Пневмогидравлический цифровой позиционный привод

 

1. ПНЕВМОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ЦИФРОВОЙ ПОЗИЦИОННЫЙ ПРИВОД, содержащий исполнительный гидроцилиндр с рабочими полостями, пневмоприводной насос , пневмогидравлический цифровой преобразователь , включающий цифровой пневмоцилиндр с выходным штоком и гидрокамеру с установленным в нем поршнем, жестко связанным со штоком пневмоцилиндра с образованием поршневой и штоковой полостей, четырехлинейный распределитель , сливная линия которого связана через обратный клапан с порщневой полостью гидрокамеры, и компенсационную емкость, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей привод снабжен управляющим устройством, вход которого связан со сливной линией распределителя, а выход - с компенсационной емкостью. 2.Привод по п. 1, отличающийся тем, что управляющее устройство выполнено в виде регулируемого дросселя. 3.Привод по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что управляющее устройство выполнено в виде дозатора, а привод снабжен демпфирующим устройством. 4.Привод по п. 3, отличающийся тем, что демпфирующее устройство выполнено в виде регулятора потока с исполнитель (Л ным элементом, установленным с возможностью взаимодействия со штоком пневмоцИлиндра , дополнительно снабженным копиром , причем вход регулятора потока связан со штоковой полостью гидрокамеры , а выход - с компенсационной емкостью .

СООЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1021827 Д зся) F 15 В 11/12 -" 4:;., Ф.,.:;

1 ., 1ф г, - cj>

Н ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3353142 25-06 (25) 3353557 (22) 05.11.81 (46) 07.06.83. Бюл. № 2! (72) Э. М. Годин, В. В. Грачев, Л. Н. Кебец, В. И. Мацкевич, Я. О. Корф, И. 3. Береговой, О. А. Южаков, В. В. Шленев и А. Н. Галкин (71) Московский ордена Ленина авиационный институт им. Серго Орджоникидзе и

Волжское объединение по производству легковых автомобилей (53) 621.225 (058.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2990452/27-08, кл. В 23 Q 5/06, 1980. (54) (57) l. ПНЕВМОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ

ЦИФРОВОЙ ПОЗИЦИОННЫИ" ПРИВОД, содержащий исполнительный гидроцилиндр с рабочими полостями, пневмоприводной насос, пневмогидравлический цифровой преобразователь, включающий цифровой пневмоцилиндр с выходным штоком и гидрокамеру с установленным в нем поршнем, жестко связанным со штоком пневмоцилиндра с образованием поршневой и штоковой полостей, четырехлинейный распределитель, сливная линия которого связана через обратный клапан с поршневой полостью гидрокамеры, и компенсационную емкость, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей привод снабжен управляющим устройством, вход которого связан со сливной линией распределителя, а выход — с компенсационной емкостью.

2. Привод по п. 1, отличающийся тем, что управляющее устройство выполнено в виде регулируемого дросселя.

3. Привод по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что управляющее устройство выполнено в виде дозатора, а привод снабжен демпфирующим устройством.

4. Привод по п. 3, отличающийся тем, что демпфирующее устройство выполнено в виде регулятора потока с исполнительным элементом, установленным с возможностью взаимодействия со штоком пневмоцилиндра, дополнительно снабженным копиром, причем вход регулятора потока связан со штоковой полостью гидроьамеры, а выход — с компенсационной е IKocтью.

1021827

Изобретение относится к машиностроению, в частности к станко- и агрегатостроению, и может быть использовано в качестве позиционного привода промышленных манипуляторов и других гидрофицированных исполнительных устройств.

Известен пневмогидравлический цифровой позиционный привод, содержащий исполнительный гидроцилиндр с рабочими полостями, пневмоприводной насос, пневмогидравлический цифровой преобразователь, включающий цифровой пневмоцилиндр с выходным штоком и гидрокамеру с установленным в нем поршнем, жестко связанным со штоком пневмоцилиндра с образованием поршневой и штоковой полостей, четырехлинейный распределитель, сливная линия которого связана через обратный клапан с поршневой полостью гидрокамеры, и компенсационную емкость 11).

Недостатком известного привода является постоянное однозначное соответствие между ходом поршня пневмогидравлического цифрового преобразователя и перемещением выходного штока исполнительного гидроцилиндра. Подобная схема управления не обеспечивает гибкой регулировки перемешения штока исполнительного гидроцилиндра, например, при необходимости перемещений на длину, меньшую, чем максимальная. При этом отсутствует возможность повышения точности позиционирования в пределах заданной конструкции. Указанная особенность схемы управления обуславливает при изменении рабочих ходов соответственно необходимость производить замену исполнительных гидроцилиндров, что существенно усложняет эксплуатацию позиционных систем, их стоимость и металлоемкость.

