Зажимное устройство Советский патент 1989 года по МПК B23K20/12 B23K37/04 

25 1

7 2

15 ;j

(Л

СП

о ел to

/ 16

I

поршнями, зажимные колодки 8 и 9, соединенные со штоками поршней, штанги 11 и 12, одним концом связанные неподвижно со штоками поршней, другим - с подвижными элементами электрических датчиков 15 и 16 линейных перемеш.ений, гидрораспределитель 19 с пропорциональным электрическим управлением. Вход последнего соединен через двухпозиционный четырехлинейный золотник 17 с напорной магистралью, два средних выхода его соединены с бесштоковыми полостями гидроцилиндров, два других выхода - со сливом. Штоковые полости гид- роцилиндров через двухпозиционный четы- рехлинейный золотник 17 соединены со сливом. Зажимные колодки 8 и 9 жестко связаны с подвижными элементами электрических датчиков 15 и 16 линейных перемещений, соединенных электрической связью с усилителем-сумматором 18, управляюш,им

гидрораспределителем 19. При подаче управляющего сигнала на золотник 17 поршни правого и левого гидроцилиндров начинают двигаться к центру. При появлении сигнала рассогласования по скорости AL , усиленного в усилителе-сумматоре, гидрораспределитель 19 соответственно измеряет расходы жидкости, поступающей в бесштоковые полости правого и левого гидроцилиндров до величин, выравнивающих скорости движения поршней. При захвате зажимными колодками сигнал рассогласования по положению ли перераспределяет давления в бес- штоковых полостях правого и левого гидроцилиндров таким образом, что встречные усилия на штоках поршней выравниваются, что обеспечивает фиксацию детали. При подаче на усилитель-сумматор управляющего сигнала Uy положение зажатой детали можно изменить. 1 ил.

Изобретение относится к сварке , в частности, к оборудованию для закрепления изделий и может быть использовано, например, для центрирования и зажима деталей при сварке трением. Цель изобретения - упрощение конструкции, повышение точности центрирования деталей и быстродействие системы. Устройство содержит корпус 1, закрепленные в нем гидроцилиндры 2 и 3 одинакового диаметра с одноштоковыми поршнями, зажимные колодки 8 и 9, соединенные со штоками поршней, штанги 11 и 12, одним концом связанные неподвижно со штоками поршней, другим - с подвижными элементами электрических датчиков 15 и 16 линейных перемещений, гидрораспределитель 19 с пропорциональным электрическим управлением. Вход последнего соединен через двухпозиционный четырехлинейный золотник 17 с напорной магистралью, два средних выхода его соединены с бесштоковыми полостями гидроцилиндров, два других выхода - со сливом. Штоковые полости гидроцилиндров через двухпозиционный четырехлинейный золотник 17 соединены со сливом. Зажимные колодки 8 и 9 жестко связаны с подвижными элементами электрических датчиков 15 и 16 линейных перемещений, соединенных электрической связью с усилителем-сумматором 18, управляющим гидрораспределителем 19. При подаче управляющего сигнала на золотник 17 поршни правого и левого гидроцилиндров начинают двигаться к центру. При появлении сигнала рассогласования по скорости ΔU, усиленного в усилителе-сумматоре, гидрораспределитель 19 соответственно изменяет расходы жидкости, поступающей в бесштоковые полости правого и левого гидроцилиндров до величин, выравнивающих скорости движения поршней. При захвате зажимными колодками сигнал рассогласования по положению ΔU перераспределяет давления в бесштоковых полостях правого и левого гидроцилиндров таким образом, что встречные усилия на штоках поршней выравниваются, что обеспечивает фиксацию детали. При подаче на усилитель-сумматор управляющего сигнала U_у положение зажатой детали можно изменить. 1 ил.

Изобретение относится к сварке, в частности, к оборудованию для закрепления изделий, и может быть использовано, например для центрирования и зажима деталей при сварке трением.

