Многопозиционный пневмопривод

 

ОЛ ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (iii87 7158

Союз Советски к

Социалистических

Республик л /=Р (6l ) Дополмительиое к авт. свид-ву (5()M. Кл.

F 15 В 11/12

G 05 В 11/48 (22) Заявлено 27.02.80 (21) 2889880/18-24 с присоединением заявки № ткоуАарствеиимй комитет

СССР (28) Приоритет

Опубликовано 30.10.81. Бюллетень № 40 ао делам изобретений и открытий (53) УДК 621 525 (088.8) Дата опубликования описания 30.10.81

М. К няшкМн(72) Авторы изобретения

Б. М. Кисин, Б. С. 16крабов, Н. Ф. Жуков, А и А. М. Мягков,1, 1 .Г.

2-..»

OFe

Всесоюзный научно-исследовательский институт машиностроения (71) Заявитель (54) МНОГОПОЗИЦИОННЫЙ ПНЕВМОПРИВОД

Изобретение относится к автоматическому управлению и может быть применено в системах пневмоавтоматики.

Известен многопозиционный пневмопривод телескопического. типа, состоящий из,ряда жестко связанных между собой пневмоциюппщ-,, 5 ров (1).

К недостаткам известного пневмопривода следует отнести громоздкость конструкции и сложность схемы управления.

Наиболее блйзким к предлагаемому являет10 ся позиционер с проточной полостью, содержа-. щей пневмоцилиндр, в гильзе которого выпол-. нены каналы, соответствующие числу и расположению позиций привода и соединенные с эапорными клапанами, выходы которых связаны с

15 атмосферой, а управляющие входы подключены к линиям заданных позиций, два дросселя, каждый иэ которых подключен к разноименным полостям пневмоцилиндра, и два источника давления (2).

Основной недостаток известного пневмопривода - малое быстродействие, зависящее от соотношения пневмосопротивлений дросселей, связывающих полости пневмоцилиндра с источниками давления, и отверстий, выполненных в гильзе. Для обеспечения точного останова пневмопривод может работать только на малых скоростях.

Цель изобретения - повышение быстродействия прн сохранении точного останова в заданном положении.

Поставленная цель достигается за счет того, что в предложенном многопоэиционном пневмоприводе, содержащем пневмоцилиндр, в гильзе которого выполнены каналы, соответствующие числу и расположению позиций привода и соединенные с запорными клапанами, выходы которых связаны с. атмосферой, а управляющие входы подключены к каналам задания позиций, два дросселя, каждый из которых подключен к соответствующей полости пневмоцилиндра, два источника давления и индикатор, в нем установлены два дополнительных клапана, через каждый из которых один из дроссслей соединен со своим источником давления, блок сравнения, выходы которого соединены с полостями пневмоцилиндра, реику с двумя

877158 рядами отверстий, вдоль оси пневмоцнлнндра попарно соответствующих позициям, два приемных сопла, установленных напротив отверстий первого ряда рейки и элементы ИЛИ и "Память", взводящий вход последнего из которых соединен через первый элемент ИЛИ с приемными соплами, элемент "сопло-сопло", приемное сопло которого установлено напротив второго ряда отверстий рейки и соединено с индикатором, а его подающее сопло соединено с выходом элемента "Память" и первыми входами второго и третьего элементов ИЛИ, выходы которых оединены с управляющими входами дополнительных клапанов, вторые входы второго и третьего элементов ИЛИ соединены с выходами блока сравнения, а отверстия первого ряда рейки соединены с атмосферными каналами запорных клапанов.

Наличие блока сравнения позволяет автоматически, определить полость, связанную посредством открытого канала с атмосферой. Выходы блока сравнения используются для того, чтобы отключить от источника давления полость, соединенную с атмосферой, Дополнительная связь одной из полостей с атмосферой ведет к резкому увеличению скорости привода.

Установка двух симметрично расположенных сопел, взаимодействующих с отверстиями, связанными с атмосферными каналами клапанов, дает возможность независимо от направления перемещения пневмоцилиндра определить момент его подхода к заданному положению и осуществить окончательный подвод рабочего органа к заданному положению на малой (ползучей) скорости и, тем самым, обеспечить точный останов.

Многопозиционный пневмопривод состоит ш,пневмоцилиндра 1, в гильзе которого выполнены каналы 2, соответствующие числу и расположению позиций пневмопривода. Сжатый. воздух от йсточников давления Р„и Pg через дополнительные клапаны 3 и 4, дроссели 5 и

6 и каналы, выполненные в штоке, подведен к полостям пневмоцилиндра 1. В случае горизонтального расположения пневмоцилиндра в обе полости сжатый воздух подается от одного источника давления.

