Пневматический конечный выключатель Советский патент 1979 года по МПК G01P13/00 F15C4/00 

: . i Изобретение относится к области Машиностроения, в частности к области авто матизации работы машин самого разнообразного назначения. Известны пневматические конечные вы ключатели как высокого, так и низкого давления, например выключатель типа П-ВБ2М fl}. Он имеет корпус с пазом, два штуцера и каналы, расположенные. один против другого. По одному штуцеру поступает сжатый воздух питания, а по другому штуцеру поступивший сжатый воз дух подается в систему пневмоавтоматического управления. Конечный выключ« тель срабатывает, когда в паз корпуса заходит пластинчатый кулачок, закреплевн ный на штоке силового цилиндра машины, и прерывает поступление сжатого духа из канала питания в канйл управления. Он фс рМирует одну и ту же команду и для выдачи нескольких периодически повторяюшихся команд .нецриго я. Наиболее близким техническим решением к изобретению является пневма- тическйй конечный выключатель, содер- жаший кулачок, установленный на подвижном элементе, и формирователь выходного сигнала с входным и выходными каналами, на котчэрОМ размещен храповой механизм с упорами - ограничителями, причем на оси храпового механизма-расположен рычаг, а на рычаге закреплен штифт-водило. Выключатель имеет механизм поворота на шаг барабана, на который надевают цилиндрический тонкостенный программоноситель с перфорированной на нем программой работы машины. На каждой позиции он посылает несколько команд на срабатывание ряда механиа.мов. Поворот барабана на шаг осуществляется с помощью автономной системы, состоящей из храпового колеса и пневмоци- линдра, шток KOTuptoro несет собачку 2. Недостатками такЬго выключателя являются сложность, высокая стоимость, большие габариты. Цель изобретения - упрощение выключателя, ф Достигается это тем, что в формирователе выходного сигнала на обшей оси с храповым механизмом установлен сменный диск с пазами, подключенными к входHOKiy и вь1ходным каналам, и кулачок вы-г полней с двумя выступами равной длины, ра:змещеннымй на линии движения штифтаводила, причем угол между выступами кулачка выбран в соответствии с отношени ем. ;---/.; - , . - b iarctg- i- V y, где а - диаметр штифта-водила, а-расстояние по вертикеши между оськ) кулачка и осью штифта-во ; дила. , - / ; , , , ;;.;... , В п|эедложенном выключателе вместо громоздкой автономной систейы yripaJBления поворотом на шаг храпового колеса и сменного диска применен кулачок, закрепленный на . того рабочего пйлиндра, к которому пристроен конечный выключатель. Этот кулачок Выполнен составным и несет поворотный диск, снабжен ный двумя выступами равной длины и прижатый к корпусу кулачка пружиной. Высту пы на поворотном диске воздействуют при ходе подвижного sn&Mejyra, например штока и кулачка, вправо или влево на штифт водило, закрепленный на рычаге, несущем собачКу и насаженном свободно иа ступице храпового колеса. Геометрические формы и размё ры диска кулачка с выступами и расстояние по вертикали между ним и штифтом-водидом на рычаге подобраны Ш, 4to т о)1Ин,тодругой выступ располагается под углом Р к вертикали. Наклонный выступ при перемещении штока и кулачка проходит над штифтом-водилом, вертикальный наезжает на штифт-водило рычага и поворачивает рычаГ до упора, а при дальнейшем ходе штока кулачок, преодолевая трение, поворачивается на угол (Ь , чтобы выступ прошел над шти(}Ь том-водилом, второй выступ располагается при этом вертикально. Пневматический конечный выключатель может быть применен самостоятельно либ для кратковременных команд, в ётом случае, к нему присоединяют второй ПJ eвмaтичecкий конечный выключатель, выдающий К ратковрёменные команды. Такой arpeilaT в описаний назван пневмати- комплексным конечным выключате лем. На фиг. 1 показан пневматический конечный выключатель, вид спереди; на фиг даны разрезы А-А и Б-Б на фиг.1: на

