Электропневмогидравлическая система

 

Использование: в области пневмогидроавтоматики, в частности в конструкциях металлорежущих станков, испытательных стендов, промышленных роботов и манипуляторов. Сущность: система содержит бак с рабочей жидкостью, колонну из пневмоцилиндра и гидроцилиндра, связанных между собой общим штоком. Исполнительный пневмоцилиндр со шпиндельной бабкой размещен на направляющей и связан с гидроцилиндром кронштейном. Четырехлинейный трехпозиционный гидрораспределитель соединен двумя гидролиниями с гидроцилиндром, а двумя другими гидролиниями - с баком. В пневмолинию подачи сжатого воздуха последовательно включены редукционный клапан, электроуправляемый пневмораспределитель и редукционный клапан. Электроуправляемые пневмораспределители служат для соединения пневмоцилиндров с пневмолинией. Со штоком соединен рабочий орган, например режущий инструмент станка. 2 ил.

Изобретение относится к области пневмогидроавтоматики и может быть использовано в конструкциях металлорежущих станков, испытательных стендов, промышленных роботов и манипуляторов.

Уровень техники в данной области характеризуется тем, что известна электропневмогидравлическая система, содержащая пневматический цилиндр и гидравлический цилиндр, связанные штоками между собой, бак с рабочей жидкостью, электроуправляемые гидрораспределитель и пневмораспределитель и регулируемые дроссели [1] Техническими недостатками данной системы являются сложность конструкции и ограниченность функциональных возможностей в части получения сложных пространственных перемещений рабочего органа.

Известна также наиболее близкая к заявляемой электропневмогидравлическая система, содержащая колонну, в которой соосно размещены пневматический цилиндр и гидравлический цилиндр подвода, связанные штоками между собой, и исполнительный цилиндр, шток которого соединен с рабочим органом, а также бак с рабочей жидкостью, электроуправляемый гидрораспределитель, подключенный двумя гидролиниями к полостям гидроцилиндра, регулируемые дроссели, обратные клапаны, пневмолинию подачи сжатого воздуха с редукционными клапанами, электроуправляемые пневмораспределители, регулируемый упор для взаимодействия с исполнительным цилиндром и датчики положения штока гидроцилиндра [2] Техническими недостатками этой системы являются сложность технологического обслуживания в части выпуска воздуха из гидроцилиндра и ограниченность функциональных возможностей в части получения непрямолинейных перемещений рабочего органа.

Данное изобретение предназначено для получения технического результата, заключающегося в обеспечении возможности удаления воздуха из гидравлического цилиндра и гидролиний в конце каждого цикла работы, что влечет за собой повышение равномерности и плавности движения рабочего органа, а также в расширении функциональных возможностей для реализации сложного радиального гипоциклического вращения рабочего органа с регулируемой амплитудой колебаний, что обеспечивает возможность использования данной системы в конструкциях многоцелевых объектов техники.

Сущность изобретения заключается в том, что в электропневмогидравлической системе, содержащей колонну, в которой соосно размещены пневматический цилиндр и гидравлический цилиндр подвода, связанные штоками между собой, и исполнительный цилиндр, шток которого соединен с рабочим органом, а также бак с рабочей жидкостью, электроуправляемый гидрораспределитель, подключенный двумя гидролиниями к полостям гидравлического цилиндра через регулируемые дроссели, шунтированные обратными клапанами, пневмолинию подачи сжатого воздуха с двумя, последовательно связанными через электроуправляемый пневмораспределитель, редукционными клапанами, электроуправляемые пневмораспределители, регулируемый упор для взаимодействия с исполнительным цилиндром и датчики положения штока гидравлического цилиндра, для достижения указанного технического результата, гидрораспределитель выполнен четырехлинейным трехпозиционным с закрытым центром, две его гидролинии подключены к баку, установленному на верхнем торце колонны, которая снабжена направляющей для перемещения исполнительного цилиндра, выполненной со сквозным пазом, в котором размещен дополнительно выполненный кронштейн для связи штока гидравлического цилиндра с исполнительным цилиндром, причем шток последнего снабжен приводом вращения в виде двигателя и зубчатой передачи, при этом выходы редукционных клапанов соединены между собой, а упор размещен на указанной направляющей колонны, при этом исполнительный цилиндр выполнен пневматическим.