Кроме того, по завершении перемещения поршня исполнительного гидроцилиндра вследствие сжимаемости жидкости имеют место длительные колебательные процессы с регулированием как по скорости, так и по координате. Это обстоятельство сугцественно снижает быстродействие привода и сужает область его применения.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей привода.

Поставленная цель достигается тем, что пневмогидравлический цифровой позиционный привод, содержащий исполнительный гидроцилиндр с рабочими полостями, пневмоприводной насос, пневмогидравличес кий цифровой преобразователь, включающий цифровой пневмоцилиндр с выходным штоком и гидрокамеру с установленным в нем поршнем, жестко связанным со штоком пневмоцилиндра с образованием поршневой и штоковой полостей, четырехлинейный распределитель, сливная линия которого связана через обратный клапан с поршневой полостью гидрокамеры, и компенсационную емкость, снабжен управляю5

55 шим устройством, вход которого связан со сливной линией распределителя, а выход— с компенсационной емкостью.

Управляющее устройство может быть выполнено в виде регулируемого дросселя, или в виде дозатора.

Кроме того, привод снабжен демпфирующим устройством, выполненным, например, в виде регулятора потока с исполнительным элементом, установленным с возможностью взаимодействия со штоком пневмоцилиндра, дополнительно снабженным копиром, причем вход регулятора потока связан со штоковой полостью гидрокамеры, а выход — с компенсационной емкостью.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема привода с управляюшим устройством, выполненным в виде регулируемого дросселя; на фиг. 2 — принципиальная схема привода с управляюгцим устройством, выполненным в виде дозатора, и демпфирующим устройством.

Пневмогидравлический цифровой позиционный привод содержит исполнительный гидроцилиндр 1 с рабочими полостями 2 и 3, поршнем 4 с двусторонним штоком 5, пневмоприводной насос 6, включавший поршень 7, двусторонний пЛунжер 8, управляющие пневмополости 9 и 10, гидрополости 11 и 12. Пневмополости 9 и 10 подключены через пневмораспределитель

13 к источнику 14 сжатого газа и атмосфере, а гидрополости 11 и 12 через систему обратных клапанов 15 — 18 подключены к распределителю 19 и компенсационной емкости 20. Распределитель 19 снабжен входной линией 21 четырехлинейного распределителя 22, выходные линии 23 и 24 которого связаны с рабочими полостями 2 и 3 гидроцилиндра 1, а сливная линия 25 через обратный клапан 26 — с поршневой полостью 27 гидрокамеры 28, входящей в пневмогидравлический цифровой преобразователь 29, включающий также цифровой пневмоцилиндр 30 с выходным штоком 31, жестко связанным с поршнем 32, образуюшим в гидрокамере 28 штоковую полость 33 и вышеуказанную поршневую полость 27, и пневмораспределители 34, ко.личество которых определяется числом разрядов управления цифрового пневмоцилиндра 30.

Поршень 32 выполнен с возможностью взаимодействия с концевым переключателем

35, поршневая полость 27 через двухлинейный распределитель 36 сообщена с компенсационной емкостью 20.

Кроме того, привод снабжен управляюшим устройством, выполненным, например, в виде регулируемого дросселя 37 (фиг. 1), вход 38 которого сообщен со сливной линией 25 распределителя 22, а выход 39— с компенсационной емкостью 20, либо в виде дозатора 40 (фиг. 2), включаюшего регулируемую емкость 41, плаваюший поршень 42, разделитель 43, пневмокамеру 44, 1021827 элемент 45 регулировки, и объединенные вход и выход 46; сообщенные соответственно через обратный клапан 47 со сливной линией 25 распределителя 22, а через двухлинейный распределитель 48 — с компенсирующей емкостью 20. Шток 31 (фиг. 2) цифрового пневмоцилиндра 30 снабжен

:копиром 49 и взаимодействует с демпфирующим устройством, выполненным в виде регулятора 50 потока с чувствительным элементом 51, вход 52 которого сообщен со штоковой полостью 33, а выход 53 через обратный клапан 54 — с компенсационной емкостью 20. Распределитель 36 (фиг. 2) через обратный клапан 55 сообщен со штоковой полостью 33 гидрокамеры 28. На фиг. 1 пунктирной линией обозначена связь распределителя 19 с резервными четырехлинейным распределителем 56, исполнительным гидроцилиндром 57 и регулируемым дросселем 58, обеспечивающая повышение на дежности привода, либо работу его на два объекта. Пневмокамера 44 (фиг. 2) дозатора

40 подключена к источнику 14 через пневмораспределитель 59.

