Следящий пневмопривод Советский патент 1989 года по МПК G05B11/44 

Изобретение относится к технике автоматического управления и может быть использовано в промышленных роботах и манипуляторах.

Цель изобретения - повьппение быстродействия следящего пневмопривода.

На фиг.1 представлена функциональная схема следящего пневмопривода; на фиг.2 - исходное взаимное распо- ложение отверстий управляющих заслонок и сбросных отверстий вихревых усилителей.

Следящий пневмопривод содержит элемент 1 сравнения, электродвигатель 2, приводное колесо 3, соединенное через кинематическую передачу с управляющигш заслонками 4, и вихревые усилители 5.Вихревые усилители 5 имеют сбросные отверстия 6. Отверс- тия 7 управляющих заслонок 4 соединяют сбросные отверстия 6 с атмосферой. Тангенциальные каналы 8 вих- ревых усилителей 5 соединены с источником 9 рабочего тела, а осевые выходные каналы 10 - со своей парой диаметрально расположенных цилиндров 11 волнового пневмодвигателя 12. Волновой пневмодвигатель 12 включает гибкое колесо 13, жесткое колесо (не показано) и плунжерньй волно- образователь 14 с цилиндрами.

Первая и вторая пара цилиндров волнообразователя, а также третья и четвертая пара цилиндров взаимно перпендикулярны. Каждая пара цилиндров соединена между собой каналами.

Угол поворота выходного вала пневмодвигателя 12 замеряется датчи- ком 15 углового положения, выход которого соединен с входом обратной связи элемента 1 сравнения.

Количество отверстий 7 в управляющих заслонках 4 равно количеству сбросних отверстий 6 в вихревых усилителях 5, а центры отверстий 7 и центры сбросных отверстий 6 расположены по окружности одного и того же радиуса.

Центр этой окружности совпадает с осью вращения управляющих заслонок 4. В исходном положении заслонок центры отверстий 7 управляющей заслонки 4 I первой пары цилиндров волнообразователя 14 повернуты относительно центров сбросных отверстий 6 вихревого усилителя на угол, равный 2о(, при котором кромки отверстий 7 и сбросных отверстий 6 касаются дру

5

0

5

5

0

5

0

5

0

друга. Центры отверстий 7 второй пары цилиндров волнообразователя 14, расположенной перпендикулярно первой паре, совпадают с цетрами сбросных отверстий 6. Центры отверстий 7 тре- тьей пары цилиндров, расположенной в волнообразователе относительно первой пары цилиндров под углом в 45 по часовой стрелке, повернуты относительно центров сбросных отверстий 6 по часовой стрелке на угол л . Центры отверстий 7 четвертой пары 1шлиндров, перпендикулярной третьей паре, повернуты относительно центров сбросных отверстий 6 против часовой стрелки на угол of.

СледяЕщй пневмопривод работает следующим образои.

В исходном положении при отсутствии сигнала рассогласования и подаче давления от источника 9 рабочего те- .ла в тангенциальные каналы 8 в выходных каналах 10 устанавливаются давления, величины которых находятся в зависимости от взаимного расположения отверстий 7 и сбросных отверстий 6. Так, согласно фиг.З в начальный момент времени в выходном канале 10 вихревого усилителя 5, соединенного с первой парой цилиндров, давление максимально, в выходном канале 10 вихревого усилителя 5, соединенного с второй парой цилиндров, давление минимально и меньше атмосферного, в выходном канале 10 вихревого усилителя 3, соединенного с третьей или четвертой парой цилиндров, давление равно среднему (равновесному) значению Рр, При перемещении цилиндров в зависимости от давления в юс рабочих камерах происходит деформация гибкого колеса 13, как показано на фиг.1.