Цель изобретения - упрощение конструкции, повышение точности центрирования деталей и быстродействия системы.

На чертеже представлена схема зажимного устройства.

Устройство содержит корпус 1, левый 2 и правый 3 гидроцилиндры, закрепленные в корпусе 1 и имеющие поршни 4 и 5 со штоками 6 и 7, левую 8 и правую 9 зажимные колодки, соединенные со штоками 6 и 7, направляющую 10 корпуса, в которой установ- лены зажимные колодки 8 и 9, штанги 11 и 12, одним концом неподвижно соединенные со штоками 6 и 7, а другим - с подвижными элементами 13 и 14 электрических датчиков 15 и 16 линейных перемещений, двухпозиционный четырехлинейный золотник 17, электрический усилитель-сумматор 18, гид- рораспределитель 19 с пропорциональным электрическим управлением, включающий четырехкромочный проточный гидрораспределитель 20 с плунжером 21 и пружинами 22 и 23, гидрораспределитель 24 типа сопло- заслонка с заслонкой 25, датчик 26 местной обратной электрической связи, редукционный клапан 27 и электромеханический преобразователь 28.

При этом вход а гидрораспределителя 19 соединен с магистралью рабочей жидкости, выход б - с бесштоковой полостью левого гидроцилиндра, выход в - с бесштоковой полостью правого гидроцилиндра, а выходы г и ( - со сливом. Штоковые полости гидроцилиндров 2 и 3 через золотник 17 соединены со сливом, усилитель-сумматор 18 - на входе электрическими связями с датчиками 15 и 16 линейных перемещений, а на выходе - с электромеханическим преобра- зователем 28.

Устройство работает следующим образом.

При подаче управляющего сигнала / переключается золотник 17 и одновременно

Q замыкается электрическая цепь, соединяющая усилитель-сумматор 18 с электромеханическим преобразователем 28. Рабочая жидкость из магистрали поступает в бесштоковые полости гидроцилиндров 2 и 4, а частично - на слив. При этом поршни 4 и 5

5 начинают двигаться навстречу друг другу. Сигналы Ui и 1/2, поступающие сдатчиков 15 и 16, суммируются в усилителе-сумматоре 18 с противоположными знаками, а сигнал рассогласования ДУ усиливается и поступает

затем на электромеханический преобразователь 28. При равенстве скоростей движения поршней 4 и 5 сигнал рассогласования Л(7 равен нулю. При изменении скорости одного из поршней, например увеличении скорости левого поршня, усиленный сигнал

5 рассогласования поступает на электр о- механический преобразователь 28, который смещает заслонку 25 гидрораспределителя 24 сопло-заслонка вправо на величину, пропорциональную ЛУ. В результате в управляющих гидролиниях распределителя 20 появляется перепад давлений, который смещает плунжер 21 влево, что увеличивает подачу рабочей жидкости в бесштоковую полость правого гидроцилиндра и уменьшает подачу рабочей жидкости в бесштоковую полость левого гидроцилиндра до тех пор,

5 скорости поршней 4 и 5 не становятся

0

равными. Таким образом обеспечивается автоматическое выравнивание скорости движения поршней, начиная с момента начала движения.

Если при захвате детали зажимными колодками 8 и 9 усилия на колодках оказываются не равными между собой, система деталь-зажимные колодки начинает смещаться в сторону поршня, усилие на штоке которого меньше. При смеш.ении системы в ту или иную сторону сигнал рассогласования по положению вызывает пропорциональное смешение плунжера 21 и перераспределение давлений в бесштоковых полостях правого 3 и левого 2 гидроцилиндров до значений, выравниваюш.их усилия на штоках левого и правого поршней. Таким образом, в предлагаемом устройстве осуществляется автоматическое выравнивание усилий на штоках поршней, что обеспечивает жесткую фиксацию зажимаемой детали без наличия редукционного клапана, только при ее точной установке в заданном положении. Это положение может не совпадать с осью вращения детали и определяется величиной сигнала управления Uy.

