Пневматический цифровой привод

 

Изобретение м.б. использовано для позиционирования рабочих органов технологических машин и промышленных роботов. Цель изобретения - повышение КПД за счет энергосбережения. Рабочие полости (П) 5, 6, 7 исполнительного пневмоцилиндра 1 имеют возможность подключения к системам 23, 24 питания с меньшими уровнями давления, чем в системе 14 питания через распределители (Р) 10, 11, 12, обратные клапаны 19, 20, 21, 49, 54 и Р 45, 51. Если в циклограмме работы привода есть технологические или программные паузы можно сэкономить от 20 - 90% энергии сжатого газа. При частоте работы привода менее 0,5 с<SP POS="POST">-1</SP> производительность из-за повышения мгновенных скоростей штока 8 в результате аккумулирования энергии в П 5, 6, 7 увеличивается на 50 - 100%. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СО8ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 F 15 В 11/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 6 5 2 Ч

Йи-06впа7 (- 005 ttlla) (21) 4712918/29 (22) 03.07.89 (46) 23.07.91; Бюл. М 27

- (71) Владимирский политехнический инсти- тут (72) А.И.Евдокимов (53) 621..225 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1038634, кл. F 15 В 11/12, 1982. (54) ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ЦИФРОВОЙ ПРИВОД (57) Изобретение м.б. использовано для позиционирования рабочих органов технологических машин и промышленных роботов.

Цель изобретения — повышение КПД за счет. Ы 1665115 А1 энергосбережения, Рабочие полости (П) 5, 6, 7 исполнительного пневмоцилиндра 1 имеют возможность подключения к системам 23, 24 питания с меньшими уровнями давления, чем в системе 14 питания через распределители (Р) 10, 11, 12, обратные клапаны 19, 20, 21, 49, 54 и P 45, 51. Если в циклограмме работы привода есть технологические или программные паузы, можно сэкономить от

20 — SO $ энергии сжатого газа. При частоте работы привода менее 0,5 с производительность из-за повышения мгновенных скоростей штока 8 в результате аккумулирования энергии в П 5, 6, 7 увеличивается на

50 — 100;(. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1665115 метры 33 и 34, фильтры-маслоотделители 35 и 36. Далее привод содержит систему 37 программного управления с сигналами 38 входа, мембранными элементами 39, струйными элементами 40 и управляющими выходами 41 — 44, связанными с управлением распределителей 10 — 13. Дополнительный трехлинейный двухпозицион ный расп ределитель 45 входной линией 46 подключен через соответствующий обратный клапан 19—

22 к выходным каналам 15 — 18 каждого из основных распределителей 10 — 13, выходной линией 47 — к атмосфере, другой выходной линией 48 через обратный клапан 49 к системе 23 питания среднего уровня давления (0,1 — 0,2 МПа)„а управляк)щим входом к выходу 50 системы 37 программного управления, Двухлинейный двухпозиционный распределитель 51 входной линией 52 связан с входной линией 46 распределителя 45, выходной. линией 53 через обратный клапан

54 с системой 24 питания низкого уровня давления(0,01 — 0,06МПа ауправляющим входом с выходом 55 системы 37 программного управления. Системы 23 и 24 питания каналами 56 и 57 подключены к системе 37

Изобретение относится к машиностроению, в частности к средствам гидропневмоавтоматики, и может быть использовано для позиционирования рабочих органов технологических машин и промышленных 5 роботов.

Целью изобретения является повышение КПД за счет энергосбережения.

На чертеже представлена принципиальная пневматическая схема привода. 10 !

Пневматический цифровой привод содержит исполнительный пневмоцилиндр 1 с последовательно сцепленными двоичновзвешенными поршнями 2 — 4, рабочими полостями 5 — 7 и штоком 8, взаимодейству- 15 ющим с пневмоуправляемым фрикционным тормозным устройством 9, трехлинейные двухпозиционные распределители 10 — 12, четырехлинейный трехпозиционный распределитель 13. Распределители 10 — 12 20 подключены к одной из рабочих полостей 5 — 7 соответственно, к системе 14 питания (0,4 — 0,6 МПа) и одному из выходных каналов 15 — 17. Распределитель 13 подключен к устройству 9, системе 14 питания и выход- 25 ному каналу 18. В выходных каналах 15 — 18 установлены обратные клапаны 19 — 22.

