком, установленным с возможностью взаимодействия с органом управления дросселей и концевыми датчиками положения, а его рабочие камеры последовательно установлены между распределителем и последовательно установленными дросселями.
1019118
Изобретение относится к гидравлическим устройствам для перемещения исполнительных органов из одного положения в другое, в частности для позиционирования рабочих органов автоматических манипуляторов с программным управлением и металлорежущих станков.
Известен цифровой пневмогидравлический привод, содержащий магистрали слива и нагнетания, исполнительный цилиндр, с последовательно установленными двоичновзвешенными поршнями, и гидроцилиндр с демпфирующим поршнем, системы программного управления и управляющее устройство (1) .
Недостатком известного привода является сложность управляющего устройства.
Известен также цифровой пневмогидравлический привод, содержащий магистрали слива и нагнетания, исполнительный цилиндр с последовательно установленными двоично-взвешенными поршнями с образованием рабочих полостей, и демпфирующий поршень, установленный в цилиндре с образованием камеры, связанной с магистралями слива и нагнетания через распределитель с управляющим входом, последовательно установленные дроссели с органом управления, обратные клапаны и систему программного управления (2).
Недостатками известного привода является невысокая надежность и быстродействие, обусловленные несовершенностью управления.
Целью изобретения является повышение надежности и быстродействия привода.
Поставленная цель достигается тем, что цифровой пневмогидравлический привод, содержащий магистрали слива и нагнетания, исполнительный цилиндр с последовательно установленными двоично-звешенными поршнями с образованием рабочих полостей, и демпфирующий поршень, установленный в цилиндре с образованием камеры, связанной с магистралями слива и и нагнетания через распределитель с управляющим входом, последовательно установленные дроссели с органом управления обратные клапаны и систему программного управления, снабжен логическим блоком и управляющим контуром, выполненным в виде концевых датчиков положения и дифференциального датчика давления, подключенного параллельно последовательно установленным дросселям, причем выходы датчиков положения и давления связаны с системой программного управления через логический блок.
При этом, логический блок может включать параллельно подключенные к логическому элементу ИЛИ два логических элемента И и логический элемент ИЛИ вЂ” НЕ, причем логические элементы И дополнительно
55 подключены к управляющему входу распределителя.
Кроме того, концевые датчики положения либо установлены с возможностью взаимодействия с демпфирующим поршнем, либо управляющий контур снабжен гидроцилиндром с двухсторонним штоком, установленным с возможностью взаимодействия с органом управления дросселей и концевыми датчиками положения, а его рабочие камеры последовательно установлены между распределителем и последовательно установленными дросселями.
На фиг. 1 представлена принципиальная схема привода с непосредственным контролем конечных положений демпфирующего поршня; на фиг. 2 — упрощенная схема привода с косвенным контролем конечных положений демпфирующего поршня.
Цифровой пневмогидравлический привод содержит исполнительный цилиндр 1 с установленным в нем набором поршней 2 — 5, взвешенных в двоичном коде с образованием рабочих полостей 6 — 9. Поршни 2 — 5 выполнены с возможностью взаимодействия с ограничителями 10 — 13 хода. Рабочие полости 6 — 9 сообщены через соответствующие распределители 14 — 17 с магистралью
18 нагнетания и магистралью 19 слива (с атмосферой) . Кроме того в цилиндре 1 установлен демпфирующий поршень 20 с возможностью взаимодействия с ограничителем 21 хода и образующий с цилиндром 1 камеру 22, связанную с магистралью 18 нагнетания и магистралью 19 слива через распределитель 23 с управляющим входом
24, последовательно установленные дроссели 25 и 26, с органом 27 управления, обратные клапаны 28, дроссель 29 и распределитель 30. Привод содержит также фиксатор, включающий гидроцилиндр 31, с двухсторонним штоком 32 и полостями ЗЗ и 34, связанными между собой через распределитель 35 и с источником 36 гидравлической энергии через обратные клапаны,37 и 38.
Двухсторонний шток 32 гидроцилиндра 31 жестко связан с выходным штоком 39 цилиндра 1.
Привод включает систему 40 программного управления, логический блок, включающий логический элемент 41 ИЛИ, логический элемент 42 ИЛИ вЂ” НЕ, логические элементы 43 и 44 И и логический элемент 45 НЕ, а также управляющий контур, выполненный в виде дифференциального датчика 46 давления, подключенного через преобразователь 47 сигналов, усилитель 46 подключенный к логическому элементу 42 ИЛИ вЂ” НЕ и концевых датчиков 49 и 50 положения, установленных с возможностью взаимодействия через штангу 51 с демпфирующим поршнем 20. Выходы 52 и 53 датчиков 49 и 50 подключены соответственно к логическим элементам 43 и 44 И. Логические элементы
1019118
45 и 44 НЕ и И. кроме того связаны с управляющим входол1 24 распределителя 23, а логический элемент 42 ИЛИ вЂ”.НŠ— с управляющим входом 54 распределителя 35.
Система 40 программного управления подключена к управляющим входам 55 — 59 соответствующих распределителей 14, 15, 16, 17 и 30.
На фиг. 2 показан пример косвенногр определения перемещения демпфирующего поршня 20, при котором управляющий контур дополнительно снабжен гидроцилиндром 60 с двухсторонним штоком 61 и рабочими камерами 62 и 63, а параллельно последним включен обратный клапан 64.
