Пневмогидравлический следящий привод
Изобретение относится к грузоподъемному машиностроению, а именно к пневмогидравлическим следящим приводам, предназначенным, преимущественно, для исполнительного звена манипулятора. Цель - повышение надежности привода и точности позиционирования исполнительного звена. Пневмогидравлический привод содержит связанный с блоком управления пневмоцилиндр 1 одностороннего действия, параллельно установленный ему гидроцилиндр-демпфер 4, и следящую систему автоматического уравновешивания, включающую блок уравновешивания и элемент безынерционной остановки звена. Блок автоматического уравновешивания выполнен в виде пары двухлинейных двухпозиционных пневмораспределителей 7 и 8, которые сообщены с поршневой полостью пневмоцилиндра 1 и между собой линиями 9, 10, 11 и 12, пневмораспределитель 8 - линией 13 с источником давления, а распределитель 7 - с атмосферой. Элемент безынерционной остановки звена образован парой двухлинейных двухпозиционных гидрораспределителей 14 и 15, причем гидрораспределитель 14 связан линией 16 с поршневой полостью гидроцилиндра 4 и линией 17 - гидробаком 18, а линией 19 - с управляющей полостью пневмораспределителя 8. Гидрораспределитель 15 соединен линией 20 с штоковой полостью гидроцилиндра 4 и линией 21 - с гидробаком 18, а линией 22 - с управляющей полостью пневмораспределителя 7. Вторые управляющие полости пневмораспределителей 7 и 8 сообщены соответственно линиями 23 и 24 между собой и с блоком управления линией 25. Управляющие полости гидрораспределителей 14 и 15 сообщены соответственно линиями 26, 27 и 28 с управляющими полостями пневмораспределителей 7 и 8 и блоком управления. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЛ
Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
ПРИ ГННТ СССР (21) 4477250/25-11 (22) 24.08.88 (46) 23.06.90. Бюл. Н 23 (71) Всесоюзный научно"иссЛедовательский и проектно-конструкторский ,институт подъемно-транспортного машиностроения (72) Л.И.Нведов, Ф.С.Иоффе и Ю.П.Евтюхов (53) 629.113(088.8) (56) Заявка Франции М 2177060, кл. E 15. В- 9/00, 1973. (54) ПНЕВМОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ СЛЕДЯЩИЙ
ПРИВОД (57) Изобретение относится к грузоподъемному машиностроению, а именно к пневмогидравлическим следящим приводам, предназначенным, преимущест„„SU„„1572990 А 1 (1)5 В бб F 3/24, F, 15 В 9/00 венно, для исполнительного звена манипулятора. Цель - повышение надежности привода и точности позиционирования исполнительного звена. Пневмогидравлический привод. содержит связанный с блоком управления пневмоцилиндр 1 одностороннего действия, параллельно установленный ему гидроцилиндр-демпфер 4, и следящую систему автоматического уравновешивания, включающую блок уравновешивания и элемент безынерционной остановки звена. Блок автоматического уравновешивания выполнен в виде пары двух", линейных двухпозиционных пневмораспределителей 7 и 8, которые сообщены с поршневой полостью пневмоцилиндра
l и между собой линиями 9, 10, 11 и
12, пневмораспределитель Я - линией
13 с источником давления, а распре1572990
10 делитель 7 - с атмосферой.. Элемент безынерционной остановки звена обраован парой двухлиней lblx двухпозиионных гидрораспределителей 14 и
5, причем гидрораспределитель 14 связан линией 16 с поршневой полостью гидроцилиндра 4 и линией 17 — с гидробаком 18, а линией 19 — с управляющЬй полостью пневмораспределителя 8. Гидрораспределитель 15 соединен линией 20 с штоковой полостью гидроцилиндра 4 и линией 21 - с гидИзобретение относится к грузог1одьемному машиностроению, а именно пневмогидравлическим следящим при6одам, предназначенным преимущественНо для исполнительного звена манипуЛятора.
Целью изобретения является повышеНие надежности привода и точности
Позиционирования исполнительного
Звена.
