SU596739A1 - Электропневматический позиционный след щий привод - Google Patents

Description

1

Изобретение ртноситс  к области автоматизации машиностроительного производства и преимущественно может быть использовано в манипул торах или промышленных работах с программным управлением и в механизмах с точным остановом рабочив органов в заданной точке.

Одной из проблем в данной области  вл етс  создание след щих приводов, надежно работающих в т желых услови х гор чих цехов с агрессивными средами и обеспечивающих точное позиционирование при наличии больших скоростей заданного движени  и больщих масс рабочих органов манипул торов.

Известен след щий гидропривод, содержащий электродвигатель, гидронасос, фильтр, расходный бак дл  масла, регул тор давлени , аккумул тор давлени , электрогидравлические сервозолотники, силовые гидроцилиндры, цепные механизмы дл  преобразовани  поступательного движени  во вращательное, датчики положени . Однако такой гидропривод сравнительно больщой грузоподъемности и малой инерционности обеспечивает скорость движени  до 1 м/сек при точности позицировани  ± 1,5-± 1,0 мм 1.

Известный след щий гидропривод обладает следующими недостатками: существенным ограничением величины линейных перемещений, значительной сложностью изготовлени , недостаточной стойкостью против агрессивных воздчхцных сред, низким коэффициентом полезного действи .

Наиболее близким техническим решением к данному  вл етс  электропневматический позиционный след щий привод, содержащий двигатель , обмотки которого подключены к входному каналу и выходу одного из датчиков обратной св зи по перемещению исполнительного органа, который св зан через черв чную пару и ц.епную передачу с валом двигател  и фрикционные муфты 2.

Известный электропривод обладает следующими недостатками: больщой выбег при торможении с номинальной скорости, низка  точность нозицировани  вследствие ногрещности кинематической цепи и вследствие ее упругих деформаций.

Целью насто щего изобретени   вл етс  повыщение точности позиционировани  электропневматического позиционного след щего привода .

Это достигаетс  благодар  тому, что в нем

установлены пневматический исполнительный

механизм и пружинный реверсивный узел, кинематически св занный через первую фрикционную муфту с одним из концов черв ка черв чной пары, с другим концом которого через вторую фрикционную муфту соединен шток пневматического исполнительного механизма, полость которого соединена с выходом другого датчика обратной св зи по перемещению исполнительного органа.

Привод изображен на чертеже.

Электропневматический след щий привод, содержит двигатель 1, обмотки которого подключены к входному каналу (например, через тиристорный преобразователь 2) и выходу одного из датчиков обратной св зи по перемещению исполнительного органа, один из датчиков обратной св зи включает в себ  бесконтактной конечный выключатель 3, на который воздействуют механические упоры 4, установленные на линии перемещени  исполнительного органа 5.

Исполнительный орган 5  вл етс  рабочим органом манипул тора.

Привод включает также св занные с валом двигател  1, зубчатую пару 6 и 7, черв чную пару 8 и 9, цепную передачу 10 и 11 дл  передачи движени  рабочему органу Л1анипул тора , пневматический исполнительный механизм 12 с фрикционной муфтой 13 и пружинный реверсивный узел 14 дл  обеспечени  дополнительного реверсивного движени  и фиксации исполнительного орлана 5 при выключении электро-пневмопитани . Пневматический исполнительный механизм управл етс  при помощи другого датчика обратной св зи по перемещению исполнительного органа 5, механических передвижных упоров 15 рабочего органа манипул тора, которые воздействуют на пневматический исполнительный механизм через датчик обратной св зи (положени ) типа сопло-заслонка 16, включающий заслонку 17, удерживаемую в исходном положении пружинами 18, образу  с ними точную след н;ую систему, компенсирующую все погрещности позиционировани . Взаимосв зь пневматического исполнительного механизма 12 с двигателем 1 и рабочим органом манипул тора 5 осуществл етс  через концы черв ка черв чной пары 8, 9, имеющую две степени свободы. Двигатель 1 вращает вал черв ка 8 через зубчатую пару 6, 7, пневматический исполнительный механизм 12 с пружинным -реверсивным узлом 14 обеспечивает осевое перемещение черв ка , черв чна  пара 8, 9 работает при этом как зубчатореечна  передача с весьма высоким КПД. Один из концов черв ка св зан с узлом 14 через фрикционную муфту 19. Черв чна  пара выполнена самотормоз щейс . Воспроизводимое приводом перемещение задаетс  дл  каждого направлени  движени  двум  упорами (в данном случае упорами 4 и 15). Силы, воспринимаемые упорами от датчиков Б обратной св зи, составл ют несколько грамм. При выключении электропитани  электропневматическое реле 20 сообщает рабочую полость исполнительного механизма с атмосферой , вал черв ка под вли нием узла 14 переместитс  вправо и фрикционна  муфта 13 затормозит движение.