Привод работает следующим образом.
Управление приводом осуществляется системой 40 программного управления по двум алгоритмам: один алгоритм при выдвижении штока 39, а другой — при вдвижении штока 39.
Алгоритм на выдвижение штока 39 состоит из следующих последовательных трех этапов. В первом этапе производится перераспределение положений поршней 2 — 4 внутри цилиндра 1 при отсутствии сигнала на управляющем входе 54 распределителя
35, которое осуществляется по командам на управляющие входы 55 — 59 от системы
40 программного управления.
Демпфирующий поршень 20 при этом не задействован, а рабочая среда из камеры 22 через открытый распределитель 30 и дроссель 29 поступает в магистраль 19 слива. После окончания процесса перемещения поршня 20 с -дифференциального датчика
46 давления снимается нулевой сигнал и логические элементы 42 и 41 ИЛИ вЂ” НЕ-и
ИЛИ выдают в систему 40 программного управления сигнал на разрешение подачи новых сигналов управления. Если поршень
20 в этом этапе переместится на полный ход влево (по чертежу), что будет всегда, когда запрограммирована величина хода штока 39 больше пути торможения, то срабатывает концевой датчик 49 (фиг. 1) положения и сигнал через логические элементы 43 и 41 И ИЛИ пойдет в систему 40 программного управления. При неполном ходе поршня 20, когда координата меньше пути торможения, сигнал на систему 40 программного управления поступает только с дифференциального датчика 46 давления.
Во втором этапе происходит отработка требуемой координаты. Для этого на привод с системы 40 программного управления подаются двоичные команды, пропорциональные требуемой координате с учетом перемещения демпфирующего поршня 20. В частном случае ход поршня 20 равен ходу поршня 3 — второго разряда. С системы 40 программного управления снимается сигнал 8 с управляющего входа 59 и подается на управляющий вход 54 распределителя 35.
Шток 39 перемещается на заданную координату с процессом демпфирования в конце хода, который обеспечивается медленным заполнением камеры 22 рабочей средой через дроссель 26. После обработки требуемой координаты с датчика 50 положения поступает сигнал на логический элемент 44 И и далее на систему 40 программного уп10 равления. При этом снимается сигнал на управляющем входе 54 и шток 39 фиксируется в заданной координате, что соответствует третьему этапу работы.
Пример. Перемещение штока 39,на величину, равную сумме ходов поршней 2 — 4.
При этом с системы 40 программного управления подаются сигналы на управляющие входы 55 — 59. Рабочие полости 6 — 8 сообщаются с магистралью 18 питания, а ка20 меры 22 через дроссель 29 — с магистралью заданной координате демпфируется за счет истечения рабочей среды из камеры 22 через дроссель 25 в магистраль 19 слива. После отработки координаты с конечного датчика
49 подается сигнал на систему 40 программного управления и последняя снимает сигнал с управляющего входа 54, что соответ50 ствует третьему этапу.
На фиг. 2 показан вариант управляющего контура с контролем крайних положений демпфирующего поршня 20 с использо55 ванием дополнительного гидроцилиндра 60, перемещение штока 61 которого пропорционально величине перемещения поршня 20.
19 слива. После остановки демпфирующего поршня 20 с датчика 46 давления и концевого датчика 49 положения поступает сигнал на систему 40 программного управления. Сигнал с управляющего входа 59 снимается. Движение штока 39 демпфируется и далее с системы 40 программного управления поступает сигнал на управляющий вход 54, обеспечивающий фиксацию штока 39.
Алгоритм на вдвижение штока 39 состоит также из трех этапов. В первом этапе с системы 40 программного управления поступают сигналы, пропорциональные требуемой координате с учетом двойного перемещения демпфирующего поршня 20, а также сигнал на управляющий вход 24 распределителя 23 и камера 22 сообщается с магистралью 18 нагнетания через обратный клапан 28 и дроссель 26. При завершении rieремещения поршня 20 на систему 40 программного управления поступает сигнал с
40 датчика 50 положения и с датчика 46 давления. Во втором этапе на привод подаются сигналы, пропорциональные требуемой ко. ординате с учетом величины перемещения поршня 20, сигнал с управляющего входа
24 снят и подан на управляющий вход 5.
Шток 39 перемещается и при подходе к
1019118
Обратный клапан 64 обеспечивает компенсацию утечек в камере 22.
Шток 61 выполнен с возможностью взаимодействия с концевыми датчиками 49 и
50, а также обеспечивает при своем перемещении автоматическое регулирование дросселей 25 и 26 за счет кинематической связи с их органом 27 управления. Этот вариант привода работает аналогично описанному, но позволяет снять информацию о движении поршня 20 вне цилиндра 1, и кроме того, обеспечить нужный закон торможения штока 39, что позволяет уменьшить ударные нагрузки при останове штока 39.
Положительный эффект от использования предлагаемого привода заключается в повышении надежности и быстродействии привода за счет получения информации о перемещении штока 39, что позволит расширить его область применения и повысить производительность исполнительных орга1О нов, машин и механизмов, в которых он нашел применение.
Составитель В. Коваль
Редактор Н. Рогулич Техред И. Верес Корректор М. Демчик
Заказ 3665 27 Тираж 717 Подписное—
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по -делам. изобретений и открытий! 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4
