Багатопозиційний комбінований привод

Реферат: Багатопозиційний комбінований привод містить виконавчий циліндр, в якому з утворенням поршневої і штокової порожнин розміщений поршень з вихідним штоком, утворені розміщеними в циліндрах розрядними поршнями гідравлічні об'ємні дозатори і додатковий поршень зі штоком, кінематично сполученим з вихідним валом електричного крокового двигуна. Для підвищення надійності і розширення області застосування привода вихідний канал гідравлічних об'ємних дозаторів з'єднаний з вхідним каналом запираючого двопозиційного дволінійного розподільника, вихідний канал якого з'єднаний паралельно з вхідним каналом додаткового запираючого двопозиційного дволінійного розподільника і вхідними каналами двох дроселів з послідовно увімкненими до їх вхідних каналів протилежно спрямованими зворотними клапанами, вихідні канали яких разом з вихідним каналом додаткового запираючого розподільника з'єднані з поршневою порожниною виконавчого циліндра. UA 109193 C2 (12) UA 109193 C2 UA 109193 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до пристроїв автоматики і може бути використаний як багатопозиційні приводи промислових роботів, метало- та деревообробних верстатів та в інших механізмах з дискретним позиціюванням вихідної ланки. Відома конструкція пневмогідравлічного цифрового привода (див. Патент України на винахід № 93441, МПК F15B11/02 (2011.01). Бюл. № 3 від 10.02.2011 р.), що містить виконавчий циліндр з розміщеним в ньому поршнем і вихідним штоком з утворенням гідравлічної поршневої та пневматичної штокової камер з каналами живлення, гідравлічні об'ємні дозатори із вихідними гідравлічними каналами, сполученими з гідравлічною поршневою камерою, датчик лінійного переміщення, електричний, трипозиційний шестилінійний гідравлічний розподільник, дроселі та зворотні клапани. Недоліком такого привода є те, що він складний конструктивно. Складність конструкції такого привода обумовлюється тим, що в його структуру входять датчик лінійного переміщення, трипозиційний шестилінійний гідравлічний розподільник та дешифратор. Крім того число позицій вихідного штока виконавчого циліндра визначається кількістю об'ємних гідравлічних дозаторів, а дискретність визначається об'ємом дозатора молодшого розряду. Так, наприклад, для створення привода з дискретністю X0  1мм і величиною переміщення вихідного штока Xmax  1024мм необхідно мати 10 дозаторів і 10 розподільників для подачі тиску живлення в робочі камери дозаторів. Така кількість дозаторів і розподільників ускладнює як конструкцію привода, так і систему керування. У такому приводі відсутня можливість компенсувати втрату робочої рідини, що призводить до пониження точності позиціювання в процесі експлуатації привода. Найближчим аналогом вибрана конструкція багатопозиційного пневмоелектричного привода (див. Патент України на корисну модель № 73494, МПК F15B11/02 (2006.01). Бюл. № 18 від 25.09.2012). Такий привод містить виконавчий циліндр, в якому з утворенням поршневої і штокової порожнин розміщений поршень з вихідним штоком, сполучені з поршневою порожниною гідравлічні камери об'ємних дозаторів, в циліндрі одного з яких розміщений з утворенням гідравлічної та компенсуючої порожнини додатковий поршень зі штоком, який кінематично сполучений з валом електричного крокового двигуна. Такий привод має незначний осьовий габаритний розмір виконавчого циліндра при малій дискретності і значному переміщенні вихідного штока. За рахунок опрацювання додаткових імпульсів електричним кроковим двигуном є можливість компенсації рідини в процесі роботи, що підвищує точність позиціювання привода. Недоліком такого привода є те, що при перемиканні розрядних дозаторів у русі вихідного штока виникають незапрограмовані рухи, так звані "викиди", "провали" та "перебіги". Крім того у такого привода немає можливості регулювати швидкість гальмування при підході вихідного штока до заданої позиції. Все це значно понижує його надійність та довговічність і звужує область застосування. В основу винаходу поставлена задача спрощення конструкції, підвищення надійності і розширення області застосування привода шляхом включення в його структуру двох двопозиційних дволінійних розподільників та регульованих дроселів зі зворотними клапанами. Вирішення поставленої задачі досягається тим, що в багатопозиційному приводі, який містить виконавчий