При снятии управляющего сигнала / зо- лотник 17 переключается в обратную сторону. Одновременно прерывается электрическая связь между усилителем-сумматором 18 и электромеханическим преобразователем 28 а пружины 22 и 23 устанавливают плунжер 21 Б нейтральное положение. При этом штоковые полости левого и правого гидро- цилиндров через золотник 17 соединяются с магистралью, а бесштоковые полости через гидрораспределитель 19 - со сливом. Поршни возвращаются в исходное положение, колодки 8 и 9 освобождают деталь.

Точность центрирования свариваемых деталей определяется жесткостью зажима, т. е. разностью усилий между правой и левой зажимными колодками при нейтральном положении плунжера 21.

Для анализа зависимости рассогласования от величины зажимного усилия используют известный метод. Для упрощения анализа пренебрегают утечками по радиальному зазору между корпусом гидрораспределителя и плунжером, кромки их считают острыми, без закруглений, а коэффициент расхода по всем четырем каналам - равным Принимают следующие обозначения: Т - разность технологических сил, действующих на правуй и левую зажимные колодки, направленная в сторону левой зажимной колодки;

скорость движения системы зажимные колодки - деталь; QI и Qs-расходы рабочей жидкости через

бив гидрораспредели-

V

каналы теля;

Qs и Q4- расходы рабочей жидкости через каналы г д гидрораспределителя;

o

0

5 0

РН -давление питания; PI и 2 - давление в рабочих полостях {бесштоковых) правого и левого гидроцилиндров;

р - плотность рабочей жидкости;

ji - коэффициент расхода; f I и fa-площадь поршня в бесштоковой полости правого и левого гид.- ., роцилиндров;

отношение площадей поршней - правого и лейого гидроцилиндров;

b -длина рабочего окна гидрораспределителя;

ho- начальное открытие окна гидрораспределителя;

h - смешение плунжера гидрораспределителя от среднего положения;

5 - рассогласование зажимных колодок;

Г-передаточное отношение между зажимной колодкой и плунжером гидрораспределителя; начальная площадь рабочего окна;

приращение проходного сечения вследствие смещения золотника из нейтрального положения.

5о Д5

Рассматривают уравнение расходов рабочей жидкости в бесштоковых полостях правого и левого гидроцилиндров:

afV Q3-Qi; ,

гдед,()(Р

)

25 30

35

)o(S-AS),VI-(e -Р

f

40

Q3(S-A5) Q,(S+AS)|iV|

Просуммировав левые и правые части уравнений расходов и выразив результат относительно V, получают:

)VJ(5-А5)(д/, -f V/i ) -(5+A5)(V,+-V. Принимая во внимание уравнение статического равновесия поршня

P,aF-P.

и зависимость между давлениями Р, + Р,Р

справедливую для гидропривода с четырех- кромочным проточным золотником при любых значениях V, находят

р, -i tр Т.

-1 +

Р.(аР„F

После подстановки выражений PI и Р & уравнение для V и преобразований полу- йают

v(;,(i-twT 7 Р F

н

Х д/а-Г 1+Д1+7ПгГ Й 7 -П.

а+1

V

Из формулы видно, что привод утрачивает жесткость (/(0) только в том случае,

О если , т. е. при очень больших значениях 7 () или малых значениях а (), что практически нереально.

Предлагаемая конструкция зажимного устройства по сравнению с известной проще,

5 ее гидравлическая схема не содержит редукционного клапана, при этом она обеспечивает более высокую точность центрирования одной из свариваемых деталей относительно заданной оси, что является следствием повышения обш,его коэффициента усиглЪ /1 I I gV/jjf 20 ления по разомкнутой цепи регулирования,

а следовательно, при этом возрастает и быстродействие системы.

