СПОСОБ СОЗДАНИЯ ТОРМОЗНОГО УСИЛИЯ В ПНЕВМОЦИЛИНДРЕ Российский патент 1996 года по МПК F15B15/22 

Изобретение относится к области автоматизации производственных процессов, в частности, может быть использовано в автоматических манипуляторах.

Известен способ создания тормозного усилия резким уменьшением площади сечения выхлопного отверстия в некоторой точке хода поршня цилиндра, что приводит к резкому повышению давления в выхлопной полости и, как следствие, падению скорости поршня /1/.

По этому способу выполнено много тормозных устройств как внутренних, так и внешних. Однако они имеют ряд недостатков, связанных главным образом с дросселем, настройкой которого трудно обеспечить такой расход воздуха из полости выхлопа, чтобы в момент достижения поршнем конца своего хода давление в ней было достаточно высоким для того, чтобы вся кинетическая энергия движущихся масс полностью была поглощена.

При таком торможении могут быть случаи, когда кинетическая энергия движущихся масс цилиндра поглощается частично или вообще не поглощается. При этом способе трудно регулировать расход воздуха из полости цилиндра, а это приводит, в свою очередь, к тому, что имеют место следующие случаи:
когда расход воздуха из полости выхлопа увеличивается, то это приводит к сильным ударам поршня о крышку (явление недодемпфирования);
когда расход воздуха мал, это приводит к отскокам поршня (передемпфирование).

Кроме того, как показали экспериментальные исследования, в момент резкого уменьшения площади сечения выхлопного канала возникают большие ускорения.

Кроме того, известен способ создания усилия торможения, при котором полости сообщают с источником давления или атмосферой по определенному алгоритму.

Задачей изобретения является повышение плавности торможения, а следовательно, надежности пневмоцилиндра.

Решение этой задачи достигается тем, что каждая из полостей цилиндра попеременно и многократно соединяется с воздухом магистрали и атмосферой, а площади сечения для подвода и выхода при этом остаются постоянными.

Изобретение поясняется фиг.1-10.

Фиг. 1 схематически поясняет способ создания тормозного усилия, при этом фиг. 1 поясняет движение поршня до торможения, фиг.2 первое изменение состояния полостей, фиг. 3 второе изменение их.

В состоянии, показанном на фит.1, сжатый воздух из магистрали под давлением p_м втекает через отверстие 6 площадью f в бесштоковую полость 4 цилиндра. Одновременно из штоковой полости 5 происходит через отверстие 7 площадью f_в истечение воздуха в атмосферу. При этом под перепадом давлений в полостях Δp = p₄-p₅ происходит движение поршня в направлении, указанном стрелкой. В этом случае бесштоковая полость 4 является полостью нагнетания, а полость 5 выхлопной. После первого изменения состояния (фиг.2) сжатый воздух из магистрали подводится через отверстие 7 в полость 5, а из полости 4 через отверстие 6 начинается истечение воздуха в атмосферу. При этом штоковая полость 5 становится полостью нагнетания, а бесштоковая 4 полостью выхлопа. Подпор воздуха, созданный новым перепадом давления Δp = p₅-p₄, гасит скорость поршня 2 и начинается торможение поршня 2.

Последующее, 2-е изменение состояния (фиг.3) приводит к тому, что состояние полостей будет такое, как было показано на фиг.1. При этом затухание скорости поршня происходит под новым перепадом давлений .

Последующие изменения состояния полостей приводят либо к останову поршня, либо к движению поршня к концу хода с минимальной установившейся скоростью.

На фиг.4 приведены диаграммы изменения скорости поршня при существующем (когда площадь выхлопного отверстия перекрывается) и предлагаемом способах, полученные на основании экспериментальных исследований.

Нетрудно видеть, что в первом случае в процессе торможения скорость поршня резко падает и в зависимости от качества регулирования площади сечения выхлопного канала f_в поршень подходит к крышке либо с отскоком (фиг. 5), либо с ударом (фиг.6) и реже останавливается точно в конце хода (фиг.7).

Во втором случае (фиг.9) в процессе торможения скорость поршня в начале торможения (линия Н-Н) начинает плавно уменьшаться и поршень останавливается либо точно в конце хода, либо плавно доходит к концу с минимально допустимой установившейся скоростью . Здесь моменты изменения состояния полостей отмечены знаком x.

Предлагаемый способ позволяет исключить большие ускорения в конце хода поршня, а следовательно, и перегрузки, возникающие в результате этого, что приводит к исключению поломок цилиндров и повышению их надежности и долговечности.

В отличие от существующих пневмоцилиндров с тормозными устройствами здесь для создания тормозного усилия нет необходимости в тормозных устройствах и торможение поршня можно начать в любой точке хода поршня.

Использование: в области автоматизации производственных процессов, в частности в автоматических манипуляторах. Сущность изобретения: торможение поршня осуществляют попеременным и многократным соединением полостей с магистралью и атмосферой, сохраняя при этом неизменными площади сечения отверстий для подвода и выхода воздуха. Использование способа обеспечит плавное торможение поршня при отсутствии в пневмоцилиндре каких-либо тормозных устройств. 10 ил.

Способ создания тормозного усилия в пневмоцилиндре, заключающийся в том, что торможение поршня осуществляют соединением полостей с магистралью и атмосферой по определенному алгоритму при неизменной площади проходного сечения отверстий для подвода и отвода сжатого воздуха, отличающийся тем, что упомянутое соединение осуществляют попеременно и многократно.