SU1399533A1

SU1399533A1 - Hydraulic (pneumatic) drive

Info

Publication number: SU1399533A1
Application number: SU864086753A
Authority: SU
Inventors: Владимир Михайлович Бельферман; Михаил Владимирович Черкашенко; Алексей Иванович Кудрявцев; Юрий Марленович Лимонов; Сергей Павлович Гаркуша
Priority date: 1986-07-09
Filing date: 1986-07-09
Publication date: 1988-05-30

Abstract

Изобретение м.б. использовано в промышленных роботах, станках и манипул торах , Це.ль изобретени - повышение надежности и улучшение динамических х-к привода. Полости цилннд- ра 3 сообщены с напорной линией 1 через управл емые трехлинейные двухпо- зиционные распределители (Р) 7, 8, а со сливной линией 2 - через последовательно установленные Р 7, 8, дроссели 9...-11 и двухпозиционные подпружиненные клапаны 18...21, подключенные к линии 2 параллельно. Система программного управлени включает управл ющее устройство 12, датчик 13 перепада давлений и датчик 14 положени штока 15 цилиндра 3. Беспружинные управл ющие полости Р 7, 8 и клапанов 18...21 подключены к устройству 12, а их пружинные управл ющие полости - к каналу 38 аварийной установки устройства 12. Эффективные площади дросселей 9... 11 различны и выбирают в зависимости от эффективной площади Р и клапанов, числа клапанов и пор дкового номера дроссел . В зависимости от программы устройство 12 включает соотв. клапаны, измен проводимость линии 2 и обеспечива тем самым плавное регулирование расхода . 1 ил. € (Л 00 ;О ;о сл со соInvention m. Used in industrial robots, machine tools and manipulators. The purpose of the invention is to increase the reliability and improve the dynamic x-k drive. The cavities of the cylinder 3 communicate with the pressure line 1 through controlled three-line two-position valves (P) 7, 8, and with the drain line 2 through successively installed P 7, 8, throttles 9 ...- 11 and two-position spring-loaded valves 18 ... 21 connected to line 2 in parallel. The software control system includes the control device 12, the differential pressure sensor 13 and the sensor 14 of the position of the rod 15 of the cylinder 3. The springless control cavities P 7, 8 and valves 18 ... 21 are connected to the device 12, and their spring control cavities to channel 38 of the emergency installation of the device 12. The effective areas of the throttles 9 ... 11 are different and are chosen depending on the effective area P and the valves, the number of valves and the sequence number of the chokes. Depending on the program, device 12 includes acc. valves, changing the conductivity of line 2 and thereby ensuring smooth flow control. 1 il. € (L 00; O; o

Description

Изобретение относитс к машиностроению , в частности к области с программным управлением, и может быть использовано в промышленных роботах , станках и манипул торах.The invention relates to mechanical engineering, in particular to the field of programmed control, and can be used in industrial robots, machine tools and manipulators.

Целью изобретени вл етс повышение надежности и улучшение динамических характеристик привода,The aim of the invention is to increase the reliability and improve the dynamic characteristics of the drive,

На чертеже представлена принцш1:и- альна гидравлическа (пневматическа ) схема привода.The drawing shows a prince1: an actuator hydraulic (pneumatic) circuit.

Гидравлический (пневматический) привод содержит напорную 1 и сливную 2 линии, цилиндр 3, установленный в нем с образованием рабочих полостей 4 и 5 поршень 6, два управл емых трехлинейных двухпозиционных распределител 7 и 8, дроссели 9-11 и систему программного управлени , включающую управл ющее устройство 12, датчик 13 перепада давлений в рабочих полост х 5 и 4, датчик 14 положени штока 15, при этом управл юп(ее устройство 12 подключено к управл ющим входам 16, 17 распределителей 7, 8. Кроме того, привод снабжен под пружиненными клапанами 18 - 21, паралельно подключенными к сливной линии 2 каждого распределител 7 и 8, управл ющие входы 22 - 25 св заны с управл ющим устройством 12. Каждьш из распределителей 7, В и клапанов 18 - 21 со стороны соответствующей пружийы 26, 27 и. 28 - 31 снабжены управл ющим входом соответственно 32 33 и 34 - 37 аварийной остановки, которые подключены к каналу 38. Дроссели 9 - 11 установлены в лини х 39 - 41 входа клапанов 18 - 20, при этом число дросселей 9 - 11 на один меньше числа клапанов 18 - 21, а эффективные площади дросселей 9-11 выбираютс по формулеThe hydraulic (pneumatic) actuator contains a pressure 1 and a drain 2 lines, a cylinder 3 installed in it with the formation of working cavities 4 and 5 piston 6, two controllable three-way two-way valves 7 and 8, throttles 9-11 and a software control system that includes The device 12, the sensor 13 of the pressure difference in the working cavities 5 and 4, the sensor 14 of the position of the rod 15, while the control unit (its device 12 is connected to the control inputs 16, 17 of the valves 7, 8. In addition, the actuator is provided under spring valves 18-21, parallel but connected to the drain line 2 of each distributor 7 and 8, the control inputs 22-25 are connected to the control device 12. Each of the valves 7, B and valves 18-21 from the side of the corresponding spring 26, 27 and 28-31 are supplied the control input is 32 33 and 34 - 37 emergency stop, respectively, which are connected to channel 38. Throttles 9 - 11 are installed in lines 39 - 41 of valve inlets 18 - 20, while the number of throttles 9 - 11 is one less than the number of valves 18 - 21, and the effective areas of chokes 9-11 are selected by the formula