.. 2 и6 ,,, где/(у Л//-Введя безразмерные параметры:

fiji- r K-K/io P-nF

при их использовании, уравнение для V можно привести к виду:

0+1 М+а Разрешив его относительно б, получают:

т л;Ч+Г-л/а-(а+ iW

VT+T+Vo Vl + f+Va-5 Данное выражение определяет зависимость рассогласования следящего привода от скорости поршня и действующей на него нагрузки.

Рассматриваемый привод во время рабочего хода .работает в двух режимах: сближение зажимных колодок ( ) и зажим детали ( ).

Пример. Определяют относительное рассогласование привода. Технологически обычно значения а лежат в пределах 0,99-0,95.

Формула изобретения

25

Зажимное устройство для центрирования и зажима деталей при сварке трением, содержащее корпус с направляющей, два смонтированных в корпусе гидроцилиндра с однощтоковыми поршнями и закреплен- 30 ными на штоках зажимными колодками, расположенными в направляющей корпуса, двухпозиционный четырехлинейный золотник, соединяющий штоковую полость одного из гидроцилиндров со сливом, синхронизатор перемещения поршней гидроцилиндров.

Значение относительной технологической 5 вьшолненныи в виде гидрораспредели т ел я силы г теоретически может изменяться в пределах О-1.

При определении относительного рассогласования известного устройства потери давления зажима согласно пр инципу дей- 40 ствия принимают 10%, т. е. ,9. Если считать потери давления на управление зажимом и в рассматриваемом случае равным 10%, то для оценки точности необходимо задаться значением ,1. Определяют

с пропорциональным электрическим управлением, вход которого соединен с магистралью рабочей жидкости, один из средних выходов - с бесштоковой полостью одного гидроцилиндра, а два крайних выхода соединены со сливом, и системы управления с двумя электрическими датчиками линейных перемещений и усилителем-сумматором, входы которого соединены с электрическими датчиками, а выход - с управляющим вхоотносительное рассогласование привода при 45 гидрораспределителя, при этом подвиж- -ные элементы электрических датчиков жестко соединены с зажимными колодками, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции, повышения точности центрироа 0,95 и ,1:

Т л/а-Т

.. 1;- 07. yi+74-Va-

вания деталей и быстродействия системы. Принимают мкм и (1 и а-бсолют- о вход гидрораспределителя соединен с магистное рассогласование вычисляют по формуле:

ралью через двухпозиционный четырехлинейный золотник, бесштоковая полость второго гидроцилиндра соединена с вторым средним выходом гидрораспределителя, а штоковые полости гидроцилиндров соединены между собой.

1,05 мкм.

Полученный результат свидетельствует о высокой жесткости привода. В общем случае жесткость привода можно оценить па- dT d8 ваемого случая определяется формулой:

раметром К- -,, который для рассматриХ д/а-Г 1+Д1+7ПгГ Й 7 -П.

а+1

Формула изобретения

25

Зажимное устройство для центрирования и зажима деталей при сварке трением, содержащее корпус с направляющей, два смонтированных в корпусе гидроцилиндра с однощтоковыми поршнями и закреплен- 30 ными на штоках зажимными колодками, расположенными в направляющей корпуса, двухпозиционный четырехлинейный золотник, соединяющий штоковую полость одного из гидроцилиндров со сливом, синхронизатор перемещения поршней гидроцилиндров.

вьшолненныи в виде гидрораспредели т ел я

с пропорциональным электрическим управлением, вход которого соединен с магистралью рабочей жидкости, один из средних выходов - с бесштоковой полостью одного гидроцилиндра, а два крайних выхода соединены со сливом, и системы управления с двумя электрическими датчиками линейных перемещений и усилителем-сумматором, входы которого соединены с электрическими датчиками, а выход - с управляющим вхоралью через двухпозиционный четырехлинейный золотник, бесштоковая полость второго гидроцилиндра соединена с вторым средним выходом гидрораспределителя, а штоковые полости гидроцилиндров соединены между собой.