На чертеже представлена принципиальная схема исполнения привода.
П не вмогидра вличес ки и следящий 30
Лривод содержит связанный с блоком управления пневмоцилиндр 1 одностороннего действия с поршнем 2 и штоком 3 параллельно установленный ему гидроцилиндр - демпфер 4 с поршнем 5 35 и штоком .6 и следящую систему автоматического уравновешивания, включающую блок упавновешивания и элемент безынерционной остановки звена.
Блок автоматического уравновеши- 40
Ьания выполнен. в виде пары двухлииейных двухпозиционных пневмораспределителей 7 и 8, которые сообщены с поршневой полостью пневмоцилиндра и между собой пневмомагистралями (лини- 45 ями) 9 - 12. пневмораспределитель
О - линией 13 с источником давления, а распределитель 7 с атмосферой А.
Элемент безынерционной остановки звена образован парой двухлинейных двухпозиционных гидрораспределителей
il4 и 15, причем гидрораспределитель l4 связан посредством гидромагистрали 16 с поршневой полостью гидроцилиндра — демпфера 4 и гидромагистра55
Лью 17 - с гидробаком - компенсатором 18, а гидромагистралью 19 - с упра вляющей полост ью пневмораспределителя 8. Верхняя часть гидробака робаком 18, а линией 22 - с управляющей полостью пневмораспределителя 7. Вторые управляющие полости пневмораспределителей 7 и 8 сообщены соответственно линиями 23 и 24 между собой и с блоком управления линией .25. Управляющие полости гидрораспределителей 14 и 15 сообщены соответственно линиями 26, 27 и 28 с управляющими полостями пневмораспределителей 7 и 8 и блоком управления. 1 ил. компенсатора 18 сообщена с атмосферой.
Гидрораспределитель 15 соединен со штоковой полостью гидроцилиндра
4 посредством гидромагистрали 20 и гидромагистралью 21 - с гидробаком
18, а гидромагистралью 22 - c управляющей полостью пневмораспределителя
Вторые управляющие полости пневмораспределителей 7 и 8 сообщены соответственно пневмомагистралями 23 и
24 между собой и с блоком управления посредством пневмомагистрали 25. Управляющие полости гидрораспределителей 14 и 15 сообщены соответственно пневмомагистралями 26 и 27 с управляющими полостями,пневмораспределителей 7 и 8 и с блоком управления.
В положении "Закрыто" гидрораспределители 14 и 15 приводят упругие элементь, например пружины 28 и 29.
Пневмораспределители 7 и 8 находятся в положении "Закрыто" под действием упругих элементов, например пружин 30 и 31, и управляющего сигнала от блока управления. Концы штоков 3 и 6 пневмо- и гидроцилиндров шарнирно подсоединены к головке 32 манипулятора, приводящей в действие исполнительное звено 33 с перемещае- мым грузом.
Гидробак 18 сообщен каналом 34 с атмосферой °
Привод исполнительного звена 33 манипулятора работает следующим образом.
При отсутствии груза на исполнительном звене 33 и отсутствии сжатого воздуха в пневмомагистралях 9
12 в поршневой полости гидроцилиндра
4 возникает давление, уравновешивающее массу рычагов исполнительного
72990
45
8, образуя следящую систему.
При движении исполнительного звена вниз и быстром прекращении выпус" ка сжатого воздуха из поршневой полости пневмоцилиндра 1 и одновремен" ном сбросе давления из управляющих полостей пневмо- и гидрораспределителей 7 и 8, 14 и 15, пневмораспределители 7 и 8 останутся закрытыми под дей55
5 15 звена 33 манипулятора, поскольку гидрораспределитель 14 закрыт пружиной 28. Давление уравновешивания по магистралям 16 и 19 передается к управляющей полости пневмораспреде- лителя 8„ при этом золотник пневмораспределителя 8 занимает такое положение, при котором сжатый воздух по пневмомагистрали 13, 12, 10 и 9 будет поступать в поршневую полость пневмоцилиндра 1. Сжатый воздух поступает в поршневую полость пневмоцилиндра 1 до тех пор, пока, давление в поршневой полости гидроцилиндра 4 не упадет до определенной минималь-. ной величины, при которой пружина 34 переместит золотник пневмораспределителя 8 в положение "Закрыто". В таком положении масса рычагов манипулятора уравновешена давлением сжатого воздуха в поршневой полости пневмоцилиндра 1. При нагружении исполнительного звена 33 манипулятора снова появится давление в поршневой полости гидроцилиндра 4, при этом откроется пневмораспределитель 8 и произойдет
"подпитка" пневмоцилиндра 1 сжатым воздухом до давления равновесия и т.д.
