Многопозиционный пневмо(гидро)привод

Многопозиционный пневмо(гидро)привод

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю F 15 В 9/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

QT Ь"."

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4466563/29 (22) 27.06.88 (46) 30,05.91. Бюл. М 20 (71) Киевский политехнический институт им.

50-летия Великой Октябрьской социалисти, ческой революции (72) M.Н. Педченко и С.В. Протасов (53) 621-526(088.8) (56) Филипов И,Б. и др, Системы позиционирования рабочих органов промышленных .роботов с пневмоприводами. М.; НИИМаш, 1983, с. 40-41, рис, 29. (54) МНОГОПОЗИЦИОННЫЙ ПНЕВ(ГИДРО)ПРИ ВОД (57) Изобретение относится к машиностроению и м.б. использовано в промышленных роботах, позиционерах и других транспортных механизмах. Цель изобретения — повышение быстродействия и унификация управляющей части при уменьшении ее габаритов. Повышение быстродействия при

„„5U„„1652679 А1 позиционировании достигается путем рационального сочетания дискретного и следящего режимов движения штока 3 цилиндра

1 при выполнении рабочего хода. Это обеспечивается за счет использования трехпозиционного четырехлинейного распределителя 7 и элемента 11 сравнения, анализирующего текущую величину сигнала рассогласования, на основании которой он выбирает и задает режим движения поршня

2, Элемент 11 переключает распределитель

7, который подключен к дифференциальному дросселю 6 параллельно. Унификация управляющей части и уменьшение ее габаритов обеспечивается тем, что устройство 12 обратной связи выполнено в виде блока 13 зубчатых колес 14 и 15, соответственно взаимодействующих с неподвижной

18 и подвижной 19 рейками, что позволяет использовать одну и ту же управляющую часть для управления цилиндрами 1 с различными. длинами ходов. 2 з.п.ф-лы. 1 ил. д Т тб т72Ю

1652679

Soc = 5ф

Si — Sz

Si д = К - (Ь вЂ” Soc), h S=Si — 5г =О Si

Изобретение относится к машиностроению, в частности к средствам пневмо(гидро)автоматики и может быть использовано в промышленных роботах, позиционерах и других транспортирующих механизмах.

Целью изобретения является повышение быстродействия. а также унификация управляющей части и уменьшение ее габаритов.

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого привода, Многопозиционный пневмо(гидро)привод содержит цилиндр 1 двухстороннего действия с установленными в нем поршнем

2 и штоком 3 с образованием рабочих полостей 4 и 5, которые подключены через дифференциальный дроссель 6 и трехпоэиционный четырехлинейных распределитель 7 к магистралям 8 и 9 слива и нагнетания, Кроме того, привод содержит систему управления, включающую задающее устройство 10, элемент 11 сравнения и устройство 12 обратной связи по положению штока 3, выполненное в виде блока 13 зубчатых колес 14 и 15. Длина делительной окружности колеса 14 больше длины делительной окружности зубчатого колеса 15 «а величину, определяемую соотношением где hS — длина делительной окружности зубчатых колес 14 и 15;

Si — длина делительной окружности зубчатого колеса 14;

32-длина делительной окружности зубчатого колеса 15;

U — передаточное число цепи обратнои связи.

Блок 13 зубчатых колес 14 и г 5 подвижно расположен на оси 16, жестко связанной со штоком 3 тягой 17, при этом зубчатые колеса 14 и 15 взаимодействуют с соответствующими рейками 18 и 19, расположенными параллельно оси цилиндра 1, причем рейка 18 закреплена неподвижно, а рейка

19 — подвижно относительно цилиндра 1, Элемент 11 снабжен переключателями 20 и

21, подключенными к управляющим электромагнитам 22 и 23 распределителя 7. Задающее устройство 10 установлено с воэможностью взаимодействия с поворотным рычагом 24. пружиной 25 и подвижной рейкой 19 через выходное звено 26. Дифференциальный дроссель 6 включает заслонку

27, жестко связанную с рычагом 24, расположенную между соплами 28 и 29, установленными в корпусе 30, взаимодействующем с центрирующими пружинами 31 и 32 и пе5

10 ремещающимися в направляющей 33. 8 нейтральной позиции распределитель 7 удерживается пружинами 34 и 35 и сообщает рабочие полости 4 и 5 и параллельно подключенные к ним сопла 28 и 29 магистралью 9 нагнетания через регулируемые дроссели 36 и 37.

Рейка 19 подвижна вдоль оси 0 цилиндра на величину перемещения, определяемую соотношением где So< — величина перемещения подвижной рейки 19;

S я — величина фактического перемещения штока 3 цилиндра 1;

S i — длина делительной окружности зубчатого колеса 14;

Sz — длина делительной окружности зубчатого колеса 15.