циліндр, в якому з утворенням поршневої і штокової порожнин розміщений поршень з вихідним штоком, утворені розміщеними в циліндрах розрядними поршнями гідравлічні об'ємні дозатори і додатковий поршень зі штоком, кінематично сполученим з вихідним валом електричного крокового двигуна. Новим є те, що вихідний канал гідравлічних об'ємних дозаторів з'єднаний з вхідним каналом запираючого двопозиційного дволінійного розподільника, вихідний канал якого з'єднаний паралельно з вхідним каналом додаткового запираючого двопозиційного дволінійного розподільника і вхідними каналами двох дроселів з послідовно увімкненими до їх вхідних каналів протилежно спрямованими зворотними клапанами, вихідні канали яких разом з вихідним каналом додаткового запираючого розподільника з'єднані з поршневою порожниною виконавчого циліндра. Завдяки включенню в структуру привода двох запираючих гідравлічних розподільників та регульованих дроселів зі зворотними клапанами, з'являється можливість запобігання незапрограмованих переміщень і регулювання швидкості гальмування вихідного штока в кінці ходу при опрацюванні будь-якої комбінації керуючих сигналів. Суть винаходу пояснюється кресленням, де показана схема багатопозиційного комбінованого привода. Багатопозиційний комбінований привод містить виконавчий циліндр 1, в якому розміщений поршень 2 з вихідним штоком 3, які утворюють поршневу і штокову порожнини (4 і 5 відповідно), до якої постійно підводиться тиск живлення Рж. Поршнева порожнина 4 сполучена з вихідним 1 UA 109193 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 каналом 7 об'ємного дозатора через канал 6, дроселі Д1, Д2, зворотні клапани К31, К32, додатковий запираючий розподільник Р2 і запираючий розподільник Р1. Об'ємний гідравлічний дозатор складається з циліндрів 8 і 9, в яких розміщені розрядні поршні 10, 11, 12 і додатковий поршень 13 зі штоком 14. Шток 14 різьбовим з'єднанням спряжений з гвинтом 15, який з'єднаний з вихідним валом 16 електричного крокового двигуна 17. Розрядні поршні 10, 11, 12 і додатковий поршень утворюють гідравлічні порожнини 18, 19 і 20 з об'ємами V0, 2V0 і 4V0, додаткову гідравлічну порожнину 21 і компенсаційну камеру 22, до якої постійно підводиться тиск живлення Рж. Розрядні поршні також утворюють розрядні порожнини а, b і с. Багатопозиційний комбінований привод працює наступним чином. У вихідному положенні електричний кроковий двигун, електромагніти ем1 і ем2 розподільників Р1 і Р2 знеструмлені. Порожнини a, b і с з'єднані з атмосферою, а в порожнини 5 і 22 підводиться тиск живлення Рж. Під дією тиску в порожнині 5 циліндра 1 вихідний шток 3, розрядні поршні 10, 11, 12 знаходяться у вихідному положенні. При подачі тиску живлення, наприклад, в розрядну порожнину а (що відповідає опрацюванні кодової комбінації керуючих сигналів 001) поршень 10 молодшого розряду переміщується вправо (за кресленням) на величину Х0 і витісняє рідину об'ємом V0 через послідовно увімкнені розподільники Р1 і Р2, дросель Д1 і зворотний клапан К31 в порожнину 4. Під дією тиску в порожнині 4 вихідний шток переміщується вправо на величину 4 V0 , де y0  Dц - діаметр поршня 2 циліндра 1. В кінці переміщення поршня 2 зі штоком 3 від 2 Dц контролера (на схемі не показаний) подається напруга на електромагніт ем2 розподільника Р2, який перемикається вліво (за кресленням) і запирає прохід рідини через нього в порожнину 4 циліндра 1. В результаті цього рідина надходить в порожнину 4 через дросель Д1 і зворотний клапан К31. При цьому швидкість руху вихідного штока 3 визначається витратою рідини через дросель Д1. Таким чином, змінюючи переріз дросселя можна регулювати швидкість гальмування штока 3 при русі вправо. При опрацюванні кодової комбінації, наприклад, 011 (тиск живлення одночасно подається в порожнини а і b) рідина об'ємом 3V0 із дозаторів поступає через розподільники Р1 і Р2, дросель Д1 і клапан К33 в порожнину 4 циліндра 1. При цьому вихідний шток 3 переміщується вправо на величину 3 y0  12V0 . В кінці переміщення від 2 Dц контролера подається напруга на електромагніт ем2 розподільника Р2, який перемикається вліво і перекриває прохід рідини через нього. Рідина надходить в порожнину 4 через дросель Д1, ефективна площа якого визначає швидкість гальмування вихідного штока в кінці ходу. При одночасному опрацюванні кодової комбінації 111 (тиск живлення одночасно подається в порожнини