Пневмоэлектрогидравлический следящий позиционный привод подачи инструмента Советский патент 1981 года по МПК B23Q5/06 

1

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к станкостроению, и может быть использовано как позиционное прецизионное оборудование для программного перемещения силового исполнительного элемента металлорежущего станка с числовым управлением.

Известны позиционные приводы подобного типа, содержащие источник давления, пневмо- и гидроаккумулятор давления, золотник- регулятор и электрический контур управления положением золотника.

В предлагаемом приводе с целью упрощения конструкции, снижения энергетических затрат источника давления, улучшения динамических характеристик и обеспечения возможности управления перемещением исполнительного элемента по произвольному закону, определяемому сигналом-командой от ЦВМ, источник давления масла в гидромагистрали привода выполнен в виде двух силовых пневмогидравлических цилиндров, выполняющих функции мультипликатора давления и насооа, поршни которых в процессе перемещения сдвинуты по фазе на бО-12О, а эффективные площади поршней пневматического цилиндра и двух гидравлических цилиндров связаны соотношением пневцд р и соединены об гиАРо

щими штоками. Распределение сжатого

воздуха осуществляется двумя трехпозиционными пневмораспределителями, а контролирующая расход и давление гидропанель обеспечивает нагнетание рабочей жидкости от силовых пневмогидроцилиндров к исполнительному гийродвигателю и состоит из восьми обратных клапанов, двухпозиционного гидрораспределителя и зЬ.Г1Ьтника-регулятора, управляемого от электромеханического преобразовате.пя.

На чертеже представлена принципиальная схема описываемого привода. Трехпозиционные пневмораспределители 1 и 2 запитаны от пневмосети, а своими выходами подключены к пневмополостям силовых пневмогидроцилиндров 3 и 4, гидрополости которых через мрстиковую гидросхему на обратных клапанах 5-12 соединены с напорной магистралью 13. Привод содержит также двухпозиционный гидрораспределигель 14, гидромагистраль 15, гидроаккумулятор 16, золотник-регулятор 17 и напорную полость силового гидроцилиндра 18 (исполнительного гидродвигателя) , сливную гидромагистраль 19. Шток исполнительного гидродвигателя жестко или кинематически связан с датчиком 20 положения, соединенным последовательно с цифровым преобразователем 21 аналог-код, устройством 22 сравнения, имеющим второй параллельный вход от устройства 23 ввода программы и устройства 24 управления, подключенным выходом к устройству 25 формирования управляющей функции, подключенному к преобразователю 26 код - аналог, связанному выходами с электромеханическим преобразователем 27, концевыми выключателями и реле 28-33, а также обмотками гидрораспределителя 14 и пневмораспределителей 1 и 2.

Работа привода подачи инструмента осуществляется следующим образом.

При срабатывании трехпозиционных пневмораспределителей 1 и 2 сжатый . воздух от питающей пневмополости подается в соответствующие пневмополости пневмогидроцилиндра 3 (левую) и пневмогидроцилиндра 4 (правую). При этом рабочая жидкость под давлением начинает нагнетаться через обратные клапаны 6 и 11 в напорную гидромагистраль 13 системы, в то время как обратные клапаны 8 и 5 заперты давлением жидкости, нагнетаемой пневмогидроцилиндром 4, а обратные клапаны 9 и 12 заперты давлением жидкости, нагнетаемой пневмогидроцилиндром 3. Далее жидкость, нагнетаемая по напорной магистрали 13, подается через канал двухпозиционного гидрораспределителя 14 на вход золотника-регулятора 17, который своим положением относительно гидравлической нейтрали зависимым от сигнала управления с электромеханического преобразователя 27, определяет расход рабочей жидкости и давление в полостях исполнительного гидродвигателя 18. При этом жидкость от соответствующей полости исполнительного гидродвигателя 18 через золотник-регулятор 17/ гидромагистраль 19, обратный клапан 10 подается в гидрополость силового пневмогидроцилиндра 4, а через обратный клапан 7 - в гидрополость силового пневмогидроцилиндра 3. Одновременно датчик 20 положения выдает текущую информацию о положении силовог исполнительного элемента на аналогово-цйфровой преобразователь 21, который, в свою очередь, подает на вхо .устройства 22 сравнения преобразованный (например, в виде параллельного двоичного кода Грея) сигнал с датчика. Параллельно на вход устройства 22 сравнения поступает через устройство 23 ввода программы и устройство 24 управления сигнал команды от задатчика, например от ЦВМ. Далее сигнал рассогласования подает

он на ухгтройство 25 формирования управляющей функции, преобразователь 26 код-аналог и электромеханический преобразователь 27.

При выполнении намеченного цикла положение поршней силовых пневмогидроцилиндров 3 и 4 в процессе нагнетания масла к напорной полости исполнительного гидродвигателя регулируется системой нормально закнутых концевых выключателей 30-31, нормально разомкнутых концевых выключателей 28, 29, блокирующих рьле 32, 33 и трехпозиционными пневмораспределителями 1 и 2.

