ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ПОЗИЦИОННЫЙ ПРИВОД Российский патент 2012 года по МПК F15B11/12 F15B11/76 

Изобретение относится к области пневмоавтоматики и может быть использовано в приводах технологического оборудования и промышленных роботов.

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.

Недостатком вышеупомянутого привода являются механические фрикционные связи, приводящие к износу трущихся поверхностей и снижению точности позиционирования вследствие изменения сил трения.

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.

Недостатком этого привода является низкое быстродействие, обусловленное высокой вязкостью рабочих жидкостей гидроприводов.

Изобретение создано с целью увеличения быстродействия и повышения точности позиционирования исполнительного механизма.

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.

На Фиг.1 изображена схема пневматического позиционного привода. На Фиг.2 приведена схема вращающегося распределителя. На Фиг.3 - разрез по ведомому диску.

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.

Работа привода происходит следующим образом.

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.

Информация о перемещении поступает от счетчика оборотов 8, кинематически связанного через шарико-винтовую передачу 10 с исполнительным механизмом 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.

Благодаря введению пневмопривода, обеспечивающего высокие скорости движения выходных звеньев, повышается быстродействие привода за счет больших скоростей течения газов в магистралях.

Использование гидротормоза позволяет повысить точность останова исполнительного механизма за счет малой сжимаемости рабочей жидкости.

Использованием гидросистемы, управляющей гидротормозом, удается обеспечить изменение структуры гидропривода на участках разгона, замедления и торможения, что повышает быстродействие привода и точность останова исполнительного механизма.

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.

Привод предназначен для технологического оборудования и промышленных роботов. 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. Технический результат - увеличение быстродействия привода и повышение точности позиционирования исполнительного механизма. 3 ил.

Пневматический позиционный привод, включающий двигатель с исполнительным механизмом, регулятор потока, шарико-винтовую передачу, взаимодействующую по типу обратной связи с вращающимся распределителем, отличающийся тем, что в приводе применены 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.