Комбінований цифровий привод

Реферат: Комбінований цифровий привод містить цифровий пневматичний двигун, виконаний у вигляді послідовно розміщених в пневматичному циліндрі, з утворенням розрядних компенсаційної і штокової камер, розрядних і додаткового поршнів, шток якого виходить за межі задньої кришки циліндра і кінематично сполучений з вихідним валом електричного крокового двигуна. Гальмуючий пристрій виконаний у вигляді гідроциліндра з внутрішніми кільцевими проточками. Вікна кільцевих проточок сполучені з вхідними каналами золотникового дешифратора, керуючі канали дешифратора сполучені з вихідними каналами пневматичних розрядних розподільників із розрядними камерами цифрового двигуна Вихідний канал дешифратора через дроселі зі зворотними клапанами сполучений із робочими камерами гідравлічного гальмуючого циліндра. Вхідні канали дроселів зі зворотними клапанами з'єднані з каналами двопозиційного дволінійного запірного гідравлічного розподільника, один з каналів якого через зворотний клапан сполучений з гідравлічним акумулятором та вихідним каналом дешифратора. UA 98648 U (54) КОМБІНОВАНИЙ ЦИФРОВИЙ ПРИВОД UA 98648 U UA 98648 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до пристроїв автоматики і може бути використана як виконавчі пристрої метало- та деревообробних верстатів, промислових роботів, перекриваючих пристрої нафтових і газових трубопроводів у зварювальному виробництві, при виконанні зварювальних робіт та ін. Відома конструкція багатопозиційного привода [див. Патент України на винахід № 90383, МПК F15B 7/00, Бюл. № 8, 26.04.2010 p.], що містить цифровий пневматичний двигун, який виконаний у вигляді послідовно розміщених у пневматичному циліндрі з утворенням розрядних, компенсаційної і штокової камер, розрядних і додаткового поршня, шток якого виходить за межі задньої кришки циліндра і кінематично сполучений з вихідним валом електричного крокового двигуна. Недоліком такого приводу є те, що в ньому при перемиканні розрядних поршнів цифрового пневматичного двигуна виникають незапрограмовані рухи вихідного штока і те, що немає можливості регулювати як швидкість руху вихідного штока, так і його гальмування в кінці ходу. Все це знижує динамічні характеристики і обмежує область застосування таких приводів. За найближчий аналог прийнята конструкція пневмогідравлічного цифрового приводу [див. Авторское свидетельство № 926382, МПК F15B 11/12, Бюл. № 17, 07.05.82], що містить цифровий пневматичний двигун, виконаний у вигляді послідовно розміщених в циліндрі розрядних поршнів, гальмуючий пристрій, який виконаний у вигляді гідравлічного циліндра, шток якого з'єднаний з вихідним штоком цифрового пневматичного двигуна і керуючий пристрій, який виконаний у вигляді дешифратора, вхідні канали якого сполучені з вікнами гідравлічного гальмуючого циліндра, а вихідний канал дешифратора сполучений через дроселі зі зворотними клапанами з робочими камерами гідроциліндра. Недоліком такого приводу є те, що найменша величина переміщення (дискрета) вихідного штока визначається переміщенням поршня молодшого розряду, а число позицій вихідного штока залежить від числа розрядів (поршнів), в процесі роботи приводу внаслідок втрати рідини із гідравлічного гальмуючого циліндра змінюється інтенсивність руху і гальмування вихідного штока приводу. Такі недоліки обмежують як область застосування, так і зниження динамічних характеристик привода. В основу корисної моделі поставлена задача поліпшення динамічних характеристик комбінованого цифрового привода і розширення області застосування. Поставлена задача вирішується тим, що в комбінованому цифровому приводі, що містить цифровий пневматичний двигун, який виконаний у вигляді послідовно розміщених в пневматичному циліндрі, з утворенням розрядних компенсаційної і штокової камер, розрядних і додаткового поршнів, шток якого виходить за межі задньої кришки циліндра і кінематично сполучений з вихідним валом електричного крокового двигуна, гальмуючий пристрій, який виконаний у вигляді гідроциліндра з внутрішніми кільцевими проточками і розміщеної вздовж твірної вікнами з можливістю їх перекриття поршнем, вихідний шток якого з'єднаний з вихідним штоком цифрового пневматичного двигуна, вікна кільцевих проточок сполучені з вхідними каналами золотникового дешифратора, керуючі канали дешифратора сполучені з вихідними каналами пневматичних розрядних розподільників із розрядними камерами цифрового пневматичного двигуна, а вихідний канал дешифратора через дроселі зі зворотними клапанами сполучений із робочими камерами гідравлічного гальмуючого циліндра, згідно з корисною