Цифровой пневмогидравлический привод

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (1E) К АВТОРСКЬМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 10.01.80 (21) 2870766/25-06 с присоединением Заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М.К .

F 15 В 15/02

Гввударствеиный квмвтет

СССР

Опубликовано 15.04.82. Бюллетень № 14

Дата опубликования описания 25.04.82 (53) УДК 621-540 (088.8) ло делам изобретений и аткрыткй

А. И. Евдокимов (72) Автор изобретения

Владимирский политехнический институт (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ ПНЕВМОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ

ПРИВОД

Изобретение относится к пневмогидроавтоматике и может быть использовано в системах управления промышленных роботов.

Известен цифровой пневмогидравлический привод, содержащий линии высокого и низкого давления, исполнительный цилиндр с выходным штоком и с набором свободно плавающих поршней, выполненных по величине хода в двоично-взвешенном коде и снабженных ограничителями хода, замкнутые ка- меры, образованные поршнями в гильзе цилиндра, трехлинейные двухпозиционные распределители, подключенные каждый к одной из камер и к линиям высокого и низкого давления, дроссели и установленные параллельно последним обратные клапаны (1).

Недостатками известного привода являются низкое быстродействие и точность.

Цель изобретения — повышение быстродействия и точности.

Указанная цель достигается тем, что цилиндр снабжен фиксатором положения выходного штока, дополнительным плавающим поршнем, установленным перед поршнем с наименьшим ходом с образованием дополнительной камеры, дополнительным трехлинейным двухпозиционным распределителем, пневмогидроемкостью и, двухлинейным двухпозиционным клапаном, при этом дроссели выполнены регулируемыми и включены последовательно, дополнительная камера связана через последние и пневмогидроемкость с дополнительным распределителем, обратные клапаны соединены входами между собой, а двухлинейный двухпозиционный клапан соединен с дополнительной камерой и с выходом регулируемых дросселей.

Кроме того фиксатор положения выходного штока выполнен в виде гидроцилиндра с двусторонним штоком, жестко связанным с выходным штоком, а полости гидроцилиндра связаны между собой с помощью дополнительно установленного двухли ней но го двухпозиционного клапана.

На чертеже изображен цифровой пневмогидравлический привод.

Привод содержит исполнительный. цилиндр 1 с гильзой 2 и выходным штоком 3, свободно плавающие поршни 4 — 7 и дополнительный поршень 8, ограничители хода 9—

13, причем поршни выполнены по величине

920275 хода в двоичном цифровом коде, а ход поршня 4 наименьший. В гильзе 2 поршень 8 образует дополнительную камеру 14, а поршни 4 — 7 — замкнутые камеры 15 — 18, связанные с линиями высокого 19 и низкого

20 давления через трехлинейные двухпозициоиные распределители 21 — 25, снабженные электромагнитами 26 — 30 уп авления соответственно. Дополнительная камера 14, образованная дополнительным поршнем 8, соединена с дополнительным распределителем

25 через регулируемые дроссели 31 и 32 и пневмогидроемкость 33, причем параллельно дросселям 31 и 32 подключены соединенные входами обратные клапаны 34 и 35 и двухлинейный двухпозиционный клапан 36 с электромагнитом 37 управления. Цилиндр

1 снабжен фиксатором положения выходного штока 3, выполненным в виде гидроцилиндра 38 с двусторонним штоком 39, жестко связанным с выходным штоком 3, а полости

40 и 41 гидроцилиндра связаны между собой через дополнительно установленный двухлинейный двухпозиционный клапан 42 с электромагнитом 43 управления и соединены с аккумулятором 44 через обратные клапаны 45 и 46. Штоковая полость 47 цилиндра 1 постоянно соединена с линией высокого давления 19. Для управления приводом имеется система программного управления (на чертеже не изображена), которая является источником двоичных сигналов. Привод может быть выполнен гидравлическим, в этом случае пневмогидроемкость 33 и аккумулятор 44 отсутствуют.

Привод работает следующим образом.

Управление осуществляется по двум алгоритмам. Один алгоритм (программа) при выдвижении штока 3 и второй алгоритм при вдвижении штока 3. Исходное положение привода — начало отсчета, когда поршни 47 — в крайнем левом по чертежу положении, а дополнительный поршень 8 — в крайнем правом положении, т. е. камера 14 полностью заполнена жидкостью, клапан 42 закрыт.

В качестве перемещения (хода) младшего разряда (поршня 4) принято перемещение в

I мм.

Алгоритм на выдвижение состоит из следующих последовательных трех этапов.

В первом (подготовительном) этапе производится перераспределение поршней 4 — 7 внутри цилиндра 1 при закрытом клапане

42 — шток 3 зафиксирован запертыми объемами,жидкости в полостях 40 и 41. Это перераспределение поршней осуществляется по командам на электромагниты 26 — 29 управления с системы программного управления.

В этом этапе подается набор двоичных команд, пропорциональных требуемой линейной величине (координате) перемещения штока 3, которое реализуется поршнями во

2-ом этапе. В 1-ом этапе при перераспределении поршней (под действием давлений в их камерах) жидкость из камеры 14 быстро . через клапан 36 (сигнал на электромагнит 37 подан) поступает в пневмогидроемкость 33.

Во втором этапе происходит отработка требуемой координаты. Для этого подают сигнал на электромагнит 43 и двоичные команды, пропорциональные (в сумме) требуемой координате штока 3, плюс перемещение дополнительного поршня (разряда) 8. В дан10 ном случае ход этого разряда выбран равным, например, 2-мм-ходу второго разряда поршня 5. В этом этапе дополнительный поршень 8 используется (сигнал на электромагнит 30 подан, электромагнит 37 отключен).