703764 фиг.З представлен тот же выключатель, вид с0ади: на .фиг.4 - сменный диск, монтируемый в корпусе формирователя выходного сигнала, варианты, рассчитанные на выдачу двух, трех четырех и шести периодически повторяющихся команд; на фиг;. 5 показан пневматический комплексный конечньгй выключатель; на фиг. 6 показаны условные графические обозначения выключателей и их индексация; на фиг.7 приведен пример исполь зования пневма тйческого комплексного выключателя для автоматизации цикла, состоящего из трех двойных ходов штока рабочего цилиндра. Корпусе выключателя (фигД, 2 и З) собран из пластин 1, 2 и 3, составляющих формирователь выходного сигнала. На ос,и 4 свободно насажена втулка 5, скрепленная с помощью шпонки б со сменным диском 7, установленным в формирователе, и с помощью штифта с храповым колесом 8, на ступице которого свободно насажен рычаг 9, несущий штифт-води- ло 10 и на оси 11 собачку 12. Колесо 8 и собачка 12 составляют храповой механизм. Штифты 13 и 14 являются упорами-ограничителями поворота рычага из одного крайнего положения, показанного сплошными линиями, в другое, показанное пунктом. Собачка 15 предохраняет храповое колесо от поворота в обратную сторону. Через входной канал 16 формирователя в переключатель подают под дав- . лением воздух питания. Через выходные каналы 17 - 22 выдаются команды управления. С подвижньгм элементом - штоком сийОВого цилиндра скреплен кулачок 23, в отверстии которого находится неповорот ная ось 24, несущая диски 25 и 26 с двумя выступами каждый, прижатые к корпусу кулачка пружиной 27. С выстуйами может быть выполнен и сам кулачок. В сменнь1Х дисках 7 - 74 (фиг.4) выполцены CKBOSHbie отверстия 28 и дуго- . образные пазы 29 разной длины, а также имеется отверстие 30 канала, по ко:торбму воздух подается к дискам. ПнеВматичес|С а й комплексный: конечньтй выключатель (фиг,5) имеет переходную плиту 31, с которой ёкрёплень пневматический конечный выключатель и пневматический конечный выключатель высокого давления 32, выдающий кратковременHbie команды. Подвод питания осуществляется через штуцер 33. На кулачке 23 выполнен дополнительный выступ 34, а на конце рычага закреплен ролик 35 выключателя 32.

На фиг.ба показано графическое изображение на пневкюсхемах пневматического конечного выключателя и его индексация К ч , где К - буквенное обозначени цилиндра (например, А.Б.), Т - цифро вой индекс. Он равен единице у выключатля, расположенного вблизи силового цилиндра, и двум у более удаленного отци- I линдра выключателя. О , сГ, в и Z/ - позиции выходных кганалов., через которые выдается команда.

На фиг. 6 Гпоказано графическое изображение на пйевмосхемах пневматическрго комплексного конечного выключателя и его индексация , отличаюшая с я от предыдущей приставкой спереди буквы { , что символизирует кратковреме1ность выдаваемой команды.

На фиг,7 приведена схема пневмоавтоматизации цилиндра 36, при которой шток цилиндра три раза выдвигается из цилиндра (выдвигание обозначено через A-f) н три раза задвигается в него (задвигание обозначено через А - ), после чего шток останавливается. Пневматические конечные выключатели 37 - бЛ, и 38 - cJAj рассчитаны на выдачу трех периодически повторяющихся команд d, d и . В схему вошли также пневмокнопка пуска 39, логические элементы или 40 и 41 на три слагаемых каждый, струйные пневмоуситатели 42 и 43 и двухпозиционный Ёоздухорайпределитель 44.

-. -

Работает конечный выключатель следующим образом.

При ходе штока и кулачка силового цилиндра влево, наклоннь1й выступ диска 26 проходит над штифтом-водилом 10 рычага 9, не поворачивая его. При дальнейшем движении штока влево вертикальный выступ диска 26 наезжает на штнфтводило и поворачивает рычаг до упора 13. При этом собачка 12 поворачивает храповое колесо 8 и сменный диск 7 на шаг. После этого при дальнейшем движении штока и кулачка влево, остановившийся штифт-водило вынуждает диск 26 р выступами повернуться на угол .0, при котором выступ, прилегающий к щтифту-водилу, переходит из вертикального положеш1я в наклонное и проходит над штифтом-водилом.

Для определения угла {Ь поворота диска 26 решают следующие уравнения

- Sittp

С09р

Q

а - расстояние по вертикали между

где осью диска 26 и осью штифтаводила 10,

3 - диаметр штифта-водила. Отсюда ,a-dcb4p d|2 Ci-5ivijb);

20 -siV (Ь (g4c.o5 ft|a-sihр|йсос |(й. сз -v-coe b 2 eivi р) I 2

--1-2ctg fb|2- ct |-V .

Решая это квадратное уравнение получают

ctg jbluH-H-/, 1

.откуда

fb aarctg-fi- - )

Рассмотрим, как сменные диски 7, 72., 7а, 7i вьщают периодически повторяющиеся команды.

