RO125708B1

RO125708B1 - Unit for linear pneumo-hydraulic positioning

Info

Publication number: RO125708B1
Application number: ROA201000341A
Authority: RO
Inventors: Mihai Avram; Constantin Bucşan; Lucian Bogatu; Victor Constantin; Despina Duminică
Original assignee: Universitatea Politehnica Din Bucureşti - Centrul De Cercetare-Dezvoltare Pentru Mecatronică
Priority date: 2010-04-21
Filing date: 2010-04-21
Publication date: 2015-02-27
Also published as: RO125708A0

Description

Invenția se referă la o unitate de poziționare pneumo-hidraulică, liniară, având aplicabilitate în construcția roboților, precum și în aplicații care presupun manipularea precisă a unor obiecte, cum ar fi semifabricate, piese sau scule.The invention relates to a pneumatic-hydraulic positioning unit, linear, having applicability in the construction of robots, as well as in applications that require the precise handling of objects, such as semi-finished products, parts or tools.

Sunt cunoscute unități de acționare pneumo-hidraulice, la care, pe circuitul de control, se utilizează unul sau două drosele. Aceste soluții prezintă dezavantajul că viteza de deplasare a sarcinii este controlată prin reglaj manual.Pneumatic-hydraulic drive units are known, where one or two drums are used on the control circuit. These solutions have the disadvantage that the speed of movement of the load is controlled by manual adjustment.

Se mai cunoaște o unitate de acționare a roboților (RO 80780), cuprinzând un cilindru pneumo-hidraulic, alimentat de la un distribuitor pneumatic cu trei poziții, un distribuitor hidraulic cu două poziții pentru reglaj, precum și câte un drosel hidraulic și pneumatic, iar pentru comandă, un sistem electronic de urmărire și comandă, compus dintr-un traductor incremental de pas, un numărător cu prescriere și un bloc logic de prelucrare internă, iar pe timpul repausului, se utilizează o frână acționată de un cilindru pneumatic, alimentat de un distribuitor cu două poziții, acționat de sistemul electronic de comandă.A robot drive unit (RO 80780) is also known, comprising a pneumatic-hydraulic cylinder, powered by a three-position pneumatic distributor, a two-position hydraulic distributor for adjustment, as well as a hydraulic and pneumatic drill, and for control, an electronic tracking and control system, composed of an incremental step transducer, a prescription counter and an internal processing logic block, and during rest, a brake operated by a pneumatic cylinder, powered by a distributor with two positions, operated by the electronic control system.

Din brevetul RO 107728 B1, se cunoaște o unitate pneumatică de acționare a roboților, cuprinzând un cilindru dublu pneumo-hidraulic, ce are două camere alimentate pneumatic, iar între cele două pistoane și o bucșă fixă, separatoare, se formează alte două camere conectate la un echipament cu care formează un circuit hidraulic închis, cu rolul de reglare al vitezelor și de control al deplasărilor de poziționare.From the patent RO 107728 B1, a pneumatic unit for actuating the robots is known, comprising a double pneumatic-hydraulic cylinder, which has two pneumatically fed chambers, and between the two pistons and a fixed bushing, separators, two other chambers connected to an equipment with which it forms a closed hydraulic circuit, with the role of regulating speeds and controlling positioning movements.

Problema pe care o rezolvă invenția este realizarea unui control riguros al legii de variație a vitezei de deplasare a sarcinii, ceea ce permite creșterea preciziei de poziționare.The problem solved by the invention is to achieve a rigorous control of the law of variation of the speed of movement of the load, which allows to increase the positioning accuracy.