При открытии клапана 42 шток 3 быстро выдвигается с процессом демпфирования в конце хода, который обеспечивается медленным заполнением камеры 14 жидкостью через дроссель 32.

2О

Зо

После отработки требуемой координаты шток 3 фиксируется при отключении сигнала с электромагнита 43 — третий этап.

Пусть необходимо отработать перемещение (координату) в 7 мм. В первом этапе на привод подается набор сигналов, соответствующих срабатыванию поршней 4 — 6, гак как в двоичной системе 7 = 1+ 2+ 4.

Этому соответствуют команды на электромагниты 26, 27, 28 и 37. В этом этапе камеры 15

17 подключаются к линии 19, жидкость из камеры 14 быстро поступает в пнемогидроемкость 33. По завершении первого этапа подается набор сигналов на электромагниты 26, 27, 28 и 30, соответствующий перемещению в 9. мм (второй этап). С подачей этих сигналов используются поршни 4, 5, 6 и 8, клапан закрыт. В итоге шток 3 отрабатывает (от исходного положения — начала отсчета) 7 мм. После отработки координаты шток

3 фиксируется (3 этап).

Алгоритм на вдвижение штока 3 состоит из следующих трех последовательных этапов управления.

В первом этапе на привод подаются сигналы, пропорциональные требуемой координате, плюс двойное перемещение дополнительного поршня 8, а камера 14 связана (заполнена) с линией 19 через клапан 36 и распределитель 25, клапан 42 закрыт.

Во втором этапе на привод подаются сигналы, пропорциональные требуемой координате, плюс величина перемещения дополнительного поршня. При этом сигнал на электромагниты 30 и 37 не подается, а клапан

42 открыт, шток 3 вдвигается в цилиндр I под действием давления в штоковой полости 47 и нагрузки на штоке. При подходе к заданной координате движение штока 3 демпфируется за счет истечения жидкости из камеры 14 через дроссель 31 в пневмогидроемкость 33.

920275

После отработки координаты шток 3 фиксируется — снимается сигнал с электромагнита 43 (третий этап).

Рассмотрим в качестве примера переход с координаты 7 мм к координате 1 мм.

Первый этап. Подаются сигналы, соответствующие перемещению поршней на 1 +

+ 2 + 2 = 5 мм. Это соответствует срабатыванию поршней 4, 5 и 8, т. е. подаются сигналы на электромагниты 26, 27, 30 и 37.

Второй этап. Подаются на привод сигналы, пропорциональные перемещению 1 + 2

= 3 мм. Этой величине соответствует перемещение поршней 4 и 5, т. е. подаются сигналы на электромагниты 26, 27 и 43. Шток 3 быстро перемещается в цилиндр на. 4 мм и на 2 мм с демпфированием (жидкость из камеры 14 выдавливается через дроссель 31).

В итоге шток 3 останавливается на координате 1 мм. Шток далее фиксируется (третий этап) .

Путь торможения привода (перемещение дополнительного поршня 8) должен быть точно равен ходу одного или нескольких плавающих поршней (иначе появится ошибка в координатах) . Программы-алгоритмы работы системы управления записываются программистом на программоносителе (перфоленте, наборной панели и т. д.). Каждому этапу работы привода ставится в соответствие один кадр на перфоленте (или один такт на

1 панели) с соответствующим набором управляющих сигналов. Переход от одного кадра (такта) к другому осуществляется в режиме управления «по времени», т. е. на каждый этап система программного управления «отводит» определенное время, по завершении которого отрабатывается следующий.

Привод обеспечивает высокую точность за счет исключения ложных перемещений выходного штока 3 в переходных процессах и за счет демпфирования в конце отработки координат, Кроме того, привод обеспечивает высокую скорость отработки координат, так как поршни 4 — 7 работают с насыщением по расходу, а для демпфирования служит только дополнительный поршень 8.

Применение данного изобретения в системах управления промышленных роботов позволяет повысить их быстродействие и точность и, тем самым, эффективность их использования.

Формула изобретения

1. Цифровой пневмогидравлический привод, содержащий линии высокого и низкого давления, исполнительный цилиндр с выходным штоком и с набором свободно плавающих поршней, выполненных по величине хода в двоично-взвешенном коде и снабженных ограничителями хода, замкнутые камеры, образованные поршнями в гильзе цилиндра, трехлинейные двухпозиционные распределители, подключенные каждый к одной из ка- . мер и к линиям высокого и низкого давления, дроссели и установленные параллельно последним обратные клапаны, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности, цилиндр снабжен .фиксатором положения выходного штока, дополнительным плавающим поршнем, установленным перед поршнем с наименьшим ходом с образованием дополнительной камеры, дополнительным трехлинейным двухпозиционным распределителем, пневмогидроемкостью

2s и двухлинейным двухпозиционным клапаном при этом дроссели выполнены регулируемыми и включены последовательно, дополнительная камера связана через последние и пневмогидроемкость с дополнительным распределителем, обратные клапаны соединены входами между собой, а двухлинейный двухпозиционный клапан соединен с дополнительной камерой и с выходом регулируемых дросселей.

2. Привод по п. 1, отличающийся тем, что

35 фиксатор положения выходного штока выполнен в виде гидроцилиндра с двусторонним штоком, жестко связанным с выходным штоком, а полости гидроцилиндра связаны между собой с помощью дополнительно установленного двухлинейного двухпозицион4о ного клапана.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 267279, кл. F !5 В 15/02, 1969.

920275

Составитель С. Рождественский

Редактор М. Бандура Техред А. Бойкас Корректор Ю. Макаренко

Заказ 2299 34 Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4