Например, если шток гидроцилиндра 4 начинает двигаться из исходного правого положения, то,замкнув концевой выключатель 31, соединяет участок электросети от преобразователя аналог-код до нормально разомкнутого концевого выключателя 29 и реле 33. Если в процессе перемещения шток гидроцилиндра 4 нажимает на концевой выключатель 29, вся электроцепь замыкается и на обмотку трехпозиционного пневмораспределителя 2 поступает ток управления, переключающий золотник в положение, при котором правая полость пневмогидроцилиндра 4 соединяется с атмосферой, а левая с магистралью сжатого воздуха. Одновременно ток поступает в обмотку блокирующего электромеханического реле 33 и контакт срабатывает, замыкая параллельно электроцепь питания .обмоток трехпозиционного пневмораспределителя 2. Когда поршни пневмогидроцилиндра 4 -под давлением воздуха перемещаются в обратном направлении, их штоки размыкают контакт концевого выключателя 29, а обмотки трехпоцизионного пневмораспределителя по цепи контакта реле по прежнему находятся под напряжением до тех пор пока шток пневмогидроцилиндра 4 при возвратном движении не коснется нормально замкнутого концевого выключателя 31, не обесточит электроцепь и контактом реле не разорвет ее.

При этом обмотка трехпозиционного пневмораспределителя 2 обесточивается,его золотник возвращается в положение, при котором полость под давлением соединяется с атмосферой, а другая-с подводящей пневмосетью. Аналогичная последовательность действий осуществляется при работе пневмоцилиндра 3. При этом смещение по фазе на угол 60-120° в процессе перемещения поршней обеспечивает непрерывное нагнетание рабочей жидкости в напорную магистраль 13,

Если необходимо согласно заданной программе остановить исполнительный элемент привода, через преобразователь 26 аналог - код выдается от задатчика, устройства 23 ввода программы и устройства 24 управления сигнал-команда на обмотку гидрораспределителя 14, который, срабатывая перекрывает напорную гидромагистрал 15. Одновременно в обмотки трехпоэи шонных пневмораспределителей 1 и 2 поступает сигнал по той же управляющей цепи, переводящей золотник в положение, при котором пневмопополости силовьох пневмогидроцилиндров 3 и 4 соединяются с атмосфероЛ, а подводящая пневмополость перекрывается золотником-распределителем. Далее цикл работы устройства пов торяется. Формула изобретения 1. Пневмоэлектрогидравлический следящий позиционный привод подачи инструмента, содержащий источник . давления, пневмо- и гидроаккумулятор давления, золотник-регулятор и электрический контур управления положением золотника-регулятора, о т личающийся тем, что, с це лью упрощения конструкции, снижения энергетических затрат- источника дав ления, улучшения динамических харак теристик, обеспечения возможности управления перемещением исполнитель ного элемента по произвольному зак ну, определяемому сигналом-командой от ЦВМ, введены восемь гидравлических обратных клапанов, двухпозицион ный гидрораспределитель и исполнительный гидродвигатель, а источник давления жидкости в напорной магист рали выполнен в виде двух трехпозиционных пневмораспределителей, подключенных входом к пневмополости сжатого воздуха, а выходами - к ат мосфере и к пневмополостям силовых , пневмогидроцилиндров, гидрополости которых через обратные клапаны и с .двухпозиционный гидрораспределитель подключены к золотнику-регулятору силового исполнительного гидродвигателя. 2.Привод по п. 1, отличающий с я тем, что силовые элементы источника давления масла в напорной магистрали выполнены в виде двух силовых пневмогидроцилиндров, содержащих общий пневмопоршень, соединенный щтоками с двумя гидпоршнями, каждый из которых расположен по разные стороны от пневмопоршня. 3.Привод по пп. 1и 2, отличающийс я тем, что/ эффективные площади поршней силовых пневмогидроцилиндров выполнены в соотношении loHeSiui-.o 4.Привод по пп. 1-3, отличающийся тем, что поршни пневмогидроцилиндров сдвинуты по ходу в процессах перемещения по фазе на угол 60-120°. 5.Привод по пп. 1-4, отличающийся тем, что электроцепь управления положением золотника-регулятора состоит последовательно из датчика перемещения, своим выходом жестко или кинематически связанного со штоком исполнительного гидродвигателя, а выходом - с преобразователем аналог-код, подключенным к устройству сравнения, которое последовательно соединено с устройством управления, устройством ввода программы, 1стыкуемым с задатчиком сигнала команды ЦВМ, а выходом подключено последовательно к устройству фор 1ирования управляющей функции, преобразователю код-аналог, подключенному выходами к электромеханическому преобразователю золотника-регулятора концевыми выключателями, блокирующими реле, обмотками пневмо- и гидрораспределителей .