fp ffp f

У(Y (

JSJs

f + fpL22(-i f + fpL22 (-i

-n-n

где f и f - соответственно эффективные площади распределителей и клапанов; n - число клапанов; j - пор дковый номер клапана и соединенного с его входом дроссел .where f and f are, respectively, the effective areas of valves and valves; n is the number of valves; j is the serial number of the valve and the throttle connected to its inlet.

Привод работает следующим образом. В исходном положении управл ющие сигналы на входах 16, 17 и 22 - 25 отсутствуют, рабочие полости 4, 5The drive works as follows. In the initial position, the control signals at inputs 16, 17, and 22-25 are absent, the working cavities 4, 5

00

5five

00

5five

00

5five

00

5five

перекрыты и поршень 6 со штоком 15 неподвижны.The piston 6 with the rod 15 is also fixed.

По заложенной в управл ющее устройство 12 программе управлени на входах 16, 17 и 22 - 25 по вл ютс сигналы. При движении поршн 6, например в право по чертежу, управл ющий сигнал поступает на вход 16 распределител 7, которьш, переключа сь сообщает рабочую полость 4 с напорной линией 1, а также на те управл ющие входы 22 - 25 клапанов 18 - 21, камеры которых определены управл ющим устройством 12 по программе дл обеспечени заданного закона движени . Рабоча среда из полости 5 поступает через распределитель 8 и в те из дросселей 9 - 11, клапаны 18 - 20 которых переключились по сигналу, поступившему на их упра1вл ющие входы 22-24. В процессе перемещени штока 13 основные параметры контролируютс датчиками 13, 14, информаци от которых поступает на управл гацее устройство 12.According to the control program incorporated into the control device 12, signals appear at the inputs 16, 17 and 22-25. When the piston 6 moves, for example, to the right in the drawing, the control signal is fed to the input 16 of the distributor 7, which switches to the working cavity 4 with the pressure line 1, as well as to those control inputs 22-25 of the valves 18-21, the chambers which are determined by the control device 12 according to the program to ensure a given law of motion. The working medium from the cavity 5 enters through the distributor 8 and into those of the chokes 9-11, the valves 18-20 of which switched on the signal received to their control inputs 22-24. In the process of moving the rod 13, the main parameters are monitored by sensors 13, 14, information from which is supplied to the control unit 12.

По заложенному алгоритму и программе управлени движением устройство 12 обрабатывает поступившую информацию и выдает управл ющие сигналы, переключающие соответствунщие клапаны 18 - 21, при этом происходит изменение конфигурации сливной линии 2, а следовательно, измен етс также и проводимость линии 2. Регулиру таким образом количество рабочей среды, наход щейс в полости 5, в конечном счете можно управл ть параметрами движени привода.According to the algorithm and the motion control program, the device 12 processes the received information and issues control signals that switch the corresponding valves 18-21, and the configuration of the drain line 2 changes, and consequently also the conductivity of the line 2 changes. the media in cavity 5 can ultimately be controlled by the motion parameters of the drive.