Причинно-следственная связь между достигаемым техническим результатом и совокупностью признаков системы заключается в том, что воздух из гидроцилиндра удаляется при перемещении последнего через гидролинии гидрораспределителя, соединенные с баком, а сложное вращение рабочего органа реализуется в результате суммирования движений, сообщаемых штоку исполнительного цилиндра за счет работы двигателя привода вращения.

Перечень фигур чертежей: на фиг. 1 изображена схема электропневмогидравлической системы в конструкции многоцелевого металлорежущего станка при выполнении операции притирки; на фиг. 2 при выполнении операции хонингования.

Система (фиг. 1) содержит бак с рабочей жидкостью, приводную колонну 2, на которой размещены пневматический цилиндр 51 подвода с поршнем 3 и гидравлический гидроцилиндр 52 подвода с поршнем 5, связанные гильзами и штоками, выполненными в виде общего штока 4 между собой, и исполнительный пневматический цилиндр 53 разжима с поршнем 14 и штоком 13, установленным с возможностью вращения и соединенный с рабочим органом, например притиром 10, имеющим поводок 12 и взаимодействующим с обрабатываемым изделием 17. Электреуправляемый четырехлинейный трехпозиционный гидрораспределитель 22 с закрытым центром имеет электромагниты 23, 24 и подключен двумя гидролиниями к полостям цилиндра 52 через регулируемые дроссели 25, 26, шунтированные обратными клапанами 27, 28, а двумя другими гидролиниями к баку 1, установленному на верхнем торце приводной колонны 2, которая снабжена направляющей (не обозначена) для перемещения шпиндельной бабки 7 с исполнительным цилиндром 53, выполненной со сквозным пазом (не обозначен), в котором размещен дополнительно выполненный кронштейн 8 для связи штока 4 с исполнительным цилиндром 53 (через шпиндельную бабку 7).

В пневмолинию 29 подачи сжатого воздуха включены вентиль 30, влагоотделитель 31, маслораспылитель 32, дроссель 33 и последовательно связанные через электроуправляемый пневмораспределитель 34 редукционные клапаны 35, 36, выходы которых соединены между собой и с электроуправляемым пневмораспределителем 37 связи пневмолинии 29 с исполнительным цилиндром 53. Электроуправляемый пневмораспределитель 38 служит для связи цилиндра 51 подвода с пневмолинией 29. Пневмораспределители 37, 38 имеют электромагниты 39, 40 и 41 соответственно и пневмоглушители 47, 48. К пневмолинии 29 подключено реле 49 давления. Шток 4 снабжен кулачком 6 для взаимодействия с датчиками положения, выполненными в виде конечных выключателей 43, 44, 45.

Шток 13 снабжен приводом вращения в виде автономного двигателя 50 и зубчатой передачи с планетарным редуктором 11. Конечные выключатели 43, 44, 45 связаны со схемой (не изображена) формирования переключающих сигналов для гидрораспределителя 22 и пневмораспределителей 34, 37, 38, которая имеет реле времени (не изображена). Изделие 17 закреплено на тумбе 16, размещенной на фундаментной плите 15. Регулируемый упор 9 размещен на указанной направляющей колонны 2. К выходу редукционного клапана 36 подключен манометр 46. Пневмораспределитель 34 имеет электромагнит 42, на фиг. 2 шток 13 соединен с рабочим органом хоном 18, имеющим разжимной конус 21, колодки 19 и абразивные бруски 20.

Электропневматическая система (фиг. 1) работает следующим образом.