При вертикальном расположении пневм0.цилиндра в его верхнюю полость подается давление больше, чем в нижнюю. 3а счет этого компенсируется вес гильзы пневмоцилиндра. Для компенсации веса гильзы (штока) при подводе сжатого воздуха в обе полости пневмоцилиндра от одного источника давления можно испольэовать противовес или изготовлять пневмоцилиндр 1 с разными поперечными сечениями штоков.

10 !

4

Каналы 2 через шланги связаны с запорными клапанами 7, атмосферные каналы которых пневматически связаны с одним рядом отверстий 8, выполненных в рейке 9.

Количество отверстий 8 и их расположение на длине рейки соответствует. числу и расположению каналов 2, т. е. позициям привода, выполненных в гильзе пневмоцилиндра. В рейке 9 (показана на чертеже дважды) выполнен другой ряд отверстий 10, число и расположение которых также соответствует числу и расположению каналов 2.

Элемент 11. типа сопло-сопло,включающее подающее сопло 12 и приемное сопло 13, уста-. новлен напротив начального положения пневмоцилиндра (при неподвижном штоке пневмоцилиндра начальное положение соответствует положению поршня)и напротив отверстий 10 рейки 9. Симметрично относительно элемента 11

"Сопло-сопло" и напротив отверстий 8 расположены два приемных сопла 14 и 14, выходы которых через элемент ИЛИ 15 и элемент 16 ,Память связаны с входами элементов ИЛИ

17 и 18. Выход элемента 16 Память"связан также с соплом 12 элемента типа сопло-сопло, приемное сопло 13 которого подключено к индикатору 19 останова привода. Обе полости пневмоцилиндра 1 через блок 20 сравнения соединены со входами элементов ИЛИ 17 и 18.

Клапаны 7 управляются каналами задания позиций 21.

Привод работает следующим образом.

В исходном положении все запориые клапаны 7 выключены (в качестве запорных клапанове могут быть использованы пневмораспределители с электрическим или пневматическим управлением, электропреобраэователи и т. д.), а клапаны 3 и 4 включены, так как оба выходных сигнала блока 20 сравнения равны "1" и, следовательно, гильза пневмоцилиндра 1 неподвижна.

Допустим, что в исходном положении гильза находится в положении, показанном на чертеже, и требуется гильзу переместить в крайнее нижнее положение, Для этого необходимо включить верхний запорный клапан 7, после включения которого верхняя полость пневмоцилиндра через атмосферный канал верхнего клапана 7 и связанное с ними отверстие 8 рейки 9 связывается с атмосферой. Давление в верхней полости уменьшается на величину, определяемую соотношением проходных сечений дросселя 5, канала 2, каналов запорного клапана 7 и отверстия 8. Чем меньше проходное сечение дросселя 5, тем на большую величину уменьшается давление в верхней полости относительно давления Р1 и тем с большей скоростью гильза пневмоципиндра начинает опускаться вниз.

877158

Скорость перемещения гильзы пневмоцилиндра при выбранном давлении питания и выключенной схеме управления приводом выбирается такой, чтобы не было автоколебания гильзы относительно заданного положения.

Как только давление в верхней полости пневмоцилиндра упадет на .величину, превышающую зону нечувствительности блока 20 сравнения, на его выходе, связанном с элементом

ИЛИ 17, сигнал станет равным "0" и клапан 3 выключится..

Верхняя полость пневмоцилиндра через дросоель 5 соединяется с атмосферным каналом клапана 3. Для ускорения процесса опоражнивания полостей дроссель 5 и 6 можно шунтировать обратным клапаном.

Гильза пневмоцнлиндра начинает перемещаться вниз под давлением Р>, т. е. движется с большей скоростью. При перемещении гильзы вниз их верхнего канала 2 через верхний запорный клапан 7 и связанное с ним отверстие

8 сжатый воздух выдувается в атмосферу, причем мощность этого потока определяется скоI ростью перемещения гильзы, В момент прохождения верхнего отверстия 8 мимо приемного сопла 14, в последнем возникает давление, достаточное для того, чтобы сработал элемент

ИЛИ 15 и включил элемент 16 Память, выход которого связан с соплом 12 элемента 11 типа сопло-сопло и с выходом элемента ИЛИ 17, элемент ИЛИ 17 срабатывает, включается клапан 3, который подводит сжатый воздух в верхнюю полость пневмоцилиндра. Гильза пневмоцилиндра переходит на ползучую скорость и плавно подходит к заданному положению. Когда гильза останавливается в заданном положении, верхнее отверстие 10 рейки 9 оказывается напротив сопла 12, элемент 11 "Соплосопло" срабатывает и включает индикатор 19.

