Бесштоковый позиционный магнитопневматический привод

 

БЕСШТОКОВЫЙ ПОЗИЦИОННЫЙМАГНИТОПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ПРИВОД, содержаш,ий цилиндр с обоймой и установленным в нем поршнем с образованием рабочих полостей, два постоянных магнита , размешенных на поршне и обойме, неподвижно закрепленной на основании, систему управления, отличающийся тем, что, с целью повышения точности позиционирования и улучшения динамических характеристик , привод снабжен моделью-наблюдателем Люенбергера по положению цилиндра, связанной с системой управления, а поверхности взаи.модействия магнитов выполнены с острыми кромками, вершины острых углов которых расположены навстречу один другому в одной плоскости. со ГЧ5 СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Э(50 F 15 B 11/12; F 15 В 9/03

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ с ф

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3519804/24-06 (22) 08.12.82 (46) 15.05.84. Бюл. № 18 (72) Г. В. Крейнин, В. И. Ивлев и И. Л. Кривц (71) Институт машиноведения им. А. А. Благонравова АН СССР (53) 621.525 (088.8) (56) 1. Крейнин Г. В., Ивлев В. И., Дюффель О. В. Использование модели-наблюдателя для улучшения динамических характеристик следящего пневмопривода. — «Машиноведение», № 5, 1982, с. 45 — 48, рис. l.

2. Патент Японии 48 — 35659, кл. 54 (3) с. 11, опублик. 1973.

„„Я0„„1092310 (54) (5!) БЕСШТОКОВЫИ ПОЗИцИОН

НЫЙ МАГНИТОПНЕВМАТИЧЕСКИЙ

ПРИВОД, содержащий цилиндр с обоймой и установленным в нем поршнем с образованием рабочих полостей, два постоянных магнита, размещенных на поршне и обойме, неподвижно закрепленной на основании, систему управления, отличающийся тем, что, с целью повышения точности позиционирования и улучшения динамических характеристик, привод снабжен моделью-наблюдателем Люенбергера по положению цилиндра, связанной с системой управления, а поверхности взаимодействия магнитов выполнены с острыми кромками, вершины острых углов которых расположены навстречу один другому в одной плоскости.

1092310

Изобретение относится к пневматическим исполнительным механизмам и может быть использовано в качестве силового привода

H транспортных устройствах технологического оборудования, в частности в робототехнических системах.

Известен следящий пневматический привод, содержащий исполнительный цилиндр с установленным в нем поршнем со штоком с образованием рабочих полостей, систему управления и модель-наблюдатель .7юенбер- 1О гера по положению штока (1).

Однако известный привод характеризуется недостаточно высокой статической точностью, обусловленной трением в уплотнениях штока и поршня.

Известен бесштоковый позиционный магнитопневматический привод, содержащий цилиндр с обоймой и установленным в нем поршнем с образованиеvl рабочих полостей, два постоянных магнита, размещенных на поршне и обойме, неподвижно закрепленной на основании, систему управления (2).

Недостатком известного магнитопневматического привода является невысокая статическая точность позиционирования, обус,ловленная конфигурацией рабочих плоскостей магнитов. Кроме того, динамические ха- 25 рактеристики не отвечают поставленным задачам.

Цель изобретения — повышение точности позиционирования и улучшения динамических характеристик.

Поставленная цель достигается тем, что бесштоковый позиционный магнитопневматический привод, содержащий цилиндр с обоймой и установленным в нем поршнем с образованием рабочих полостей, два постоянных магнита, размешенных на пори не и обойме, неподвижно закрепленной на основании, систему управления, снабжен моделью-наблюдателем Люенбергера по положению цилиндра, связанной с системой управления, а поверхности взаимодействия магнитов выполнены с острыми кромками, вер- 40 шины острых углов которых расположены навстречу один другому в одной плоскости.

На чертеже представлена принципиальная схема привода.