После установки и закрепления изделия 17 на тумбе 16 устанавливается на верхний торец изделия 17 притир 10 с нанесенной на его рабочую поверхность, например пастой ГОИ, после чего включается электромагнит 40 пневмораспределителя 38 и электромагнит 23 гидрораспределителя 22, соединяя между собой верхнюю и нижнюю полости цилиндра 52. Основной поток воздуха под давлением порядка Рв 5 7 ати подается в верхнюю полость цилиндра 51, перемещая вниз поршень 3 вместе со штоком 4 и связанную с ним посредством кронштейна 8 шпиндельную бабку 7 с заданной скоростью, настраиваемой дросселем 26, который регулирует расход масла, перетекающего из нижней полости цилиндра 52 через гидрораспределитель 22 и обратный клапан 27, до тех пер, пока шпиндельная бабка 7 не сядет на упор 9, что соответствует положению хвостовика штока 13, вошедшего своей конусной частью в отверстие притира 10, при этом положении конечный выключатель 44 включает двигатель 50 привода вращения и электромагнит 39 пневмораспределителя 37, подавая воздух, проходящий через дроссель 33 и клапан редукционный 35, настроенный на рабочее давление порядка Рраб 1 4 ати (зависит от величины и габаритов притираемых поверхностей), через пневмораспределитель 37 в верхнюю полость цилиндра 53, перемещая вниз поршень 14 вместе со штоком 13, на хвостовике которого закреплен поводок 12, который при вращении западает в паз ступицы притира 10, передавая вращательно-колебательные радиальные движения притиру и прижимая его с необходимым рабочим усилием к притираемой кольцевой поверхности изделия 17.

Длительность процесса притирки задается реле времени в пределах 60 300 сек (зависит от величины припуска, материала изделия, его твердости и т.д.), после срабатывания которого производится включение электромагнита 42 пневмораспределителя 34, в результате чего воздух проходит через пневмораспределитель 34 и редукционный клапан 36, настроенный на пониженное давление порядка Рвых 0,3 0,5 ати для осуществления процесса притирки в режиме выхаживания, обеспечивающего улучшение частоты обрабатываемой поверхности. Длительность процесса притирки в режиме выхаживания на пониженном давлении задается реле времени в пределах 5 15 сек, после чего происходит выключение двигателя 50, выключение электромагнита 42 пневмераспределителя 34 и электромагнита 39 пневмораспределителя 37, в результате чего воздух подается в нижнюю полость цилиндра 53, перемещая поршень 14 вместе со штоком 13 и поводком 12 вверх процесс выхаживания прекращается, одновременно выключаются электромагниты 23, 24, 40, 41, в результате чего воздух под давлением Рв 5 - 7 ати подается через пневмораспределитель 38 в нижнюю полость цилиндра 51 и поршень 3, связанный посредством штока 4 с поршнем 5 цилиндра 52, начинает перемещаться вверх, вытесняя масло из верхней полости цилиндра 52 через дроссель 25, регулирующий скорость хода вверх, и далее через гидрораспределитель 22 в бак 1, а нижняя полость цилиндра 52 заполняется маслом, поступающим из бака 1, установленным на верхнем торце колонны 2 стакана происходит "продувка" цилиндра 52 с целью удаления пузырьков воздуха, поступающих через уплотнения из окружающей среды и вызывающих неравномерное движение при перемещении шпиндельной бабки 7. При перемещении вверх шпиндельной бабки 7, торец кронштейна 8 совмещаясь с торцом конечного выключателя 43 заставляет его срабатывать, в результате чего выключается электромагнит 24 и гидрораспределитель 22 занимает среднее положение, отсекая верхнюю и нижнюю полости цилиндра 52, т.е. перекачивание масла из верхней полости в нижнюю не происходит, одновременно выключается электромагнит 41 пневмораспределителя 38, но поскольку последний обладает "памятью", то он остается в положении, соединяющим нижнюю полость цилиндра 51 с пневмолинией 29, в которой давление Рв 5 7 ати, т.е. столб воздуха под давлением удерживает вес шпиндельной бабки 7 от произвольного перемещения ее вниз. В случае прекращения подачи воздуха в нижнюю полость цилиндра 51 произвольного падения шпиндельной бабки 7 не произойдет, поскольку нижняя и верхняя полости цилиндра 52 отсечены закрытым центром гидрораспределителя 22 (среднее положение) и перекачка масла из одной полости в другую не может быть осуществлена. На этом цикл работы многоцелевого станка, налаженного для плоской доводки (притирки) кольцевых поверхностей заканчивается.