Срабатывание индикатора 19 говорит о том, что гильза пневмоцилиндра остановилась точно в .заданном положении.

При подаче следующей управляющей команды, в результате которой должен включиться какой-либо из запорных клапанов 7, формируется импульсный сигнал, производящий сброс элемента 16 "Память".

Предположим теперь, что гильзу пневмоцилиндра из исходного положения (по чертежу), необходимо перевести в крайнее верхнее. Для этого необходимо включить нижний запорный клапан 7, при включении которого падает давление в нижней полости пневмоцидиндра, происходит сброс элемента

16 "Память". В результате падения давления в нижней полости пневмоцилиндра, выход блока 20 сравнения, связанный со входом элемента ИЛИ 18, становится равным "0", клапан 4 выключается, нижняя полость пневмоцилиндра

6 ч реэ атмосферный канал клапана 4 связывается с атмосферой и гильза перемещается вверх на большой скорости. Прн прохождении нижнего отверстия 8 рейки 9 мимо приемного сопла 14 в последнем возникает давление.

Срабатывает элемент ИЛИ 15, который включает элемент 16 "Память". Последний через элемент ИЛИ 18 включает клапан 4 и гильза пневмоцилнндра переходит на ползучую ско10 рость. После включения элемента 16 "Память" воздух подводится к соплу. При останове гиль- . зы пневмоцилиндра в верхнем заданном положении, нижнее отверстие 10 рейки 9 коммутирует элемент 11 типа сопло-сопло, который в свою очередь включает индикатор 19. Если в силу каких-либо причин привод не занял заданное положение, индикатор 19 не включится и выдает запрещающий сигнал на выполне-. ние следующей команды. Точность контроля останова привода определяется диаметром отверстий 10.

Аналогичным образом можно установить гильзу пневмоцилиндра в любое требуемое положение.

Следует отметить, что если обе полости пневмоцилиндра связаны с одним источником питания, то блок 20 сравнивает значения давлений в полостях и отключает от источника давления ту полость, которая через канал 2 связана с атмосферой.

При индивидуальном питании полостей целесообразно блок сравнения выполнять на двух элементах сравнения, каждый из которых сравнивает давление в одной полости с давле35 нием связанного с ней источника.

Предлагаемый многопозиционный привод беэ принципиальных конструктивных изменений может быть использован и для случая пе-. ремещения штока при неподвижной гильзе

40 пневмоцилиндра. Для этого необходимо жестко связать рейку 9 со штоком пневмоцилиндра.

Что же касается схемы управления приводом, то она остается неизменной, Технико-экономический эффект от использования предлагаемого многопозиционного пнев45 мопривода определяется его высоким быстродействием при сохранении высокой точности позиционирования.

>0 Формула изобретения

Многопозиционный пневмопривод, содержащий пневмоцилиндр, в гильзе которого samoaиены каналы, соответствующие числу и распоSS ложению позиций привода и соединенные с запорными клапанами, выходы которых связаны с атмосферой, а управляющие входы под ключены к каналам задания позиций, два дрос877158.

Составитель Б. Шевченко

Техред С.Мигунова

Редактор С. 10ско

Корректор Н. Швьщкая

Тираж 752

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 9560/54

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 селя, каждый из которых подключен к соответствующей полости пневмоцилиндра, два источника давления и индикатор, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения быстродействия пневмоцилиндра, он содержит два дополнительных клапана, через каждый из которых один из дросселей соединен со своим источником давления, блок сравнения, входы которого соединены с полостями пневмоцилиндра, рейку с )твумя рядами отверстий, вдоль оси пневмоцюппщра попарно соответствующих позициям, два приемных сопла, установленных напротив отверстий первого ряда рейки и элементы ИЛИ и Память, взводящий вход последнего соединен через. первый элемент ИЛИ с приемными соплами, элемент "сопло-сопло", приемное сопло которого установлено напротив второго ряда отверстий рейки и.соединено с индикатором, а его подающее сопло соединено с выходом элемента "Память" и первыми входами второго и третьего элементов ИЛИ, выхо-: ды которых соединены с управляющими входами дополнительных клапанов, вторые входы второго и третьего элементов ИЛИ соединены с выходами блока сравнения, а отверстия первого ряда рейки соединены с атмосферными каналами запорных клапанов. о

Источники информации, принятые ва внимание при экспертизе

1. Залманзон.Л.А. Специализированные аэрогидродинамические системы. М., "Наука", 1978, с. 340.

2 Позин Я. М. Пневматика и гидравлика

М., "Машиностроение", 1975, выл. 2, с. 278 (прототип) .