SU1019118A1

SU1019118A1 - Цифровой пневмогидравлический привод

Info

Publication number: SU1019118A1
Application number: SU802882259A
Authority: SU
Inventors: Александр Иванович Евдокимов
Original assignee: Владимирский политехнический институт
Priority date: 1980-02-15
Filing date: 1980-02-15
Publication date: 1983-05-23

Abstract

1. ЦИФРОВОЙ ПНЕВМОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРИВОД, содержащий магистрали слива и нагнетани , исполнительный цилиндр с последовательно установленными двоично-взвешенными поршн ми с образованием рабочих полостей, и демпфируюш.ий поршень, установленный в цилиндре с образованием камеры, св занной с магистрал ми слива и нагнетани чере5 распределитель с управл ющим входом, последовательно установленные дроссели с органом управлени , обратные клапаны и систему программного управлени , отличающийс тем, что, с целью повышени надежности и быстродействи , снабжен логическим блоком и управл ющим контуром. выполненным в виде концевых датчи ов положени и дифференциального датчика давлени , подключенного параллельно последовательно установленным дроссел м, причем выходы датчиков положени и давлени св заны с системой программного управлени через логический блок. 2.Привод по п. 1, отличающийс тем, что логический блок включает параллельно подключенные к логическому элементу ИЛИ два логических элемента И и логический элемент ИЛИ-НЕ, причем логические элементы И дополнительно подключены к управл ющему входу распределител . 3.Привод по пп. 1 и 2, отличающийс тем, что концевые датчики положени установлены с возможностью взаимодействи § с демпфирующим поршнем. 4.Привод по пп. 1 и 2, отличающийс С// тем, что управл ющий контур снабжен гидроцилиндро .м с двусторонни.м штоком, установленным с воз.можностью взаимодействи с органом управлени дросселей и концевыми датчиками положени , а его рабочие камеры последовательно установлены между распределителем и последовательно установленными дроссел ми.

Description

Изобретение относитс к гидравлическим устройствам дл перемещени исполнительных органов из одного положени в другое, в частности дл позиционировани рабочих органов автоматических манипул торов с программным управлением и металлорежущих станков.

Известен цифровой пневмогидравлический привод, содержащий магистрали слива и нагнетани , исполнительный цилиндр, с последовательно установленными двоичновзвещенными порщн ми, и гидроцилиндр с демпфирующим поршнем, системы программного управлени и управл ющее устройство 1 .

Недостатком известного привода вл етс сложность управл ющего устройства.

Известен также цифровой пневмогидравлический привод, содержащий магистрали слива и нагнетани , исполнительный цилиндр с последовательно установленными двоично-взвещенными поршн ми с образованием рабочих полостей, и демпфирующий поршень, установленный в цилиндре с образованием камеры, св занной с магистрал ми слива и нагнетани через распределитель с управл ющим входом, последовательно установленные дроссели с органом управлени , обратные клапаны и систему програм много управлени 2.

Недостатками известного привода вл етс невысока надежность и быстродействие , обусловленные несовершенностью управлени .

Целью изобретени вл етс повышение надежности и быстродействи привода.

Поставленна цель достигаетс тем, что цифровой пневмогидравлический привод, содержащий магистрали слива и нагнетани , исполнительный цилиндр с последовательно установленными двоично-звешенными поршн ми с образованием рабочих полостей, и демпфирующий поршень, установленный в цилиндре с образованием камеры , св занной с магистрал ми слива и и нагнетани через распределитель с управл ющим входом, последовательно установленные дроссели с органом управлени обратные клапаны и систему программного управлени , снабжен логическим блоком и управл ющим контуром, выполненным в виде концевых датчиков положени и дифференциального датчика давлени , подключенного параллельно последовательно установленным дроссел м, причем выходы датчиков положени и давлени св заны с системой программного управлени через логический блок.

При этом, логический блок может включать параллельно подключенные к логическому элементу ИЛИ два логических элемента И и логический элемент ИЛИ-НЕ, причем логические элементы И дополнительно

подключены к управл ющему входу распределител .

Кроме того, концевые датчики положени либо установлены с возможностью взаимодействи с демпфирующим поршнем, либо управл ющий контур снабжен гидроцилиндром с двухсторонним штоком, установленным с возможностью взаимодействи с органом управлени дросселей и концевьши датчиками положени , а его рабочие камеры последовательно установлены между распределителем и последовательно установленными дроссел ми.

На фиг. 1 представлена принципиальна схема привода с непосредственным контролем конечных положений демпфируюшего поршн ; на фиг. 2 - упрощенна схема привода с косвенным контролем конечных положений демпфирующего порщн .