Величина перемещения рычага 24 определяется соотношением где д -- величина перемещения рычага 24;

Яз — величина перемещения выходного звена 26 задающего устройства 10;

So — величина перемещения подвижной рейки 19;

К вЂ” коэффициент усиления, Многопозиционный пневмо(гидро)привод работает следующим образом.

При нулевом задающем сигнале (S> - О) выходное звено 26 задающего устройства

10 занимает крайнее левое (no чертежу) положение. Этому соответствуют исходные положения остальных элементов привода— распределитель 7 находится в нейтральной позиции; шток 3 цилиндра 1 — в крайнем левом положении, подвижная рейка 19— максимально выдвинута влево. а рычаг 24 с заслонкой 27 так распределяет зазоры дз и д4, что в полостях 4 и 5 цилиндра 1 устанавливаются давления рабочей среды, удерживающие шток 3 и связанные с ним подвижные части привода в состоянии динамического равновесия. Каждая из полостей 4 и 5 цилиндра 1 представляет собой проточную камеру. в которую осуществляется подвод рабочей среды через один из дросселей 36 и 37 и ее отвод через соответствующее сопло 28 или 29 и зазор дз или д4, Динамическому равновесию штока 3 соответствует определенное положение заслонки 27, определяющее соотношение зазоров дз и д4 и, следовательно, уровни

1652679

$3 0 12, давлений рабочей среды в полостях 4 и 5 цилиндра 1.

Пусть требуется переместить выходное звено 2 в позицию с координатой 1, которая отсчитывается от исходного положения поршня 2 цилиндра 1, Тогда задающий сигнал должен быть таким, чтобы выходное звено

26 задающего устройства 10 выдвинулось на величину

Твк как перемещение вправо выходного звена 26 задающего устройства 10 ограничено рейкой 19, то его выдвижение вызывает смещение задающего устройства 10 влево (no чертежу), поворот рычага 24 против часовой стрелки и сжатие пружины 25.

При этом заслонка 27 прикрывает сопла 28 и открывает сопло 29, что вызывает увеличение давления рабочей срсды в рабочей полости 4 и уменьшение давления в рабочей полости 5. В результате шток 3 цилиндра 1 начинает движение вправо. если s3 ° b/à ) дз, то рычаг 24, продолжая поворачиваться против часовой стрелки, перемещает корпус 30 с соплами 28, 29 влево. В случае, если

S3 ° с/а > д1, то конец рычага 24, выбрав зазор д1, воздействует на переключатель 20, включая электромагнит 22 и вызывая переключение распределителя 7.

При этом полости 5 и 4 сообщаются напрямую соответственно с магистралями 8 и 9 сливе и нагнетания и шток 3 цилиндра 1 продолжает движение вправо, но с увеличенной скоростью.

Вместе со штоком 3 цилиндра 1 перемещаются тяга 17 и блок 13 зубчатых колес 14 и 15. При этом колесо 14 с длиной делительной окружности S> обкатывается по неподвижной рейке 18, а колесо 15 с длиной делительной окружности S> — по подвижной рейке 19, При нинкином иеремещении оси

16 вместе с тягой 17 на величину S>, благодаря обкатке зубчатого колеса 14 по неподвижной рейке 18, блок 13 зубчатых колес 14 и 15 совершает полный оборот. При этом зубчатое колесо 15, обкатываясь по подвижной рейке 19, может переместиться только на величину S2, соответствующую его полному обороту, но зацепление с подвижной рейкой 19 не нарушается, так как недостающая величина перемещения зубчатого колеса 15, равная величине разности S>-Я, компенсируется эа счет перемещения подвижной рейки 19 в направлении движения оси 16. Таким образом, движение штока 3 цилиндра 1 сопровождается пропорцио5

55 нвльным перемещением подвижной рейки

19 в том же направлении, причем коэффициент пропорциональности (S>-$т)/S1 - U является передаточным числом цепи обратной связи. Чем меньше разность S>-Sz, тем меньше передаточное число U и больше передаточное отношение! = (1/U) цепи обратной связи. С уменьшением U увеличивается компактность устройств управляющей части привода, но понижается ее чувствительность и точность.

Выдвижение штока 3 цилиндра 1 в позицию с координатой 4 соответствует перемещению рейки 19 на величину S« = О ° I2.

В меру отработки требуемой координаты выходное звено 26 задающего устройства

10 перемещается вправо (по чертежу) в месте с рейкой 19, чем постепенно устраняется рассогласование между сигналом задающего устройства 10 Яз = U fz, который, соответствует требуемой координате l2 штока 3 цилиндра 1, и сигналом обратной

I связи S« = U - 11, соответствующим значению координаты I! штока 3 в данный момент времени. При подходе к заданной координате рассогласование S3 и $ОС становится достаточно малым и рычаг 24 элемента 11 сравнения поддействием пружины 25 начинает поворачиваться по часовой стрелке. В начале этого поворота освобождается переключатель 20, отключая электромагнит 22.