При подаче сжатого воздуха от блока управления.в пневмомагистрали
23-27 гидрораспределители 14 и 15 займут положение "Открыто", а пневмораспределители 7 и 8 через пневмомагистрали 23 и 24 дополнительно удерживаются сжатым воздухом в положении "Закрыто". Сжатый воздух по пневмомагистрали 9 поступает в поршне вую полост ь пневмоцилиндра 1 и сразу же начинается движение исполнительного звена
33 манипулятора с грузом вверх, поскольку до подачи сжатого воздуха исполнительное звено 33 уравновешено. Бесступенчатое регулирование движения исполнительного звена 33
- осуществляется за счет дозированной плдачи сжатого воздуха в поршневую полость пневмоцилиндра 1 посредством блока управления. Плавное (без рывков и проседаний) движение исполнительного звена с грузом и без него достигается наличием гидроцилиндрадемпфера 4 в приводе.
При движении исполнительного звена ,вверх или вниз жидкость с заданным сопротивлением перетекает из поршневой полости в штоковую и наоборот, 5
1О
30 поскольку при этом гидрораспределители 14 и 15 находятся в положении
"Открыто". Гидробак 18 компенсирует разницу в объемах жидкости в штоковой и поршневой полостях гидроцилиндра
4 и осуществляет подпитку гидросистемы жидкостью, компенсируя ее утечки и препятствуя попаданию атмосферного воздуха в гидросистему.
При движении исполнительного звв" на вверх и быстром прекращении пода" чи сжатого воздуха в поршневую полость пневмоцилиндра 1 и одновременно-сбросе давления из управляющих полостей пневмо и гидрораспределителей 7, 8, 14 и 15, пневмораспределителем 7 и 8 останутся закрытыми под действием пружин 30 и 31, а гидрораспределители 14 и 15 под действием пружин 28 и 29 займут положение
"Закрыто". В этом положении в штоковой полости гидроцилиндра 4 появляется давление, которое, преодолевая сопротивление пружины 30 пневмораспределителя 7, переместит его золотник в положение "Открыто", при этом излишки сжатого воздуха иэ штоковой полости пневмоцилиндра 1 по пневмомагистралям 9 - 11 выпускаются в атмосферу до тех пор, пока в поршневой полости пневмоцилиндра 1 не установится давление, равное давлению равновесия, а в штоковой полости гидроцилиндра 4 давление приближается к нулю.
При заданном минимальном давлении в гидромагистралях 20 и 22 пружина
30 пневмораспределителя 7 переместит
его золотник в положение "Закрь!то".
В этом положении привода исполнительйое звено 33 снова находится в равновесии. В состоянии равновесия исполнительное звено манипулятора с грузом и без него может находиться как угодно долго, несмотря на утечки в пневмосистеме, поскольку на отклонение от равновесия автоматически реагирует гидроцилиндр - демпфер
4 и управляемые от давления в его полостях пневмораспределители 7 и
1572990 ствием пружин 30 и 31, а гидрораспределители 14 и 15 под действием прупружин 28 и 29 займут положение
"Закрыто". В этом положении в поршневой полости гидроцилиндра 4 появляется давление, которое, преодолевая сопротивление пружины 31 пневморасг ределителя 8, переместит его золотник в положейие "Открыто", при этом сжатый воздух по пневмомагистралям
1, 3, 12, 10 и 9 поступает в поршневую полость пневмоцилиндра 1 до тех пор, ока в ней не установится давление, авное давлению равновесия, а в порш- 1g евой полости гидроцилиндра 4 давление приближается к нулю.