Цифровой пневмогидравлический привод

0 содержит исполнительный цилиндр 1 с установленным в нем набором поршней 2-5, взвещенных в двоичном коде с образованием рабочих полостей б-9. Порщни 2-5 выполнены с возможностью взаимодействи с ограничител ми 10-13 хода. Рабочие полости 6-9 сообщены через соответствующие распределители 14-17 с магистралью 18 нагнетани и магистралью 19 слива (с атмосферой). Кроме того в цилиндре 1 установлен демпфирующий поршень 20 с возможностью взаимодействи с ограничителем 21 хода и образующий с цилиндром 1 камеру 22, св занную с магистралью 18 нагнетани и магистралью 19 слива через распределитель 23 с управл ющим входом 24, последовательно установленные дроссели 25 и 26, с органом 27 управлени , обратные клапаны 28, дроссель 29 и распределитель 30. Привод содержит также фиксатор , включающий гидроцилиндр 31, с двухсторонним штоком 32 и полост ми 33 и 34, св занными между собой через распределитель 35 и с источником 36 гидравлической энергии через обратные клапаны. 37 и 38. Двухсторонний шток 32 гидроцилиндра 31 жестко св зан с выходным штоком 39 цилиндра 1.

Привод включает систему 40 програм много управлени , логический блок, включающий логический элемент 41 ИЛИ, логический элемент 42 ИЛИ-НЕ, логические элементы 43 и 44 И и логический элемент 45 НЕ, а также управл ющий контур, вьшолненQ ный в виде дифференциального датчика 46 давлени , подключенного через преобразователь 47 сигналов, усилитель 46 подключенный к логическому элементу 42 ИЛИ-НЕ и концевых датчиков 49 и 50 положени , установленных с возможностью взаимодейст5 ВИЯ через штангу 51 с демпфирующим порщнем 20. Выходы 52 и 53 датчиков 49 и 50 подключены соответственно к логическим элементам 43 и 44 И. Логические элементы 45и 44 НЕ и И. кроме того св заны с управл ющим входом 24 распределител 23, а логический элемеит 42 ИЛИ-НЕ - с управл ющим входом 54 распределител 35. Система 40 программногоуправлени подключена к управл ющим входам 55-59 соответствующих распределителей 14, 15, 16, 17 и 30. На фиг. 2 показан пример косвенногр оп ределени перемещени демпфирующего поршн; 20, при котором управл ющий контур дополнительно снабжен гидроцилиндром 60 с двухсторонним штоком 61 и рабочими камерами 62 и 63, а параллельно последним включен обратный клапан 64. Привод работает следующим образом. Управление приводом осуществл етс системой 40 программного управлени по двум алгоритмам: один алгоритм при - выдвижении щтока 39, а другой - при вдвижении щтока 39. Алгоритм на выдвижение штока 39 состоит из следующих последовательных трех этапов. В первом этапе производитс перераспределение положений порщней 2-4 внутри цилиндра 1 при отсутствии сигнала на управл ющем вхОде 54 распределител 35, которое осуществл етс по командам на управл ющие входы 55-59 от системы 40 программного управлени . Демпфирующий порщень 20 при этом не задействован, а рабоча среда из камеры 22 через открытый распределитель 30 и дроссель 29 поступает в магистраль 19 слива . После окончани процесса перемещени поршн 20 с дифференциального датчика, 46давлени снимаетс нулевой сигнал и логические элементы 42 и 41 ИЛИ-НЕ и ИЛИ выдают в систему 40 программного управлени сигнал на разрешение подачи новых сигналов управлени . ЕСЛИ порщень 20 в этом этапе переместитс на полный ход влево (по чертежу) что будет всегда, когда запрограммирована величина хода щтока 39 больше пути торможени , то срабатывает концевой датчик 49 (фиг. 1) положени и сигнал через логические элементы 43 и 41 И ИЛИ пойдет в систему 40 программного управлени . При неполном ходе поршн 20, когда координата меньше пути торможени , сигнал на систему 40 программного управлени поступает только с дифференциального датчика 46 давлени . Во втором этапе происходит отработка требуемой координаты. Дл этого на привод с системы 40 программного управлени подаютс двоичные команды, пропорциональные требуемой координате с учетом перемещени демпфирующего поршн 20. В частном случае ход поршн 20 равен ходу порщн 3 - второго разр да. С системы 40 программного управлени снимаетс сигнал 8 с управл ющего входа 59 и подаетс на управл ющий вход 54 распределител 35. Шток 39 перемещаетс на заданную координату с процессом демпфировани в конце хода, который обеспечиваетс медленным заполнением камеры 22 рабочей средой через дроссель 26. После обработки требуемой координаты с датчика 50 положени поступает сигнал на логический элемент 44 И и- далее на систему 40 программного управлени . При этом снимаетс сигнал на управл ющем входе 54 и щток 39 фиксируетс в заданной координате, что соответствует третьему этапу работы. Пример. Перемещение щтока 39.на величину , равную сумме ходов поршней 2-4. При этом с системы 40 программного управлени подаютс сигналы на управл ющие входы. 55-59. Рабочие полости 6-8 сообщаютс с магистралью 18 питани , а камеры 22 через дроссель 29 - с магистралью 19 слива. После остановки демпфирующего поршн 20 с датчика 46 давлени и концевого датчика 49 положени поступает сигнал на систему 40 программного управлени , ригнал с управл ющего входа 59 снимаетс . Движение штока 39 демпфируетс и далее с системы 40 программного управлени поступает сигнал на управл ющий вход 54, обеспечивающий фиксацию штока 39. Алгоритм на вдвижение щтока 39 состоит также из трех этапов. В первом этапе с системы 40 программного управлени поступают сигналы, пропорциональные требуемой координате с учетом двойного перемещени демпфирующего поршн 20, а также сигнал на управл ющий вход 24 распределител 23 и камера 22 сообщаетс с магистралью 18 нагнетани через обратный к тапан 28 и дроссель 26. При завершении перемещени поршн 20 на систему 40 программного управлени поступает сигнал с датчика 50 положени и с датчика 46 давлени . Во втором этапе на привод подаютс сигналы, пропорциональные требуемой координате с учетом величины перемещени порщн 20, сигнал с управл ющего входа 24 сн т и подан на управл ющий вход 5. Шток 39 перемещаетс и при подходе к заданной координате демпфируетс за счет истечени рабочей среды из камеры 22 через дроссель 25 в магистраль 19 слива. После отработки координаты с конечного датчика 49 подаетс сигнал на систему 40 программного управлени и последн снимает сигнал с управл ющего входа 54, что соответствует третьему этапу. На фиг. 2 показан вариант управл ющего контура с контролем крайних положений демпфирующего поршн 20 с использованием дополнительного гидроцилиндра 60, перемещение штока 61 которого пропорционально величине перемещени поршн 20.

