RU2450174C2

RU2450174C2 - Pneumatic positioning drive

Info

Publication number: RU2450174C2
Application number: RU2009149047/06A
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Игоревич Грищенко (RU); Вячеслав Игоревич Грищенко; Валентин Сергеевич Сидоренко (RU); Валентин Сергеевич Сидоренко; Максим Сергеевич Полешкин (RU); Максим Сергеевич Полешкин
Priority date: 2009-12-30
Filing date: 2009-12-30
Publication date: 2012-05-10
Also published as: RU2009149047A

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: drive that comprises a motor with an actuating unit, a flow control device, a ballscrew interacting with a rotary distributor as a feedback mechanism, uses a pneumatic engine equipped with a pneumatic switch rigidly coupled with hydraulic brake controlled by a hydraulic system equipped with a distributive valve, a hydraulic accumulator and a flow control device mounted on the drain and the rotary distributor is equipped with a pneumatic switch.

EFFECT: increased operation speed of the drive and increased accuracy of positioning of the actuating unit.

3 dwg

Description

Изобретение относится к области пневмоавтоматики и может быть использовано в приводах технологического оборудования и промышленных роботов.The invention relates to the field of pneumatic automation and can be used in the drives of technological equipment and industrial robots.

Известен пневматический позиционный привод (Патент РФ №2041405, бюллетень 24/2000, опубликовано 09.08.1995), содержащий силовой пневмоцилиндр, установленный на основании, два тормозных устройства фрикционного типа для взаимодействия с линейками тормозных устройств, соединенными со штоком пневмоцилиндра, микроЭВМ, подключенную к двухпозиционным электромагнитным клапанам, связанных с полостями тормозных устройств и полостями пневмоцилиндра, а также датчик обратной связи и пассивный тормозной гидроцилиндр, полости которого соединены между собой через дроссель, а поршень подпружинен с двух сторон пружинами, размещенными в его полостях, при этом шток указанного гидроцилиндра размещен между одним из тормозных устройств и соответствующей линейкой, снабженной роликами качения, оси которых неподвижно закреплены на основании, а корпус гидроцилиндра снабжен роликовыми опорами и установлен с возможностью поперечного перемещения в направлении сжимающего усилия от фрикционного тормозного устройства.Known pneumatic positional actuator (RF Patent No. 2041405, bulletin 24/2000, published 09.08.1995) containing a power pneumatic cylinder mounted on the base, two friction-type braking devices for interacting with brake device lines connected to the pneumatic cylinder rod, a microcomputer connected to two-position solenoid valves associated with cavities of brake devices and cavities of a pneumatic cylinder, as well as a feedback sensor and a passive brake hydraulic cylinder, the cavities of which are interconnected through the throttle, and the piston is spring-loaded on both sides by springs placed in its cavities, while the rod of the specified hydraulic cylinder is placed between one of the brake devices and the corresponding ruler equipped with rolling rollers, the axes of which are fixedly mounted on the base, and the hydraulic cylinder housing is equipped with roller bearings and is installed with the possibility of lateral movement in the direction of compressive force from the friction brake device.

Недостатком вышеупомянутого привода являются механические фрикционные связи, приводящие к износу трущихся поверхностей и снижению точности позиционирования вследствие изменения сил трения.A disadvantage of the aforementioned drive is mechanical frictional bonds, leading to wear of rubbing surfaces and a decrease in positioning accuracy due to changes in friction forces.

Известен также гидропривод исполнительного органа металлорежущего станка, (Авторское свидетельство СССР №307207, опубликовано 21.06.1971, бюллетень №20), выбранный в качестве прототипа, образованный силовым цилиндром с распределительным золотником, питаемым от насоса через дроссель с регулятором, и имеющий обратную связь через передачу винт-гайка на гидроуправляемый золотник с подводом управляющего давления под торец плунжера, предназначенного для остановки гидроцилиндра.Also known is the hydraulic actuator of the executive body of the metal-cutting machine, (USSR Author's Certificate No. 307207, published 06/21/1971, Bulletin No. 20), selected as a prototype, formed by a power cylinder with a distributor valve fed from the pump through a throttle with a regulator, and having feedback through transmission of a screw-nut to a hydraulic spool with a supply of control pressure under the end of the plunger, designed to stop the hydraulic cylinder.