Распределитель 7 устанавливается при этом в нейтральную позицию, соответствующую следящему режиму движения привода, Иэ-эа последующего изменения давлений в полостях 4 и 5 цилиндра 1 происходит торможение его штока 3 и двигающихся вместе с ним частей привода.

Скорость штока 3 уменьшается до скорости следящего движения, Дальнейший поворот рычага 24 по часовой стрелке дает воэможность корпусу 30 под действием центрирующих пружин 31 и

32 возвратиться в исходное положение.

Только после этого заслонка 27 начинает открывать сопло 28 и прикрывать сопло 29, плавно уменьшая скорость движения штока

3 до нуля. В момент достижения штока 3 позиции с координатой 1 снова устанавливается динамическое равновесие поршня 2 в цилиндре 1. При э1ом задающее устройство 10 и рычаг 24 с заслонкой 27 находятся в исходном положении, а выдвижение $з выходного звена 26 задающего устройства 10 полностью компенсируется перемещением псдвижнОй рЕйки 19, т.Е. S3 = $«.

При работе привода в режиме слежения сигнал рассогласования $3 — S«усилива„1 1 ется (коэффициент усиления a = Ь/а). Это

1652679 позволяет частично или полностью компенсировать потери чувствительности и точности при следящем режиме движения, которые обусловлены значительным передаточным числом U цепи обратной связи.

Однако следует учитывать, что повышение чувствительности и точности понижает устойчивость привода, Для перемещения штока 3 в любую другую позицию в пределах рабочего хода 11 достаточно подать соответствующий сигнал задающему устройству 10, При этом движение штока 3 влево осуществляется аналогично рассмотренному движению вправо. Если координата новой позиции штока 3 мало отличается от предшествующей координаты, то переход в новую позицию может осуществляться только в следящем режиме без включения повышенной скорости.

Предлагаемый привод обладает более высоким быстродействием, так как шток 3 движется со следящей скоростью только лишь в заключительной стадии движения непосредственно перед остановкой в позиции с заданной координатой, а основной участок пути он проходит со скоростью быстрой) хода, которая в 2 — 5 раз превышает скорость слежения. Кроме того, за счет передаточного отношения в цепи обратной связи в предлагаемом приводе резко уменьшаются габаритные размеры управляющей части привода и, следовательно, всего привода в целом. Наличие передаточного отношения в цепи обратной связи позволяет также управляющую часть предлагаемого привода использовать для управления цилиндрами 1 с различными длинами ходов путем изменения этого передаточного отношения путем подбора зубчатых колес 14 и

15 и установки нового комплекта реек 18 и

19. Таким образом достигается расширение эксплуатационных и технологических возможностей привода, Предлагаемый привод позволяет обеспечить требуемую точность позиционирования. Для этого элемент 11 сравнения снабжено усилителем сигнала рассогласования, роль которого выполняет рычаг 24.

Усилитель повышает чувствительность и точность следящего движения, но понижает устойчивость привода, запас которой был

50 создан вводом передаточного отношения в цепь обратной связи. Поэтому при выборе значения коэффициента усиления необходимо ориентироваться на требуемую точность, не допуская черезмерного ее повышения в ущерб устойчивости, Эффект применения предлагаемого привода состоит в том, что с его помощью промышленные роботы, базирующиеся на простых, надежных, быстродействующих и дешевых пневматических (гидравлических) приводах, смогут соответствовать усложнившимся современным задачам их применения. При этом быстродействие предлагаемого привода находится на уровне быстродействия дискретных двухпозиционных приводов, превышая на 20-30 быстродействие специальных позиционирующих устройств.

Формула изобретения

1. Многопозиционный пневмо(гидро)привод, содержащий цилиндр двухстороннего действия, рабочие полости которого подключены через дифференциальный дроссель сопло-заслонка к магистралям слива и нагнетания, систему управления, включающую задающее устройство, элемент сравнения и устройство обратной связи по положению штока цилиндра, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, привод снабжен трехпозиционным четырехлинейным распределителем. подключенным параллельно дифференциальному дросселю сопло-заслонка, а элемент сравнения снабжен переключателями управления распределителем.

2. Привод по и. 1, отличающийся тем, что, с целью унификации управляющей части и уменьшения ее габаритов, устройство обратной связи выполнено в виде блока зубчатых колес с разными длинами делительных окружностей, который подвижно расположен на оси, жестко связанной со штоком цилиндра, при этом каждое зубчатое колесо выполнено с возможностью зацепления с соответствующей рейкой, расположенной параллельно оси цилиндра, причем одна рейка закреплена неподвижно относительно цилиндра, а другая рейка— подвижно.