Обратный клапан 64 обеспечивает компенсацию утечек в камере 22.

Шток 61 выполнен с возможностью взаимодействи с концевыми датчиками 49 и 50, а также обеспечивает при своем перемещении автоматическое регулирование дросселей 25 и 26 за счет кинематической св зи с их органом 27 управлени . Этот вариант привода работает аналогично описанному , но позвол ет сн ть информацию о движении поршн 20 вне цилиндра 1, и кроме того, обеспечить нужный закон торможени штока 39, что позвол ет уменьшить ударные нагрузки при останове штока 39.

Положительный эффект от использовани предлагаемого привода заключаетс в повышении надежности и быстродействии привода за счет получени информации о перемещении штока 39, что позволит расширить его область применени и повысить производительность исполнительных органов , машин и механизмов, в которых он нашел применение.

,55.

(7;// ,j,/z 1 fl ,s

7

7л7,

.

Фиг.

J5

57 % ТЧ -

Ч n

Л WW

2

5

Ч

z

IFfo yv Yvs j x Vч c

1 1 L t |i iKXMj i , , , , 1 y/Hl 1 I L L L 1 J

5ч7

Claims

1. ЦИФРОВОЙ ПНЕВМОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРИВОД, содержащий магистрали слива и нагнетания, исполнительный цилиндр с последовательно установленными двоично-взвешенными поршнями с образованием рабочих полостей, и демпфирующий поршень, установленный в цилиндре с образованием камеры, связанной с магистралями слива и нагнетания через распределитель с управляющим входом, последовательно установленные дроссели с органом управления, обратные клапаны и систему программного управления, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и быстродействия, снабжен логическим блоком и управляющим контуром, выполненным в виде концевых датчиков положения и дифференциального датчика давления, подключенного параллельно последовательно установленным дросселям, причем выходы датчиков положения и давления связаны с системой программного управления через логический блок.

2. Привод по π. 1, отличающийся тем, что логический блок включает параллельно подключенные к логическому элементу ИЛИ два логических элемента И и логический элемент ИЛИ—НЕ, причем логические элементы И дополнительно подключены к управляющему входу распределителя.

3. Привод по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что концевые датчики положения уста- _ новлены с возможностью взаимодействия § с демпфирующим поршнем.

4. Привод по пп. 1 и 2, отличающийся Г тем, что управляющий контур снабжен гид- роцилиндром с двусторонним штоком, уста- V новленным с возможностью взаимодействия _ с органом управления дросселей и конце- е выми датчиками положения, а его рабочие камеры последовательно установлены между распределителем и последовательно установленными дросселями.

>