Unitatea de poziționare pneumo-hidraulică, liniară, înlătură dezavantajul menționat și rezolvă problema tehnică, propusă, prin aceea că este formată dintr-un motor pneumatic, liniar, deservit de un distribuitor pneumatic și dintr-un motor hidraulic, având camerele cuplate prin intermediul unei supape de sens unic, comandată, formate dintr-un corp în care sunt prelucrate un scaun cilindric al supapei, niște orificii de alimentare și un orificiu pentru colectarea eventualelor pierderi de ulei, un element mobil conic, menținut în contact cu scaunul de către un arc elicoidal, un capac inferior, fixat de corp, etanșat printr-o garnitură și prevăzut cu un orificiu cu rol de drenaj, un ansamblu intermediar, mobil, format dintr-o tijă, un șurub de reglare, o piuliță de blocare și niște sfere de contact, și un actuator piezoelectric cu amplificare mecanică, încorporată, fixat de corp, având rolul ca, atunci când motorul pneumatic este alimentat astfel încât ansamblul mobil se deplasează în sensul de lucru, controlul vitezei de deplasare se realizează aplicând un semnal electric proporțional actuatorului, care determină deplasarea proporțională a ansamblului mobil și, implicit, a elementului mobil conic, modificându-se astfel controlat secțiunea de curgere dintre partea conică a elementului mobil și scaun, permițând astfel controlul proporțional al debitului de lichid care circulă între camerele motorului hidraulic, poziția tijei motorului hidraulic, cuplată mecanic cu tija motorului pneumatic, prin intermediul unui cuplaj solidar cu sarcina acționată, fiind urmărită de un traductor de deplasare.The pneumatic-hydraulic positioning unit, linear, eliminates the mentioned disadvantage and solves the proposed technical problem, in that it consists of a pneumatic, linear motor, served by a pneumatic distributor and a hydraulic motor, having the rooms coupled by means of a one-way valves, controlled, formed by a body in which a cylindrical valve seat is processed, some feed ports and an orifice for collecting any oil leaks, a conical movable element, maintained in contact with the seat by an arc helical, a lower lid, fixed to the body, sealed by a gasket and provided with a drainage hole, an intermediate, movable assembly, consisting of a rod, a adjusting screw, a locking nut and some spheres. contact, and a piezo-electric actuator with mechanical amplification, incorporated, fixed by the body, acting as, when the pneumatic motor is thus fed t the mobile assembly moves in the working sense, the control of the displacement speed is performed by applying an electrical signal proportional to the actuator, which determines the proportional displacement of the mobile assembly and, implicitly, of the conical movable element, thus changing the flow section between the conical part. of the movable member and seat, thus allowing proportional control of the flow of fluid circulating between the chambers of the hydraulic motor, the position of the hydraulic motor rod, mechanically coupled to the pneumatic motor rod, by means of a coupling integral with the actuated load, being followed by a displacement transducer.

Prin aplicarea invenției, se obțin următoarele avantaje: este posibil controlul legii de variație a vitezei de deplasare a sarcinii prin comandă electrică proporțională și se obține o precizie ridicată de poziționare a sarcinii.By applying the invention, the following advantages are obtained: it is possible to control the law of variation of the speed of movement of the load by proportional electric control and a high positioning accuracy of the load is obtained.

Se prezintă, în continuare, un exemplu de realizare a invenției, în legătură cu fig. 1 și 2, care reprezintă:The following is an example of an embodiment of the invention in connection with FIG. 1 and 2, representing:

- fig. 1, schema funcțională a unității pneumo-hidraulice, liniare;FIG. 1, the functional scheme of the pneumatic-hydraulic unit, linear;

- fig. 2, secțiune longitudinală prin supapa de sens unic, comandată.FIG. 2, longitudinal section through the one-way valve, ordered.

Unitatea de poziționare pneumo-hidraulică, liniară, este formată dintr-un motor A, pneumatic, liniar, deservit de un distribuitor B, pneumatic și dintr-un motor C, hidraulic, având camerele C, și C₂, cuplate, prin intermediul unei supape D, de sens unic, comandată, formate dintr-un corp 1, în care sunt prelucrate un scaun a, cilindric, al supapei, niște orificii b și c, de alimentare și un orificiu d, pentru colectarea eventualelor pierderi de ulei, unThe pneumatic-hydraulic positioning unit, linear, consists of a motor A, pneumatic, linear, served by a distributor B, pneumatic and a motor C, hydraulically, having chambers C, and C ₂ , coupled, by means of a valves D, one-way, controlled, formed by a body 1, in which a chair a, cylindrical, of the valve, some holes b and c, of supply and a hole d are processed, to collect any oil leaks, a

RO 125708 Β1 element mobil 2, conic, menținut în contact cu scaunul a de către un arc 3, elicoidal, un 1 capac inferior 4, fixat de corpul 1, etanșat printr-o garnitură 5 și prevăzut cu un orificiu e, cu rol de drenaj, un ansamblu intermediar G, mobil, format dintr-o tijă 6, un șurub de reglare 7, 3 o piuliță de blocare 8 și niște sfere de contact 9 și 10, și un actuator piezoelectric 11, cu amplificare mecanică, încorporată, fixat de corpul 1, prin intermediul unei piese 12. 5RO 125708 Β1 movable element 2, conical, held in contact with the seat a by a spring 3, helical, a 1 lower cover 4, fixed by the body 1, sealed by a gasket 5 and provided with an orifice e, with the role of drainage, an intermediate assembly G, movable, formed by a rod 6, an adjusting screw 7, 3 a locking nut 8 and some contact spheres 9 and 10, and a piezoelectric actuator 11, with mechanical amplification, incorporated, fixed of the body 1, by means of a piece 12. 5