При заданном минимальном давлении в гидромагистралях 16 и 19 пружина
31 пневмораспределителя 8 переместит 20 го золотник в положение "Закрыто". этом положении привод исполнительного звена также может находиться в равновесии как угодно долго, поскольку и в этом случае утечки сжатого воздуха в пневмосистеме автоматически компенсируются подачей сжатого воздуха через пневмораспределитель
8, реагирующий на увеличение давления в гидроцилиндре 4, ЗО
Кроме функций автоматического уравновешивания и безынерционной" остановки исполнительного звена манипулятора предлагаемый привод выполняет также функции элемента безо*асности: в случае срыва груза с грузозахватного устройства, при внеЗапном падении давления сжатого
Воздуха в питающей пневмомагистрали, при обрыве любой из пневмомагистра- 4р лей.
В аварийных ситуациях устройство работает следующим образом.
В случае срыва груза с грузозахватного устройства давление в штоко- 45 вой полости гидроцилиндра 4 резко повышается, если это произошло во время движения вверх или вниз исполнительного звена, то оно благодаря гидроцилиндру 4 двигается вверх с постоянной и безопасной скоростью до выключения подачи сжатого воздуха. Если это произошло во время остановки или стоянки исполнительного звена, то оно остается в том же поло- жении, поскольку увеличивающееся в гидроцилиндре 4 давления переместит золотник пневмораспределителя 7 в положение "Открыто" и излишки сжатоro воздуха из поршневой полости пневмоцилиндра 1 по пневмомагистрали 9>
10 и 11 сбросятся в атмосферу.
При внезапном падении давления сжатого воздуха во время движения вверх или вниз, стоянки или остановки исполнительного звена оно продолжает стоять, поскольку золотники гидрораспределителей 14 и 15 под действием пружин 28 и 29 занимают положение
"Закрыто" ° В результате этого гидромагистрали 16 и 20 заперты. В таком положении массу подвижных частей манипулятора и груза уравновешивает давление в поршневой полости гидроцилиндра 4.
При обрыве любой из пневмомагистралей груз либо плавно опускается (в случае обрыва пневмомагистралей
9 - 12) или останавливается, поскольку золотники гидрораспределителей 14 и 15 под действием пружин 28 и 29 занимают при этом положении "Закрыто". При обрыве пневмомагистралей
23-27 груз останавливаются, поскольку пневмораспределители 7 и 8 и гидрораспределители 14 и 15 под действием пружин 28 - 31 займут положение "Закрыто". формула изобретения
Пневмогидравлический следящий привод„ преимущественно для исполнительного звена манипулятора, содержащий, пневмоцилиндр с поршнем и штоком, соединенный с воздухораспределителем, и гидродемпфер в виде размещенного параллельно пневмоцилиндру гидроцилиндра, штоковая и поршневая полости которого связаны с гидробаком и между собой элементом безынерционной остановки звена, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности привода и точности позиционирования исполнительного звена, привод снабжен блоком автоматического уравновешивания, выполненным в виде пары двухлинейных двухпозиционных пневмораспределителей, управляемых упругим элементом и сжатым воздухом с одной стороны и давлением жидкости от гидроцилиндра с другой стороны, при этом одна из" линий каждого пневмораспределителя соединена с рабочей полостью пневмоцилиндра, а две другие линии — с источником давления и с атмосферой, Составитель С. Белоус ько
Техред И.Ходанич Корректор М. Пожо
Редактор Н.Гунько
Ю Ч б»
Заказ 1620 Тираж 608 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035,.Ì0cêBà, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул.Гагарина, 101. причем элемент безынерционной остановки звена представляет собой пару двухлинейных двухпозиционных гидрораспределителей, управляемых сжатым воздухом с одной стороны и упругими
1572990 1О элементами - с другой стороны, при этом одни линии гидрораспределителей" соединены с поршневой и штоковой полостями гидроцилиндра, а другие " с гидробаком.