Привод при воспроизвсдсиик заданного перемещени  рабочего органа ма;1й ул тора о в направлении, указанно.м на чертеже стрелкой, работает следующим образом. Двигатель 1, включенный р. сеть по сигналу системь арограм много управлени  тиристорным преобразователем 2 перемещает с большой скоростью рабочий орган 5 до те.х пор, пока оди;) из Mexaiinческих упоров 4 не выключит конечный выключатель 3. В результате этого двигате ;ь будет

д включен на режим интенсивного э;гектродинамического торможени . Кинематическа  энерги , запасенна  в рабочем органе манипул тора , при данной скорости движени  больще кинематической энергии двигател  и кроме этого она, не может быть возвраи ена двигателю, так

5 как черв чна  пара 8 выполнена самотормоз щейс . В результате этого начнетс  осевое перемещение вала черв чка, которому будет противодействовать пнеЕзматический исполнительньй механизм 12 или узел 14. ПротиQ водействие осевому неремеьцени.ю вала черв ка при торможении привода происходит следующим образом. Во врем  движени  привода заслонка 7 датчика положени  16 надежно удерживаетс  в фиксированном положении пружинами 18. Силы пружины достаточнЕз, чтобы

5 удержать заслонку 17 в исходном положении при изменении интенсивности струи воздуха, выход щего из сопла датчика положени  16. При движении рабочего органа манипул тора 5 вниз, двигатель привода отключаетс  и переходит в режим электродинамического торможени . Тормозной момент, развиваемый двигателем , гасит кинетическую энершю, запасенную в его роторе и в звень х кинематической цепи зубчатой передачи 6, 7 и черв чной пары 8. Что касаетс  кинетической энергии, запасенной в рабочем органе манипул тора 5, то она не может быть передача через самотормоз щуюс  черв чную пару 8 о цепь двигател  и в результате этого вал черв ка 8 получит осевое перемещение в направлении исполнительного механизма 12. Воздух в мембранной полости исполнительного механизма будет сжиматьс , что приведет к резкому возрастанию силы противодействи  осевому перемсЕцению. Таким образом, кинетическа  энергии, запасенна  в рабоче.м органе манипул тора 5. расходуетс  на преодоление избыточной силы, возникающей в исполнительном механизме 12 вследствии сжати  воздуха. При сжатии воздуха в полости исполнительного .механизма 12 расход воздуха через сопло датчика положени  16 увеличитс , но это увеличение расхода

не окажет заметного вли ни  на начальную стадию динамического процесса торможени . так как диа.метр сопла мал и согтав.л ет величину 0,5- 1,0 мм. Однако, на конечной стадии торможени  расход воздуха через сопло датчика положени  16 обеспечивает 31 ачительное демпфирующее действие, ликвидирующее колебательный процесс. Если лнев.матичесшш исполнительный механизм 12 дв гжето  вверх то в этом случае вал черв ка под вли нием динамической силы, обусловленной запасом

нетической энергии ё рабочем органе 5, будет двигатьс  в противоположную сторону. При этом давление сжатого воздуха в полости исполнительного механизма 12 уменьшаетс , а сила противодействи  узла 14 возрастает, то есть испольнительный механизм 12 и узел 14 и в данном случае обеспечит существенное тормозное действие. Следует отметить, что рабочие органы роботов-манипул торов имеют большие скорости движени  0,7-1,5 м/сек. При данных скорост х их кинетическа  энерги , котора  в данном случае гаситс  электропнеаматическим приводом, больше кинетической энергии , запасенной в роторе двигател  и в звень х кинематической цепи 6, 7, 8. Кроме того, тормозной эффект пневмопривода может быть усилен при подходе рабочего органа манипул тора к заданной координате за счет применени  упоров с двум  выступами. При движении рабочего органа манипул тора 5 вниз первый выступ первого упора 15 переместит заслонку 17 до полного закрыти  сопла, при этом давление в исполнительном механизме 12, на некоторое врем  возрастает, что усилит тормозное действие привода, затем заслонка 17 вновь займет исходное состо ние, а на втором выступе первого упора 15 пневмопривод в след шем режиме обеспечит точную остановку рабочего органа манипул тора в данном положении. При движении рабочего органа манипул тора 5 вверх (после отключени  двигател  по инерции) первый выступ второго упора 15 отодвигает заслонку 17 от сопла и понижает давление в исполнительном механизме, при этом соответствуюш,ее тормозное действие оказывают узел 14 так как сила, развиваема  исполнительным механизмом, снижаетс  почти до нул . Длина первых выступов упоров 15 мен етс  в зависимости от степени инерционности рабочих органов манипул тора и определ ес  экспериментально.

Погрешность позиционировани  таких электропневматических позиционных след щих приводов измер етс  сотыми дол ми миллиметра .

Изобретение примен етс  в работе манипул торе дл  кузнечно-штамповочных цехов, обслуживающему ковочные прессы и вращающиес  печи, и имеющему грузоподъемность 30 кг.

Насто щий привод по расчетным данным обеспечивает скорость движени  рабочих органов манипул тора до 1 м/с при точности позиционировани  равной ± 1,0 ± 0,05 мм.

Электропривод при той же скорости движени  будет иметь точность позиционировани  ± 20 -± 10 .мм, если ступенчато снижать скорость движени  перед остановкой, то точно,сть позиционировани  уменынитс  до ± 5 -г ± 3,5 мм.

По сравнению с аналогичными устройствами привод имеет следующие технико-экономические преимущества: более стойкость против агрессивных сред, так как пневматические исполнительные механизмы работают успешно в т желых услови х химического производства, более высокий КПД и отсутствие специальных агрегатных, насосных или компрессорных установок , так как пневматические исполнительные механизмы получают питание сжатым воздухом непосредственно из заводской сети и более высока  точность позиционировани , позвол юща  расщирить область применени  роботов-манипул торов дл  автоматизации производства .

Claims (2)

1.М сников Б. Я. и др. Програм.мное управление оборудованием. «Машиностроение, Л., 1974, с. 341, 532.

2.Авторское свидетельство СССР № 260027, кл. G 21 С 19/00, 1967.

/.

/л