моделлю, вхідні канали дроселів зі зворотними клапанами з'єднані з каналами двопозиційного дволінійного запірного гідравлічного розподільника, один з каналів якого через зворотний клапан сполучений з гідравлічним акумулятором і вихідним каналом дешифратора. Завдяки тому, що структура привода має електричний кроковий двигун, цифровий пневматичний двигун, гідравлічний гальмуючий циліндр з дешифратором і запірний гідравлічний розподільник з гідравлічним акумулятором досягається технічний результат поліпшення динамічних характеристик і розширення області застосування таких приводів. Корисна модель пояснюється кресленням, де показана схема роботи комбінованого цифрового приводу. Комбінований цифровий привод складається із цифрового пневматичного двигуна, який виконаний у вигляді циліндра 1, в якому послідовно розміщені розрядні поршні 2, 3, 4 і додатковий поршень 5, вихідний шток 12 якого гвинтом 7 через упорний підшипник 8 і муфту 9 сполучений кінематично з валом 10 електричного крокового двигуна 11. Додатковий поршень 5 і розрядні поршні з вихідним штоком 13 утворюють розрядні камери а, б, в, компенейційну камеру д з каналом живлення 6 і штокову камеру г. В штоку 12 виконаний шпоночний паз 14, в якому рухомо розміщена шпонка 15, яка закріплена на кришці 16. Розрядні камери а, б, в, відповідно сполучені з вихідними каналами розрядних розподільників P1, P2 і Р3. Паралельно осі цифрового пневматичного двигуна розміщений гідравлічний гальмуючий циліндр 17, в якому 1 UA 98648 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 розміщений поршень 18 зі штоками 19 і 20. Шток 20 з'єднаний з вихідним штоком 13. В гідравлічному гальмуючому циліндрі 17 з кроком S виконані кільцеві проточки 21, 22, 23 і 24, вікна яких сполучені, відповідно з вхідними каналами 25, 26, 27, і 28 золотникового дешифратора 29, в якому розміщені золотники 30 і 31. Камери з і к дешифратора, 29 сполучені, відповідно з вихідними каналами розподільників Р2 і Р3. Вихідний канал 32 дешифратора 29 сполучений через зворотний клапан 33 з акумулятором 34, з каналами зворотного клапана 35, дроселя 36, вихідні канали яких сполучені з камерою ж гідравлічного гальмуючого циліндра 17. Вихідний канал 32 дешифратора 29 через двопозиційний дволінійний запірний розподільник Р4, дросель 37 і зворотний клапан 38 сполучений з камерою є гідравлічного гальмуючого циліндра 17. Запираючий гідравлічний розподільник Р4 сполучений з дроселями 36 і 37 каналами 39 і 40. Принцип дії комбінованого цифрового приводу полягає в наступному. У вихідному положенні електричний кроковий двигун 11 знеструмлений, до камер д і г підведено тиск живлення рж, електромагніти ем1, ем3 і ем4 розподільників Р1, Р3 і Р4 знеструмлені, а на електромагніт ем_2 розподільника Р2 подана напруга. При цьому до камери б циліндра 1 і до камери з дешифратора 29 підведений тиск живлення, а камери а і б з'єднані з атмосферою. Поршень 18 гідравлічного гальмуючого циліндра 17 перекриває проточку 22, яка через вікно і дешифратор 29 сполучена з вихідним каналом 32 дешифратора. Вихідний канал 32 дешифратора 29 сполучений з каналом 39, який в свою чергу сполучений з вхідними каналами зворотного клапана 33, розподільника Р4, дроселя 36 і зворотного клапана 35. Камери е і ж гідравлічного гальмуючого циліндра 17 через дроселі зі зворотними клапанами і двопозиційний дволінійний запірний розподільник Р4 з'єднані між собою. При одночасній подачі напруги на електромагніти ем_3 і ем_4 розподільників Р3 і Р4 і знеструмлені електромагніта ем2 розподільника Р2, розподільники перемикаються, при цьому камера б і з з'єднується з атмосферою, в камери в і к підводиться тиск живлення, а канали 39 і 40 перекриваються (закриваються) розподільником Р4. Внаслідок того, що камера з дешифратора 29 з'єднується з атмосферою, а до камери к підводиться тиск живлення золотники 30 і 31 перемикаються і з'єднують кільцеву проточку 23 гідравлічного гальмуючого циліндра 17 з вихідним каналом 32 і каналом 39. Під дією тиску в камері в поршень 3 рухається ліворуч до упору в поршень 2. Після постановки поршня 3 на упор знеструмлюється електромагніт ем4 розподільника Р4, який перемикається вниз (за кресленням), при цьому з'єднуються між собою камери е і ж гідравлічного гальмуючого циліндра 17. Під дією тиску в камері в циліндра 1 поршень 4 зі штоком 13 і поршень 18 рухаються праворуч, при цьому спочатку рідина із камери ж витісняється у камеру е через дешифратор 29, розподільник Р4 і зворотний клапан 38, що обумовлює швидкий рух вихідного штока 13. Після перекриття кільцевої проточки 23 поршнем 18 рідина із камери ж витісняється у камеру е