Кроме того, привод снабжен дополнительными системами 23 и 24 питания с меньшими уровнями давления, включающими 30 регуляторы 25 и 26 давления, обратные клапаны 27 и 28, ресиверы (аккумуляторы) 29 и

30, стабилизаторы 31 и 32 давления, манопрограммного управления. Привод содержит также реле 58 давления.

Привод работает следующим образом, При наличии сигнала на управляющем выходе 50 системы 37 программного управления рабочие полости 5 — 7 сообщены через распределители 10 — 12, обратные клапаны 19 — 21 и линии 46 и 47 распределителя 45 с атмосферой, При этом поршни 2 — 4 прижаты один к другому усилием со стороны штоковой полости (не показана).

Тормозное устройство 9 стопорит шток 8, поскольку на распределитель 13 подается сигнал с управляющего выхода 44, который устанавливает его в крайнюю левую по чертежу позицию. При аварийном отключении системы 14 питания шток 8 застопорен усилием предварительно сжатой пружины (не показана) тормозного устройства 9. При включении любого распределителя 10 — 12 или их группы шток 8 перемещается на величину, равную сумме перемещений отдельных поршней 2 — 4. Тормозное устройство 9 при этом отключено путем переключения распределителя 13 в крайнюю правую по чертежу позицию, При переключении распределителей 10 — 12 вместе или по отдельности в исходную позицию полости 5 - 7 соединяются через обратные клапаны 19 — 21 и распределитель

45 либо вначале с линией 48 (при холостом ходе штока 8 при втягивании или при заторможенном штоке 8) и через обратный клапан 49 с системой 23 питания, а затем при достижении давления в линиях 46 и 52 давления в ресивере 29 с линией 53 и системой

24 питания (по сигналу реле 58 давления.или по времени включается от системы 37 программного управления распределитель 51), либо, при вдвижении штока 8 с нагрузкой (второй случай — вариант) с линией 47 и атмосферой или вначале с системой 24 питания через распределитель 51 и затем с атмосферой через распределитель 45. В первом случае сжатый газ поступает из рабочих полостей 5 — 7 в системы 23 и 24 питания, где вновь используется, обеспечивая тем самым экономию энергии всего привода. Во втором случае энергосбережение не осуществляется или осуществляется путем направления сжатого газа только в систему 24 питания, при этом будет небольшой подпор и небольшое снижение скорости, Значительная экономия энергии в предлагаемом приводе осуществляется, если в циклограмме работы привода есть технологические или программные паузы (выстои штока 8 при включенном тормозном устройстве 9), что часто, например, наблюдается в

1665115 работе приводов роботов, автооператоров, толкателей и т.д.

В этом (третьем) случае, а также во время переключения поршней 2 — 4, исключающего их состязания, во время паузы (устройство 9 включено) осуществляется перераспределение поршней 2 — 4 или они неподвижны в соответствии с программой, причем одна, например, полость 5, соединяется с системой 14 питания, а другие — полости 6 и 7 поочередно соединяются вначале с системой 23 питания, затем с системой 24 питания, а при давлении на выходе клапанов 19 — 21 (сигнал со спаренного реле 58), равном давлению в ресивере 30, с атмосферой, В этом случае следует заметить, снижения КПД самого пневмоцилиндра 1 не происходит, так как шток 8 неподвижен и полость 5 заполняется до давления системы 14 питания, а полости 6 и

-7 опорожняются (по программе) до атмосферного давления.