При наличии сигнала рассогласования, т.е. разности между напряжением, пропорциональным заданному значению угла поворота выходного вала, и напряжением, пропорциональным действительному значению этого угла, ротор управляющего электродвигателя 2 передает вращение приводному колесу 3, которое поворачивает управляющие заслонки 4. Управляющие заслонки 4 изменяют площади сбросных отверстий 6, в результате чего происходит изменение давлений в выходных каналах 10 вихревых усилителей 5 и соответствующее изменение давлений в рабочих камерах цилиндров волнобразователя 14,

при этом при открытых сбросных отверстиях 6 в выходных каналах 10 и в рабочих камерах цилиндров 11 давлени становится меньше атмосферного. Изменение давлений в рабочих камерах цилиндров 11 вызывает перемещение цилиндров 11 и передеформацию гибкого колеса 13, Вершины деформации гибког колеса 13 перемещаются по окружности с центром, совпадакяцим с центром окружности в сечении волнообразователя 14. Это перемещение вызывает вращени выходного вала волнового пневмодви- гателя 12. При достижении выходным валом пневмодвигателя 12 заданного положения при котором напряжение на обмотке управлякяцего электродвигателя 2 становится равным нулю, следящий пневмопривод ос танавливае тся.

При открывании сбросных отверстий 7 за счет инжекции при закрученном газовом потоке в цилиндрической камере вихревого усилителя 5 происходит уменьшение давления, которое становится меньше атмосферного. Это вызывает увеличение скорости опорожнения рабочих камер цилиндров 11 волнообразователя 14, уменьшая постоянную времени опорожнения этих камер и повышение быстродействия следящего привода.

Формула изобретения

Следящий пневмопривод, содержащий волновой пчевмодвигатель с гибким и жестким колесами, с волнообразовате- лем с восемью цилиндрами, расположенными равномерно по окружности, элемент сравнения, первый вход которого соединен с входом пневмопривода, второй его вход соединен с выходом датчика углового положения выходного вала волнового пневмодвигатЁля, выход элемента сравнения соединен с входом управляющего электродвигателя, а диаметрально противоположные цилиндры волнообразователя соединены в пары, отличающийся тем.

10

15

20

22150 -

что, с целью повышения быстродействия, он содержит четыре вихревых усилителя, четыре управляющие заслонки и приводное колесо, каждый вихревой усилитель содержит тангенциальный канал, соединенный с источником рабочего тела, осевой выходной канал, соединенный со своей парой цилиндров, и четыре сбросных отверстия , расположенные равномерно по окружности в стенке вихревого усили- |теля напротив его выходного канала, каждая управляющая заслонка выполнена в виде колеса, соосного со своим вихревым усилителем и входящего в зацепление с общим для всех управляющих заслонок приводным колесом, соединенным с ротором управляющего электродвигателя, .в каждой управляющей заслонке выполнены четыре отверстия, геометрическое расположение которых на заслонке совпадает с расположением сбросных отверстий на стенке вихревого усилителя, причем в исходном положении заслонок центры отверстий управляющей заслонки первой пары цилиндров смещены относительно центров сбросных отверстий своего вихревого усилителя на угол 2°(, при котором , кромки отверстий управляющей заслонки касаются кромок сбросных отверстий, центры отверстий управляющей заслонки и центры сбросных отверстий второй пары цилиндров, перпендикулярно расположенной относительно первой пары цилиндров, попарно совпадают, центры отверстий управлякнцей заслонки третьей пары цилиндров, сдвинутой относительно первой пары на 45,смещены относительно сбросных отверстий своего вихревого усилителя по часовой

25

30

35

40

45

50

стрелке на угол ot , а центры отверстий управляющей заслонки четвертой пары цилиндров, расположенной перпен дикулярно по отношению к третьей паре цилиндров, смещены относительно . сбросных отверстий своего вихревого усилителя против часовой стрелки на угол о.

Изобретение касается автоматического управления и может быть использовано в промышленных роботах и манипуляторах. Цель изобретения - повышение быстродействия следящего пневмопривода. Следящий пневмопривод содержит волновой пневмодвигатель 12 с волнообразователем 14 с четырьмя парами цилиндров 11, элемент сравнения 1, управляющий электродвигатель 2, четыре управляющие заслонки 4, четыре вихревых усилителя 5, датчик 15 углового положения выходного вала. На ротор управляющего электродвигателя 2 насажено приводное колесо 3, приводящее в движение одновременно все четыре управляющие заслонки 4. Эти заслонки, регулируя расход газа через сбросные отверстия питающего канала вихревого усилителя 5, регулируют тем самым давление в выходном канале 10 вихревого усилителя 5 и связанных с ним рабочих полостях цилиндров волнообразователя 14. За счет инжекции при закручивании газовых потоков происходит быстродействие следящего пневмопривода. 2 ил.

фигг