Недостатком этого привода является низкое быстродействие, обусловленное высокой вязкостью рабочих жидкостей гидроприводов.The disadvantage of this drive is its low speed, due to the high viscosity of the hydraulic fluids.

Изобретение создано с целью увеличения быстродействия и повышения точности позиционирования исполнительного механизма.The invention was created with the aim of increasing speed and improving the accuracy of positioning of the actuator.

Техническая задача достигается тем, что в приводе, включающем двигатель с исполнительным механизмом, регулятор потока, шарико-винтовую передачу, взаимодействующую по типу обратной связи с вращающимся распределителем, применен пневматический двигатель с пневмораспределителем и жестко связанный с ним гидравлический тормоз, управляемый гидросистемой, оснащенной гидрораспределителем, гидроаккумулятором и регулятором потока, установленным на слив, а вращающийся распределитель снабжен пневмораспределителем.The technical problem is achieved by the fact that in the drive, which includes an engine with an actuator, a flow regulator, a ball screw transmission, which interacts as a feedback with a rotating distributor, a pneumatic motor with a pneumatic distributor and a hydraulic brake rigidly connected to it, controlled by a hydraulic system equipped with a hydraulic distributor, are used , a hydraulic accumulator and a flow regulator installed on the drain, and the rotary distributor is equipped with a pneumatic distributor.

На Фиг.1 изображена схема пневматического позиционного привода. На Фиг.2 приведена схема вращающегося распределителя. На Фиг.3 - разрез по ведомому диску.Figure 1 shows a diagram of a pneumatic positional actuator. Figure 2 shows a diagram of a rotating distributor. Figure 3 is a section through a driven disk.

Привод состоит из пневматического двигателя 1, жестко связанного с гидравлическим тормозом 2 и управляемого пневмораспределителем 3, управляющим в свою очередь направлением перемещения исполнительного механизма 4, и гидросистемы, с гидрораспределителем 5, обратным клапаном 6, регулятором потока 7, счетчиком оборотов 8, гидроаккумулятором 9, шарико-винтовой передачей 10, вращающимся распределителем 11 с каналами 12, 13 и пневмораспределителем 14. В состав вращающегося распределителя 11 входит установочный диск 16 и ведомый диск 17. Лимб 18 кинематически связан с установочным диском 16 вращающегося распределителя 11.The drive consists of a pneumatic motor 1, rigidly connected with a hydraulic brake 2 and controlled by a pneumatic distributor 3, which in turn controls the direction of movement of the actuator 4, and a hydraulic system, with a hydraulic distributor 5, a check valve 6, a flow regulator 7, a revolution counter 8, a hydraulic accumulator 9, ball screw transmission 10, a rotary distributor 11 with channels 12, 13 and a pneumatic distributor 14. The rotary distributor 11 includes an installation disk 16 and a driven disk 17. Kinematic limb 18 ski is connected with the installation disk 16 of the rotary distributor 11.

Работа привода происходит следующим образом.The operation of the drive is as follows.

При подаче электрического сигнала на левый электромагнит пневмораспределителя 3 поток сжатого воздуха поступает в поршневую полость пневмодвигателя 1 под магистральным давлением, а из штоковой полости вытесняется в атмосферу. При этом поршни цилиндров пневмодвигателя 1 и гидравлического тормоза 2 вместе с исполнительным механизмом 4 быстро перемещаются вправо. Поскольку одновременно включен электромагнит гидрораспределителя 5, рабочая жидкость с малым сопротивлением перетекает через обратный клапан 6 из правой полости гидравлического тормоза 2 в левую - происходит разгон исполнительного механизма 4.When applying an electrical signal to the left electromagnet of the pneumatic distributor 3, the flow of compressed air enters the piston cavity of the air motor 1 under the main pressure, and is displaced from the rod cavity into the atmosphere. In this case, the pistons of the cylinders of the air motor 1 and the hydraulic brake 2 together with the actuator 4 quickly move to the right. Since the control valve electromagnet 5 is simultaneously turned on, the hydraulic fluid with low resistance flows through the check valve 6 from the right cavity of the hydraulic brake 2 to the left - the actuator 4 is accelerated.