При этом, однако, несколько затягивается по времени переходный процесс перераспределения поршней 2 — 4, но если время переходного процесса меньше времени технологической паузы, то эта задержка процесса в результате перераспределения поршней 2 — 4. не оказывает влияния на уменьшение производительности привода, и даже, более того, производительность привода в конечном итоге возрастает за счет того, что скорость штока 8 при этом резко возрастает за счет эффекта "выстреливания" поршней 2 — 4 при предварительно заполненных или опорожненных сжатым газом до давления системы 14 питания полостей 5 — 7 и резком растормаживании штока 8. При отсутствии системы 24 питания после сброса газа в систему 23 питания полости 5 — 7 соединяются распределителем 45 с атмосферой.

Предложенный привод позволяет при технологических паузах, холостых ходах и перераспределениях поршней 2 — 4 осуществить значительное энергосбережение сжатого газа за счет направления его из полостей 5 — 7 в систему (системы) 23 (23, 24) питания более низкого уровня по давлению, чем давление в системе 14 питания привода, и последующей связи этих полостей 5—

7 с атмосферой, Привод позволяет также осуществить резкое повышение скорости штока 8 после паузы в работе, т.е, получить ударный цифровой пневмопривод.

:Значительное повышение скорости штока 8 при этом позволяет скомпенсировать незначительное снижение его скорости (из-за подпора низших систем 23 и 24 питания) при работе на холостом ходу и

"перекачки" сжатого газа из полостей 5 — 7 в разноуровневые: системы 23 и 24 питания. Так, при наличии только двух разноуровневых систем 14, 23 питания 0,5 и 0,2

МПа экономится 50; энергии (при паузах), при наличии и третьей системы 24 питания

0,05 МПа — до 90 .

Таким образом, предложенный привод позволяет повысить КПД за счет рекуперации выхлопных газов пневмодвигателя 1 и повторного (троекратного) их использования, а также за счет ликвидации подпора в выхлопных полостях 5 — 7. Он позволяет также снизить уровень шума (сброс в атмосферу идет уже с меньшего уровня давления — давления системы 24 питания, а также умен ьшить засорение (смазочн ым маслом системы 14) окружающей среды. При необходимости привод позволяет осуществить демпфирование поршней 2 — 4 в конце хода, вновь подключив выхлопные полости 5 — 7 с атмосферы к средней системе 23 питания.

Экономический эффект одного пневмопривода происходит за счет того, что в нем можно сэкономить 20 — 90 энергии сжатого газа. Кроме того, при частоте работы (при паузах) менее 0,5 q производительность привода из-за повышения мгновенных скоростей штока 8 в результате аккумулирования энергии в полостях 5 — 7 увеличивается на 50 — 100;ь. Скорости привода высокие также из-за того, что тормозное устройство

9 фрикционное.

Формула изобретения

1. Пневматический цифровой привод, содержащий исполнительный пневмоцилиндр, последовательно установленные в нем с образованием рабочих полостей поршни и шток, взаимодействующий с пневмоуправляемым фрикционным тормозным устройством, трехлинейные двухпозиционные распределители, каждый из которых подключен к одной из рабочих полостей, к системе питания и выходному каналу, и систему программного управления, подключенную к управляющим входам распределителей, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД за счет энергосбережения,привод снабжен дополнительными системами питания с меньшими уровнями давления, обратными клапанами и подключенным к системе управления трехлинейным двухпозиционным распределителем, одна из выходных линий которого подключена к атмосфере, вторая линия через обратный клапан — к системе питания среднего уровня давления, а входная линия — через соответствующий обратный клапан к выходному каналу каждого из основных распределителей., 16б5115

Составитель В, Коваль

Редактор В. Бугренкова Техред M,Mîðãåíòàë Корректор С, Шевкун

Заказ 2380 Тираж 391 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, yn,Гагарина, 101

2, Привод по и. 1, отличающийся . тем, что он снабжен дополнительным подключенным к системе управления двухлинейным двухпозиционным распределителем, входная линия которого 5 подключена к входной линии дополнительного трехлинейного распределителя, а выходная линия — к системе питания. низкого уровня давления через дополнительно установленный обратный клапан.