Бесштоковый позиционный магнитопневматический привод содержит цилиндр 1 с 45 крышками 2 и 3 с рабочими каналами 4, обоймой 5, неподвижно зарепленной на основании 6, и установленным в цилиндре 1 поршнем 7 с образованием рабочих полостей 8 и 9, герметизация которых осушествляется оболочками 10 и 11, два постоянных ма = нита 12 и 13, изготовленных из высококоэрцитивных и высокоэнергоемких редкоземельных магнитных материалов, систему 14 управления, связанную с пневмораспределителем 15, например, типа струйная трубка. подключенным к рабочим полостям 8 и 9.

Кроме того, привод снабжен модельюнаблюдателем Люенбергера 16, на которую заводится задающий сигнал и сигнал от датчика положения цилиндра (не показан). Поверхности 17 и 18 взаимодействия магнитов

12 и 13 выполнены с острыми кромками 19 и 20.

Привод работает следуюшим образом.

При поступлении на систему 14 управления через специальную модель-наблюдатель .7к)снбергера 16 задающего сигнала пневмораспределитель 15 отрабатывает сигнал и сообшает одну из рабочих полостей, например 9, с питанием, а рабочую полость 8 с атмосферой (сливом) . В результате силового взаимодействия постоянных магнитов 12 и 13 поршень 7 остается неподвижным. а цилиндр 1 с крышками 2 и 3 под действием перепада давления в рабочих полостях 8 и 9 начинает перемешаться влево. При этом оболочка 11 расправляется, оболочка 10 собирается в рабочих полостях 9 и 8, препятствуя при этом возникновение утечек и перетечек воздуха. Консистентная смазка, расположенная между внутренней поверхностью цилиндра 1 и оболочками 10 и ll, позволяет снизить силы трения. Зазор между цилиндром 1 и поршнем 7 выбирается меньшим толшины герметизируюших оболочек 10 и 11 с целью предотвращения заклинивания привода при защемлении оболочек.

Снижение сил трения уменьшает зону нечувствительности в приводе при позиционировании, что, в свою очередь, повышает точность.

По мере приближения к заданной позиции происходит уменьшение разности между величиной задающего сигнала и сигнала, поступающего от датчика положения, в результате чего пневмораспределитель 15 начинает возвращаться в исходное среднее положение, уменьшая тем самым перепад давления в рабочих полостях 8 и 9. Кроме задающего воздействия и сигнала от датчика положения в систему 14 управления поступают сигналы, пропорциональные скорости и ускореник> движения гильзы, генерируемые моделью-наблюдателем Люенбергера, Kàторая моделирует динамику работы привода и иозволяе.г получить сигналы скорости и ускорения движения цилиндра 1 без применения соответствующих датчиков или устройств дифференцирования. Остановка цилиндра 1 в заданной позиции происходит при равенстве задающего сигнала и сигнала, поступающего с датчика положения. При этом давление воздуха в рабочих полостях 8 и 9 выравнивается за счет установки пневмораспределителя 15 в исходное положение (см. чертеж) .

Выполнение острых кромок 19 и 20 у по- стоянных магнитов 12 и 13 позволяет получить лучшую статическую точность привода, так как градиент магнитных сил, действующих на поршень 7, в этом случае выше, чем у магнитов с тупыми кромками, однако ухудшает динамическую точность. Вве1092310

Составитель В. Коваль

Редактор Л. Веселовская Техред И. Верес Корректор А. Тяско

Заказ 3228/23 Тираж 667 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

3 дение в привод специальной модели-наблюдателя Люенбергера, составленной с учетом острых кромок 19 и 20 магнитов 12 и 13 позволяет улучшить динамические характеристики привода при его позиционировании.

Технико-экономическая эффективность от применения предложенного привода, заключается в упрошении конструкции, поскольку не требуется применение соответствующих датчиков скорости и ускорения или устройств дифференцирования при обеспечении высокой статической и динамической точности привода, позволяющей расширить область применения указанного привода.