Информация о перемещении поступает от счетчика оборотов 8, кинематически связанного через шарико-винтовую передачу 10 с исполнительным механизмом 4.Information about the movement comes from the rev counter 8, kinematically connected through a ball screw transmission 10 with an actuator 4.

При подходе исполнительного механизма 4 к заданной координате счетчик оборотов 8 подает сигнал на отключение электромагнита гидрораспределителя 5, и рабочая жидкость начинает перетекать через каналы 12 и 13 вращающегося распределителя 11 и регулятор потока 7 из правой полости гидравлического тормоза 2 в левую - происходит снижение скорости перемещения исполнительного механизма 4 до стабилизированной к нагрузочным характеристикам «ползущей». За один оборот до заданной координаты позиционирования счетчик оборотов 8 подает сигнал на включение электромагнита пневмораспределителя 14, и поток сжатого воздуха поступает от пневмомагистрали к правому торцу ведомого диска 17 вращающегося распределителя 11, кинематически связанного через шарико-винтовую передачу 10 с исполнительным механизмом 4. И при совмещении щелей установочного диска 16 и ведомого диска 17 поток сжатого воздуха проходит к правому торцу установочного диска 16 вращающегося распределителя 11 и перемещает его, тем самым перекрывая поток рабочей жидкости, - происходит останов исполнительного механизма 4. Очередной позиционный цикл происходит аналогично. Координата позиционирования задается вращением лимба 18, кинематически связанного с установочным диском 16 вращающегося распределителя 11.When the actuator 4 approaches the preset coordinate, the rev counter 8 gives a signal to turn off the solenoid valve 5, and the working fluid begins to flow through the channels 12 and 13 of the rotary distributor 11 and the flow regulator 7 from the right cavity of the hydraulic brake 2 to the left - the speed of the actuator is reduced mechanism 4 to "creeping" stabilized to load characteristics. One revolution before the specified positioning coordinate, the revolution counter 8 gives a signal to turn on the electromagnet of the pneumatic distributor 14, and the compressed air stream flows from the pneumatic line to the right end of the driven disk 17 of the rotary distributor 11, kinematically connected through a ball screw transmission 10 to the actuator 4. And when combining the slots of the installation disk 16 and the driven disk 17, the flow of compressed air passes to the right end of the installation disk 16 of the rotary distributor 11 and moves it, thereby rekryvaya flow of hydraulic fluid - going stop actuator position 4. Another similar cycle occurs. The positioning coordinate is set by the rotation of the limb 18, kinematically connected with the installation disk 16 of the rotary distributor 11.

Благодаря введению пневмопривода, обеспечивающего высокие скорости движения выходных звеньев, повышается быстродействие привода за счет больших скоростей течения газов в магистралях.Thanks to the introduction of a pneumatic actuator providing high speeds of movement of the output links, the speed of the drive increases due to the high gas flow velocities in the highways.

Использование гидротормоза позволяет повысить точность останова исполнительного механизма за счет малой сжимаемости рабочей жидкости.The use of hydraulic brakes can improve the accuracy of stopping the actuator due to the low compressibility of the working fluid.

Использованием гидросистемы, управляющей гидротормозом, удается обеспечить изменение структуры гидропривода на участках разгона, замедления и торможения, что повышает быстродействие привода и точность останова исполнительного механизма.Using the hydraulic system that controls the hydraulic brake, it is possible to ensure a change in the structure of the hydraulic drive in the areas of acceleration, deceleration and braking, which increases the speed of the drive and the accuracy of stopping the actuator.

Использование пневматического сигнала, обладающего высоким быстродействием за счет малой вязкости газов, позволяет уменьшить время и разброс времени срабатывания вращающегося распределителя, что повышает точность остановки исполнительного механизма.The use of a pneumatic signal with high speed due to the low viscosity of the gases reduces the time and spread of the response time of the rotating distributor, which increases the accuracy of stopping the actuator.

Claims

Pneumatic positional drive, including a motor with an actuator, flow regulator, ball screw, interacting as a feedback with a rotating distributor, characterized in that the drive uses a pneumatic motor with a pneumatic distributor and a rigidly connected hydraulic brake controlled by a hydraulic system equipped with hydrodistributor, accumulator and flow regulator installed on the drain, and the rotating distributor is equipped with a pneumatic distributor.