Дл обеспечени удобства регулировани эффективные площади дросселей 9-11 должны быть выбраны таким образом , чтобы дл различных комбинаций управл ющих сигналов и соответствующих им переключений клапанов 18-21 можно было бы получить наиб О- лее равнодискретное изменение проводимости линии 2. Выбор числа клапанов 18-21 определ етс требовани ми к точностньм характеристикам привода . Чем больше число клапанов 18 - 21, тем более плавно может регулироватьс величина расхода и точность привода. Двоичное кодирование управл ющих сигналов представл ет большое удобство при использовании цифровой вычислительной техники в качестве управл ющего устройства 12, поскольку упрощает ее стыковку с управл еьыми объектами, исключа необходимость установки цифроаналого- вых преобразователей.For ease of adjustment, the effective areas of the chokes 9-11 should be chosen so that for the various combinations of control signals and the corresponding switchings of the valves 18-21, the most even-discrete change in the conductivity of line 2 can be obtained. The choice of the number of valves 18- 21 is determined by the accuracy requirements of the drive. The greater the number of valves 18-21, the more smoothly the flow rate and the accuracy of the drive can be adjusted. Binary coding of control signals is of great convenience when using digital computing as a control device 12, since it simplifies its coupling with control objects, eliminating the need to install digital-to-analog converters.

При возникновении аварийной ситуации по команде оператора либо устройства 12 управл гоций сигнал поступает на управл ющие входы 32, 33 и 34-37. Под действием усили пружин 26, 27 и 28-31 независимо от наличи управл ющих сигналов в противоположных им входах 16, 17 или 22 - 25, происходит установка распределителей 7,. 8 и клапанов 18 - 21 в исходное положение.In the event of an emergency, at the command of the operator or device 12, the control signal is fed to the control inputs 32, 33 and 34-37. Under the action of the force of the springs 26, 27 and 28-31, regardless of the presence of control signals in the opposite inputs 16, 17 or 22-25, the valves 7, are installed. 8 and valves 18 - 21 to their original position.

При этом осуществл етс торможение и последующа остановка поршн 6 со штоком 15.This is followed by braking and subsequent stopping of the piston 6 with the rod 15.

Аналогичным образом работает привод при движении поршн 6 влево по чертежу. Однако при этом переключаетс распределитель 8, а распределитель 7 остаетс в исходном положении .Similarly, the drive works when the piston 6 moves to the left in the drawing. However, the valve 8 is switched while the valve 7 remains in the initial position.

поршень со штоком, два управл емых трех-гганейных двухпозиционных распределител с пружинным возвратом, подключенных к напорной, сливной лини м и к одной из рабочих полостей, дроссели и систему программного управлени , включающую управл ющее устройство , датчик перепада давлений в ра0 бочих полост х и датчик положени штока, при этом управл ющее устройство подключено к управл ющим входам распределителей, отличающий- с тем, что, с целью повьппени на5 дежно сти и улучшени динамическихa piston with a rod, two controlled three-valve two-position valves with spring return, connected to a pressure line, a drain line and one of the working cavities, throttles and a software control system that includes a control device, a differential pressure sensor in working cavities and a rod position sensor, wherein the control device is connected to the control inputs of the manifolds, characterized in that, in order to maintain reliability and improve the dynamic

характеристик, привод снабжен подпру- жиненньми клапанами, параллельно подключенными к сливной линии каждого распределител , их управл ющие входыcharacteristics, the actuator is equipped with spring-loaded valves connected in parallel to the drain line of each distributor, their control inputs

0 св заны с управл н цим устройством, каждый распределитель и каждый клапан со стороны пружины снабжены управл ющим входом аварийной остановки, а дроссели установлены в лини х вхо0 are connected to a control device, each valve and each valve on the spring side are equipped with an emergency stop control input, and throttles are installed in the input lines

Таким образом, предлагаемое конст- 25 да клапанов, при этом число дроссе- руктивное вьтолнение привода позвол - лей на один меньше числа клапанов, а ет осуществл ть цифровое регулирова- эффективные площади дросселей опре- .ние проводимости сливной линии в ее дел ют следующей зависимостью: широком диапазоне и тем самым улучшить динамические характеристики при- зо вода.Thus, the proposed valve design, the number of throttling actuator allows one less than the number of valves, and the digital effective throttles are determined by determining the conductivity of the drain line in its following relationship : a wide range and thereby improve the dynamic characteristics of the prize water.

fjfj

f. fhi +f2) f. fhi + f2)

Claims

Invention Formula

Hydraulic (pneumatic) actuator containing pressure and discharge lines, a cylinder installed in it with the formation of working cavities.

The number of others is one less than the number of valve areas of throttles are as follows:

fj

f. fhi + f2)

f and f are, respectively, the effective areas of the valves and valves; n is the number of valves; j is the serial number of the valve and the throttle connected to its inlet.