Привод работает следующим образом.

В исходном положении (фиг. 1 и 2) рабочая жидкость из компенсационной емкости 20 через обратные клапаны 17 и 18 посз,«ает в гидрополости 11 и 12.

При подаче команды на один или несколько пневмораснределителей 34 срабатывает цифровой пневмоцилиндр 30, и выходной шток 31 перемещается на заданное расстояние. Поршень 32, связанный со штоком 31, вытесняет соответствующий объем рабочей жидкости в компенсационную емкость 20 через предварительно включенный распределитель 36 и в штоковую полость 33 (фиг. 2) через обратный клапан 55

После срабатывания цифрового пневмоцилиндра 30 и отключения пневмораспределителей 34 распределитель 36 обесточивается и устанавливается в исходную позицию, а распределитель 19 включается, и рабочая жидкость из гидрополости 11 под воздействием плунжера 8 через обратный клапан

15 поступает в рабочую полость 3 исполнительного гидроцилиндра 1. Вытесняемая из рабочей полости 2 жидкость со сливной линии 25 распределителя 22 поступает через обратный клапан 26 в поршневую полость 27 гидрокамеры 28, устанавливая пневмоцилиндр 30 в исходное положение, а также через регулируемый дроссель 37 в компенсационную емкость 20 (фиг. 1), с помощью которого производится настройка точности и величины перемещения штока 5 исполнительного гидроцилиндра l.

На фиг. 2 жидкость из сливной линии

25 распределителя 22 через обратный клапан 47 также поступает в регулируемую емкость 41 дозатора 40. Поршень 32 гидрокамеры 28 возвращается в исходное поло5

55 жение, а плавающий поршень 42 дозатора

40 перемещается к разделителю 43, взаимодействующему с элементом 45 регулировки.

По мере приближения поршня 32 к исходному положению, а штока 5 исполнительного гидроцилиндра 1 — к координате позиционирования, чувствительный элемент

51 регулятора 50 потока наезжает на копир

49, тем самым изменяя гидравлическое сопротивление линни связи поршневой полости 33 с компенсaöèoííoé емкостью 20 до такого значения, при котором подход штока 5 и гидроцилиндра 1 выходного штока

31 пневмоцилиндра 30 к координатам позиционирования осуществляется в допустимом диапазоне скоростей.

При достижении крайнего положения поршня 32 (фиг. 1 и 2) последний взаимодействует с концевым переключателем 35, подающим сигнал на распределитель 19, который разобщает гидрополость 11 с рабочей полостью 3 гидроцилиндра 1.

Кроме того (фиг. 2), включается распределитель 48, сообщающий регулируемую емкость 41 дозатора 40 с компенсационной емкостью 20. Рабочая жидкость из регулируемой емкости 41 под действием давления сжатого газа в пневмокамере 44 вытесняется в компенса щонную емкость 20, после чего распределитель 48 отключает- . ся. Далее цикл работы привода повторяется. При этом за счет переключения пневморасгределителя 13 рабочая жидкость вытесняется из идрокамеры 12 пневмоприводного насоса 6. Геверсирование исполнительного гидроцилиндра 1 осуществляется за счст переключения ра-пределителя 22. Введение в схему регулирования управляющего устройства, выполненного, например, в виде регулируемого дросселя 37, либо дозатора 40, позволяет существенно уменьшить количество разрядов цифрового пневмоцилиндра 30 и объем гидрокамеры 28 преобразователя 29, поскольку нет необходимости иметь объем гидрокамеры 28, равный объему рабочей жидкости, вытесняемой из рабочих полостей 2 или 3 исполнительного гидроцилиндра 1.

При этом существенно снижается металлоемкость и стоимость пневмогидравлического цифрового преобразователя, так как при больших объемах рабочих полостей исполнительного гидроцилиндра объем рабочей жидкости в гидрокамере пневмогидравлического цифрового преобразователя может составлять лишь его незначительную часть.

Предложенный позиционный привод по сравнению с известным приводом снижает энергозатраты на 24о/о- Введение в схему демпфирующего устройства повышает срок службы и быстродействие за счет снижения вибрации и пульсации оабочей жидкости. Снабжение привода управляющим устройством позволяет в н ал адоч ном режиме отрегулировать величину рабочих ходов што1021827

vH исполнительного гидроцилиндра в более

) .: гкоч допуске, чем это возможно при и,. пчии только одного пневмогидравлического цифрового преобразователя с точностью позиционирования, определяемой дискретностью его младшего разряда.

1021827

Составитель В. Коваль

Редактор Т. Кугрышева Тех ред И. Be pec К В. Б

Заказ 4005/25 Т орректор . утяга ираж 717 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4