Для повторения следующего цикла необходимо снять обработанное изделие, установить и закрепить новое изделие с нанесенной на притираемую поверхность и на притир 10 пастой ГОИ, после чего работа произойдет в вышеописанной последовательности.

Система, изображенная на фиг. 2 работает следующим образом.

После установки и закрепления изделия 17 на тумбе 16 включается электромагнит 40 пневмораспределителя 38 и электромагнит 23 гидрораспределителя 22, соединяя между собой верхнюю и нижнюю полости цилиндра 52, в результате чего основной поток воздуха под давлением порядка Рв 5 7 ати из пневмолинии 29 подается в верхнюю полость цилиндра 51 подвода, перемещая вниз поршень 3 вместе со штоком 4 и связанную с ним посредством кронштейна 8 шпиндельную бабку 7 с заданной скоростью, настраиваемой дросселем 26, который регулирует расход масла, перетекающего из нижней полости цилиндра 52 через гидрораспределитель 22 и обратный клапан 27 до тех пор, пока кулачок 6 на штоке 4 не достигнет конечного выключателя 45, (определяющего нижнее положение хона 18 в обрабатываемом отверстии), который срабатывает включая двигатель 50 вращения и электромагнит 39 пневмораспределителя 37 для подачи воздуха, проходящего через клапан 35, настроенный на рабочее давление Рраб 1 4 ати (зависит от величины диаметра обрабатываемого отверстия и его длины), через пневмораспределитель 37 в верхнюю полость цилиндра 53, в котором перемещается вниз поршень 14 вместе со штоком 13, на котором закреплен разжимной конус 21, прижимающий конусные колодки 19 с абразивными брусками 20 к стенкам обрабатываемого отверстия изделия 17 с необходимым усилием. При срабатывании конечного выключателя 45 одновременно выключается электромагнит 40 и включается электромагнит 41 пневмораспределителя 38, в результате чего воздух под давлением порядка Рв 5 7 ати подается в нижнюю полость цилиндра 51 подвода, перемещая вверх поршень 3 вместе со штоком 4 и связанную с ним посредством кронштейна 8 шпиндельную бабку 7 вместе с хоном 18 до тех пор, пока кулачок 6 штока 4 не достигнет конечного выключателя 44, определяющего верхнее положение хона 18 в обрабатываемом отверстии, который срабатывает, выключая электромагниты 40, 41, в результате чего происходит перемещение вниз поршня 3 вместе со штоком 4, со связанной с ним шпиндельной бабкой 7 и с хоном 18 таким образом осуществляется процесс хонингования с возвратно-поступательным рабочими ходами, плавность движения которых обеспечивается цилиндром 52, где замкнутый объем масла при включенном электромагните 25 через гидрораспределитель и дроссели 25, 26 перекачивается из одной полости в другую. Длина рабочих ходов шпиндельной бабки 7 определяется положением конечных выключателей 44, 45 и процесс хонингования с вращением хона 18 при разжатых брусках 20 продолжается до тех пор, пока не сработает реле времени, определяющее длительность процесса хонингования, настроенное на 30 90 сек (зависит от величины припуска, материала изделия, его твердости, зернистости брусков и т.д.).