Atunci când motorul A este alimentat, astfel încât ansamblul mobil se deplasează în sensul v₂, controlul vitezei de deplasare se realizează aplicând un semnal electric 7 proporțional actuatorului 11, care determină deplasarea proporțională a ansamblului G, mobil și, implicit, a elementului mobil 2, conic, modificându-se astfel controlat secțiunea de curgere 9 dintre partea conică a elementului mobil 2 și scaunul a, permițând astfel controlul proporțional al debitului de lichid care circulă de la c la b, respectiv, din camera C., în camera 11When the motor A is powered, so that the movable assembly moves in the direction of v ₂ , the control of the speed of movement is performed by applying an electrical signal 7 proportional to the actuator 11, which determines the proportional displacement of the assembly G, mobile and, implicitly, of the movable element 2 , conical, thus controlling the flow section 9 between the conical part of the movable element 2 and the seat a, thus allowing the proportional control of the flow of fluid flowing from c to b, respectively from room C., into room 11

C₂ și, implicit, controlul vitezei de deplasare în apropierea punctelor de poziționare programate. 13C ₂ and, by implication, the control of the speed of movement near the programmed positioning points. 13

Atunci când motorul A este alimentat astfel încât ansamblul mobil să se deplaseze în sensul v₂, actuatorul 11 nu este comandat, supapa D se comportă ca o supapă de sens 15 unic, clasică, respectiv, curgerea de la b la c este posibilă și se realizează printr-o secțiune maximă, curgerea de la c la b este blocată, iar viteza de deplasare a sarcinii este maximă. 17When the motor A is powered so that the movable assembly moves in the direction v ₂ , the actuator 11 is not controlled, the valve D behaves as a one-way valve 15, classic, respectively, the flow from b to c is possible and realizes through a maximum section, the flow from c to b is blocked and the speed of movement of the load is maximum. 17

Poziția tijei motorului C, cuplată mecanic cu tija motorului A, prin intermediul unui cuplaj E, solidar cu sarcina acționată, este urmărită de un traductor de deplasare F, ceea ce 19 face posibilă obținerea unei precizii ridicate de poziționare.The position of the motor shaft C, mechanically coupled to the motor shaft A, by means of a coupling E, in solidarity with the actuated load, is tracked by a displacement transducer F, which makes it possible to obtain a high positioning accuracy.

Utilizând un actuator piezoelectric Physik Instrumente de tip P-287, cu deplasarea 21 maximă de 700 m și un traductor de deplasare Rexroth, de tip 1684-841-51/1685-882-31 cu rezoluția de 1 pm, s-a obținut o precizie de poziționare a sarcinii de ± 0,01 mm. 23Using a Physik P-287 piezoelectric actuator, with a maximum displacement 21 of 700 m and a Rexroth displacement transducer, of type 1684-841-51 / 1685-882-31 with a resolution of 1 pm, an accuracy of positioning of the ± 0,01 mm load. 2. 3

Claims

Pneumatic-hydraulic positioning unit, linear, consisting of a pneumatic (A) motor, linear, served by a pneumatic distributor (B) and a displacement transducer (F), and of a hydraulic motor (C), having the chambers (C., and C ₂ ) coupled by means of a one-way valve (D), controlled, formed by a body (1) in which a cylindrical valve seat (a) is processed, orifices (b and c) supply and an orifice (d) for collecting any oil leaks, characterized in that, respectively, the proportional control of the fluid flow, which flows from orifice (b) to orifice (c), is achieved by means of a movable element (2), tapered, held in contact with the seat (a), by a helical spring (3), a lower lid (4), fixed by the body (1), and an intermediate assembly (G), movable, formed by a rod (6), a adjusting screw (7), a locking nut (8) and some contact spheres (9 and 10), and an actuator piezoelectric (11) with mechanical amplification incorporated, fixed, by the body (1), by means of a part (12), having the role that, when the motor (A) is powered so that the mobile assembly moves in the direction (v ^, the control the speed of movement is achieved by applying an electrical signal proportional to the actuator (11), which determines the proportional displacement of the movable assembly (G) and, implicitly, of the movable element (2), conical, thus controlling the flow section between the conical part of the the movable member (2) and the seat (a), the position of the motor shaft (C), mechanically coupled to the motor shaft (A), by means of a coupling (E) integral with the actuated load, being followed by the displacement transducer (F).