Пневматический следящий привод Советский патент 1985 года по МПК F15B9/06 

1 1

Изобретение относится к пневмоавтоматике и может быть использовано в пнемосистемах станков и промышленных роботов и является усовершенствованием технического решения по авт .св. № 6 1034.

Цель изобретения - улучшение динамических характеристик.

На чертеже изображена схема предлагаемого пневматического следящего привода.

Привод содержит исполнительный механизм 1, полый шток 2 которого .. пружиной обратной связи, выполненной из двух частей 3 и 4, соединен с выходом измерительного преобразователя 5, и усилитель 6, состоящий из мембранно-клапанных узлов (не обозначены) с полыми штоками 7 и 8 и клапанами 9 и 10, связанными между собой контактной пружиной 1, установленной в разделительной полости 12 усилителя 6, Штоки 7 и 8 жест- ко .связаны между собой и с выходом преобразователя 5. Камеры 13 и 14 мембранно-клапанных узлов соедине- ны с полостями 15 и 16 механизма 1, а полость 12 подключена к каналу 17 . питания. Штоки 7 и 8 закреплены на жестких центрах (не обозначены ) мягких мембран 18 и 19.

Привод снабжен устройством обратной связи по давлению,вьшолненным в виде камер 20 и 21 переменного объема, связанных с полостями 15 и 16 и образованных дополнительным поршнем 22, установленным в полости (не обозначена ) штока 2 и подпружиненным пружиной обратной связи, части 3 и 4 которой оперты на противоположные стороны поршня 22. Регулировочный винт 23 соединен со штоком 7. Преобразователь 5 имеет мембрану 24, соединенную со штоками 7 и 8.

Пневматический следящий привод работает следующим образом.

При наличии давления в канале 17 изменении командного давления Р. (например, при увеличении мембрана 24 смещает штоки 7 и 8. Клапан 9 прикрывается, а клапан 10 открывается. В камерах 13 и 14 происхоит резкое изменение давления. авление в камере 13 падает, ак как полый шток 7 отрьюается от лапана 9 и сообщает камеру 13 с атосферой, а давление в камере 14 озрастает до значения давления пи916242

тания Рр. Под действием создавшегося перепада давления шток 2.исполнительного механизма 1 перемещается вправо (по чертежу ), возвращая пос- 5 редством пружины обратной связи мембрану 24 измерительного преобразователя 5, а вместе с ней и полые штоки 7 и 8 усилителя 6 в исходное (среднее положение). При зтом в камере 21 0 образованной в штоке 2, давление Р2 равно давлению, в полости 16 исполнительного механизма 1, так как они соединены между собой. Следовательно, на поршень 22 действует усилие, 5 пропорциональное разности давлений в . полостях 15 и 16. Это усилие через пружину обратной связи передается на мембрану 24 измерительного преобразователя 5 и направлено оно таким 0 образом, чтобы вернуть полые штоки 7 и 8 усилителя 6 в исходное положение.

Таким образом, уравнение, баланса сил при этом имеет следующий вид: 5 5; РЗФ C(X-Xo)-()F (1) где F- - усилие, действующее на штоки 7 и 8;

F - эффективная площадь мембраны 24; 0 С - жесткость пружины обратной

связи; , Хр - предварительное растяжение

пружины обратной связи-, X - смещение штока 2 от исходного положения; F - площадь поршня 22; . Р , Р - давление в полостях 15 и 16

соответственно.

Первое слагаемое в правой части 0 определяет задающее усилие, второе слагаемое - отрицательную обратнзпо связь по перемещению, третье слагаемое - отрицательную обратнуто связь по давлению. Из уравнения баланса 5 сил видно, что поршень 22 выполняет функцию отрицательной обратной связи по перепаду давлений в полостях 15 и 16 исполнительного механизма 1. Наличие отрицательной обратной свя- 0 зи по давлению значительно улучшает динамические характеристикиj в частности плавность перемещения и устойчивость пневматического следящего привода, так как позволяет избежать 5 резких скачков усилий на рабочем поршне исполнительного механизма, а следовательно, и скачков его ускорения. Суммирование сигналов обратной

31

связи по перемещению, и давлению на пружине обратной связи улучшает условия работы клапанов пневматического усилителя..

В случае изменения командного давления Р, в сторону уменьшения, штоки 7 и 8 смещаются.вправо (по чертежу). Давление в полости 16 становится больше, чем в полости 15, а усилие на поршень 22 направлено для возврата

1916244

штоков 7 и 8 в исходное положение влево (по чертежу ), Уравнение баланса сип при этом аналогично уравнению (1 )

5 Использование изобретения в пнеьгмосистемах станков, и промьшшенных роботов позволяет ..улучшить кх. динамические характеристики и тем самымt. повысить-эффективность их использо- 10 вания.

ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ СЛЕДЯЩИЙ ПРИВОД по авт.св. № 611034, отличающийся тем, что, с целью улучшения динамических характеристик, он снабжен устройством обратной связи по давлению, вьтол- ненным в виде камер переменного объема, связанных с полостями исполнительного механизма и образованных дополнительным поршнем, установленным в полости штока исполнительного механизма и подпружиненным пружиной обратной связи, выполненной из двух частей, опертых на противоположные стороны дополнительного поршня. СП ;о о:) to 4