через дросель 36, яким регулюється швидкість гальмування вихідного штока 13 при його русі вправо. При знеструмленні електромагніта ем3 камера б циліндра 1 і камера к дешифратора 29 з'єднуються з атмосферою, золотник 31 дешифратора 29 перемикається вліво, при цьому кільцева проточка 21 через дешифратор 29 з'єднується з його вихідним каналом 32 і через зворотний клапан 35 з камерою ж гідравлічного гальмуючого циліндра 17. Під дією тиску в камері г поршень 4 зі штоком 13 і поршнем 18 рухаються ліворуч, при цьому спочатку рідина із камери е гідравлічного гальмуючого циліндра 17 витісняється у камеру ж через дешифратор і зворотний клапан 35, що обумовлює швидкий рух штока 13 ліворуч. Після перекриття поршнем 18 кільцевої проточки 21 рідина із камери е в камеру ж гідравлічного гальмуючого циліндра 17 надходить через дросель 37, яким регулюється швидкість гальмування штока 13 ліворуч. При перемиканні кодової комбінації керуючих сигналів, наприклад, з 000 на 111 (тобто одночасно тиск живлення підводиться до камер а, б, в) і опрацюванні mі імпульсів електричним кроковим двигуном 11, золотники 30 і 31 перемикаються праворуч, при цьому кільцева проточка 24 з'єднується з вихідним каналом 32 дешифратора 29. Під дією тисків в камерах а, б, в вихідний шток 13 з поршнем 18 переміщуються вправо, при цьому рідина із камери ж в камеру є витісняється через дешифратор і зворотний клапан 38, що обумовлює швидке переміщення вихідного штока 13. Після перекриття поршнем 18 кільцевої проточки 24 рідина із камери ж витісняється у камеру е через дросель 36, яким налаштовується швидкість, гальмування вихідного штока 13, при його русі вліво. Аналогічно привод працює і при опрацюванні інших комбінацій керуючих (кодових) сигналів. Величини переміщення вихідного штока 13 при одночасній подачі на електричний кроковий двигун mі імпульсів і комбінації керуючих сигналів, поданих на цифровий пневматичний двигун визначається по залежності l  n  t  mi  x o i1 B i  2i1 ,  360 2 UA 98648 U де  - дискрета електричного цифрового двигуна; t - крок гвинта 7; 5 10 15 m i - число імпульсів; x o - дискрета пневматичного цифрового пневматичного двигуна; i - порядковий номер поршня цифрового пневматичного двигуна; B i - значуща цифра, яка приймає значення "1", коли тиск живлення підводиться до і-ої розрядної камери і значення "0", коли і-а камера з'єднується з атмосферою. При втраті рідини під час роботи приводу із гідравлічного гальмуючого циліндра 17, вона автоматично підсмоктується в його камеру через зворотний клапан 33 із акумулятора 34. Таким чином завдяки включенню в структуру привода електричного крокового двигуна, пневматичного цифрового двигуна, гідравлічного гальмуючого циліндра, дешифратора, дроселів зі зворотними клапанами, гідроакумулятора і запірного розподільника досягається технічний результат розширюється діапазон позиціювання вихідного штока, забезпечується можливість регулювання швидкості гальмування, унеможливлюються незапрограмовані рух вихідного штока при перемиканні розрядних камер і забезпечується автоматична компенсація втраченої рідини із гідравлічного гальмуючого циліндра. Все це дає можливість поліпшити динамічні характеристики і розширити область застосування таких приводів. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 30 35 Комбінований цифровий привод, що містить цифровий пневматичний двигун, який виконаний у вигляді послідовно розміщених в пневматичному циліндрі, з утворенням розрядних компенсаційної і штокової камер, розрядних і додаткового поршнів, шток якого виходить за межі задньої кришки циліндра і кінематично сполучений з вихідним валом електричного крокового двигуна, гальмуючий пристрій, який виконаний у вигляді гідроциліндра з внутрішніми кільцевими проточками і розміщеними вздовж твірної вікнами з можливістю їх перекриття поршнем, вихідний шток якого з'єднаний з вихідним штоком цифрового пневматичного двигуна, вікна кільцевих проточок сполучені з вхідними каналами золотникового дешифратора, керуючі канали дешифратора сполучені з вихідними каналами пневматичних розрядних розподільників із розрядними камерами цифрового двигуна, а вихідний канал дешифратора через дроселі зі зворотними клапанами сполучений із робочими камерами гідравлічного гальмуючого циліндра, який відрізняється тим, що вхідні канали дроселів зі зворотними клапанами з'єднані з каналами двопозиційного дволінійного запірного гідравлічного розподільника, один з каналів якого через зворотний клапан сполучений з гідравлічним акумулятором та вихідним каналом дешифратора. 3 UA 98648 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4