a, b і с) і подачі імпульсів керування на електричний кроковий двигун 17 вихідний шток переміщується на величину y  28V0    t  nімп , де  - дискретність електричного 2 Dц 360 крокового двигуна; t - крок гвинта 15; nімп - число опрацьованих імпульсів електричним кроковим двигуном. При опрацюванні заданої комбінації керуючих сигналів спочатку рідина із дозаторів надходить в поршневу порожнину 4 через розподільники Р1 і Р2 і дросель Д1 зі зворотним клапаном К31, при цьому забезпечується максимальна швидкість руху вихідного штока 3. В кінці переміщення від контролера подається напруга на електромагніт ем2 розподільника Р2, який перемикається вліво і рідина із дозаторів надходить в порожнину 4 циліндра 1 через дросель Д1, яким регулюється швидкість гальмування вихідного штока 3. При з'єднанні розрядних порожнин a, b і с з атмосферою і реверсі електричного крокового двигуна 17 поршень 2 зі штоком 3 під дією тиску в порожнині 5 рухається вліво. При цьому спочатку рідина із порожнини 4 циліндра 1 витісняється в дозатор паралельно через розподільники Р1 і Р2, зворотний клапан К32 і дросель Д2, чим забезпечується максимальна швидкість руху вихідного штока 3 ліворуч. В кінці переміщення вихідного штока 3 від контролера подається напруга на електромагніт ем2, при цьому розподільник Р2 запирається і рідина із порожнини 4 витісняється в дозатор тільки через дросель Д2, яким регулюється швидкість гальмування вихідного штока 3 при русі вліво. При перемиканні розрядних порожнин дозатора, коли в одні камери подається тиск живлення, а інші з'єднуються з атмосферою, спочатку подається напруга на електромагніт ем1, при цьому розподільник Р1 запирається. При запертому розподільнику Р1 порожнина 4 виконавчого циліндра 1 теж запирається, при цьому шток 3 буде нерухомим, а рідина в дозаторі витісняється з одних порожнин в інші. Наприклад, при перемиканні комбінації керуючих сигналів з 011 на 100 (тобто коли одночасно тиск живлення подається в порожнину с, а порожнини а і b 2 UA 109193 C2 5 10 15 з'єднуються з атмосферою) поршень 12 переміщується вправо (за кресленням) і витісняє рідину із порожнини 20 в порожнини 19 і 18. Під дією тиску в порожнинах 19 і 18 розрядний поршень 10 переміщується вліво у вихідне положення, а поршень 11 переміщується вправо у вихідне положення. Після постановки на упор поршнів 10 і 11 подається команда на знеструмлення електромагніта ем1 розподільника P1, який перемикається вправо і рідина із дозатора надходить через послідовно увімкнені запираючі розподільники Р1 і Р2 і дросель Д1 в порожнину 4 циліндра 1, при цьому шток 3 рухається вправо на максимальній швидкості. В кінці ходу штока 3 від контролера подається напруга на електромагніт ем2, при цьому розподільник Р2 перемикається вліво і рідина із дозатора надходить в порожнину 4 через дросель Д1, яким регулюється швидкість гальмування вихідного штока 3 в кінці ходу. Аналогічно привод працює і при інших комбінаціях перемикання розрядних порожнин. Таким чином запропонований багатопозиційний комбінований привод при опрацюванні будь-яких кодових комбінацій забезпечує швидке переміщення, надійне гальмування і виключення незапрограмованих рухів вихідного штока виконавчого циліндра. Поліпшення динамічних характеристик привода обумовлює його високу надійність, довговічність і розширення області застосування. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 20 25 30 Багатопозиційний комбінований привод, що містить виконавчий циліндр, в якому з утворенням поршневої і штокової порожнин розміщений поршень з вихідним штоком, утворені розміщеними в циліндрах розрядними поршнями гідравлічні об'ємні дозатори і додатковий поршень зі штоком, кінематично сполученим з вихідним валом електричного крокового двигуна, який відрізняється тим, що вихідний канал гідравлічних об'ємних дозаторів з'єднаний з вхідним каналом запираючого двопозиційного дволінійного розподільника, вихідний канал якого з'єднаний паралельно з вхідним каналом додаткового запираючого двопозиційного дволінійного розподільника і вхідними каналами двох дроселів з послідовно увімкненими до їх вхідних каналів протилежно спрямованими зворотними клапанами, вихідні канали яких разом з вихідним каналом додаткового запираючого розподільника з'єднані з поршневою порожниною виконавчого циліндра. 3 UA 109193 C2 Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4