После срабатывания реле времени производится включение электромагнита 42 пневмораспределителя 34, в результате чего воздух проходит через пневмораспределитель 34 и редукционный клапан 36, настроенный на пониженное давление порядка Рв 0,3 0,5 ати для осуществления процесса хонингования отверстий в режиме выхаживания для улучшения чистоты обрабатываемой поверхности. Длительность процесса хонингования в режиме выхаживания на пониженном давлении задается реле времени в пределах 5 15 сек, после которого происходит выключение двигателя 50 вращения, выключение электромагнита 42 пневмораспределителя 34 и электромагнита 39 пневмораспределителя 37, в результате чего воздух подается в нижнюю полость цилиндра 53 разжима, перемещая поршень 14 вместе со штоком 13 и разжимным конусом 21 вверх процесс выхаживания прекращается, одновременно выключается электромагнит 40 и включается электромагнит 41, а также выключается электромагнит 23 и включается электромагнит 24 гидрораспределителя 22, в результате чего воздух из пневмосистемы под давлением Рв 5 7 ати подается через пневмораспределитель 38 в нижнюю полость цилиндра 51 и поршень 3, связанный посредством штока 4 с поршнем 5 начинает перемещаться вверх, вытесняя масло из верхней полости цилиндра 52 через дроссель 25 и далее через гидрораспределитель 22 в бак 1, а нижняя полость цилиндра 52 заполняется маслом, поступающим из бака 1, установленного на верхнем торце колонны 2 стакана происходит "продувка" цилиндра 52 с целью удаления пузырьков воздуха, поступающих через уплотнения из окружающей среды и вызывающих неравномерное движение при перемещении шпиндельной бабки 7. Перемещаясь вверх шпиндельная бабка 7 торцом кронштейна 8 совмещается с торцом конечного выключателя 43, который срабатывает, отключая электромагнит 24, и гидрораспределитель 22 занимает среднее положение, отсекая верхнюю и нижнюю полости цилиндра 52, поэтому перекачивание из верхней полости в нижнюю не происходит, одновременно выключается электромагнит 41 пневмораспределителя 38, но поскольку данный пневмораспределитель обладает "памятью", то он остается в положении, соединяющем нижнюю полость пневмоцилиндра подвода с пневмолинией 29 под давлением Рв 5 7 ати, в результате чего столб воздуха под давлением удерживает вес шпиндельной бабки 7 от произвольного опускания ее вниз. В случае прекращения подачи воздуха в нижнюю полость цилиндра 51 подвода произвольного падения шпиндельной бабки 7 не произойдет, поскольку нижняя и верхняя полости цилиндра 52 отсечены гидрораспределителем 22 и перекачка масла из одной полости в другую не может быть осуществлена.

На этом цикл работы многоцелевого станка, налаженного для хонингования отверстий в изделиях типа цилиндров заканчивается.

Для повторения следующего цикла необходимо снять обработанный цилиндр, вместо него установить и закрепить необработанный, после чего работа привода многоцелевого плоскодоводочно-хонинговального станка, налаженного на режим хонингования отверстий, произойдет в вышеописанной последовательности.

Источники информации 1. Авторское свидетельство N 1418513, МКИ F 15 В, 1988.

2. Авторское свидетельство N 802657, МКИ F 15 В 9/03, 1978.

Формула изобретения

1. Электропневмогидравлическая система, преимущественно металлорежущего станка, содержащая колонну из соосно размещенных пневматического цилиндра и гидравлического цилиндра, связанных штоками между собой, и исполнительный цилиндр, шток которого соединен с рабочие органом, а также бак с рабочей жидкостью, электроуправляемый четырехлинейный трехпозиционный гидрораспределитель, подключенный двумя гидролиниями к гидравлическому цилиндру, регулируемые дроссели, обратные клапаны, пневмолинию подачи сжатого воздуха с редукционными клапанами, электроуправляемые пневмораспределители, регулируемый упор для взаимодействия с исполнительным цилиндром и датчики положения штока гидравлического цилиндра, отличающаяся тем, что гидрораспределитель выполнен четырехлинейным с закрытым центром, две его гидролинии подключены к баку, установленному на верхнем торце колонны, которая снабжена направляющей для перемещения исполнительного цилиндра, выполненной со сквозным пазом, в котором размещен дополнительно выполненный кронштейн для связи штока гидравлического цилиндра с исполнительным цилиндром, причем шток последнего снабжен приводом вращения в виде двигателя и зубчатой передачи, упор размещен на указанной направляющей колонны, а регулируемые дроссели шунтированы обратными клапанами.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что исполнительный цилиндр выполнен пневматическим, а пневмолиния с двумя последовательно связанными через дополнительно установленный электроуправляемый пневмораспределитель редукционными клапанами, выходы которых дополнительно соединены между собой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2