При установке смен1юго диска 7 , выдающего две периодически повторяющиеся команды, воздух в первой позиции поступа ет через входной канал 16 и через отверстие 28 паза 29 в канал 17а (фиг.З) После поворота диска 7 на шаг воздух проходит из канала 16 в паз 29 и через подвинувшееся на шаг отверстие 28 в канал 18(Г. При следующем повороте диска 7 на шаг против канала 30 располагается отверстие 28 следующего паза 29 Воздух снова выходит через канал 17с1 и т.д.

При установке сменного диска 72, каждый паз которого имеет длину, соответствующую трем шагам ; диска, воздух периодически попеременно выходит через каналы 17а, 18 б и 19В При этом переключатель вьщает три периодически повторяющиеся команды.

При установке сменного диска 7j , каждый паз которого имеет длину, соответствующую четырем шагам диска, воздух перюэдически попеременно выходит через каналы 17с|, 18аГ, 19 и 20г (четьфе периодически повторяющиеся команды).

При установке сменного диска 7, каждый паз 29 которого имеет длину, соответствующую шести шагам диска, воздух периодически выходит через каналы 17с(, 18U 19Й, 2.01, 210 и 22е (шесть периодически повторяющихся команд).

При обратном ходе штока над штифтомводилом Ю проходит наклонный выступ диска 26, не поворачивая рычаг 9. Сле70дующий за нимвертикальный выступ диска 26, встретив на своем пути штифт-водило, поворачивает рычаг по часовой стре ке до упбра 14. После этогб штифт-води- по вынуждает этот выступ наклониться, преодолевая силу трения, чтобы пройти над штифтом-водилом. При этом диск 26 поворачивается на угол fb и другой высTJTt принимает вертикальное положение. Пневматический комплексный конечный выключатель (фиг. 5) работает следующем Ьбрааом. Под конец хода штока влево диск 26 поворачивает сменный диск 7 на один шаг. После этого выступ 34 кулачка наезжает на ролик 35 и включает второй конечный выключатель. Воздух через оба Шключателй выходит через очередной 1йтуцёр выключателя и выдает команду. При дальнейшем ходе штока влево до сво го конечного гаэложения ролик 35 соскакивает с выступа 34 и поступление воздуха в систему прекращается. Длйтель-йОсть комайды нёвелиг а, но достаточна для осуществления требуемого воздействи в пневмосистеме. При ходе штока: вправо выступ 34 ку лачка 23 проходит над роликом 35, откинуь рычаг, несущий, этот ролик. Выключения выключателя при этом не происходит. При дальнейшем ходе штока вправо диск 26 поворачивает рычаг 9 с собачкой по часовой стрелке (взводит собачку К каждому рабочему цилиндру пристра вают два пневматических конечных выключателя или пневматических, комплексiBDbix конечных выключателя: один в конце хода штока влево, рругой в конце хода штока вправо. Оба имеют одйнакбвую кон струкцию, но второй повернут по отношению к первому на 180°. При этом диск 26 управляет йёвьгм пёрек;йо 1ателем а диск 25 - правым. Выступ 34- (фиг. 5) управляет обоими комплексными выклк)чателями: и левым и правым. Рассмотрим, как осущестВй1яе1ЕСя йвто матизация цикла, показанная на фиг.7. Нажимом на кцопку 39 Ъключак)т цикл В первом TaKtie сигййя проходит по элементам 39 - 4О - 42 - ; . Bi конце хода штока BnpaBio кулачок, закрепленный на нем, переключает d А 2. позицию dAijd . На короткое время вклю чается конечный выключатель и подает команду на элемент 41, Во втором такте сигнал проходит по элементам 38 - S - 41 - 43 - 44 -1; Л -, В конце хода штока влево кула 4 чрк на нем переключает сГА в позицию . При этом в элемент 40 поступает кратковременная команда. В третьем такте сигнал проходит по элементам 37 - c5 A-|Cf 40 .- 42 - А4. В конЕё хода штока вправо кулачок переключает 6А2 в позицию 5Ajj-6 подает кратковременную команду на элемент 41. В четвертом такте сигнал проходит по элементам 38 41 - 43 44 А-. В конце хода штока влево к; лачок на нем переключает .сУА в позицию cfA. При этомб А й подает кратковременную команду на элемент 40. В nHToNf такте сигнал проходит по элементам 37 -(fA,-6--40 - 42 - А. В конце хода штока вправо: кулачок на нем переключает ( позицию сГАad . Выключатель подает кратковременную команду на элемент 41, В шес1Ч)м такте сигнал проходит по элементам 38 - - 43 - А-. В коное хода штока влево кулачок на нем переключает ,B позицию . Эта позиция никуда не присоединена, поэтому, работа выключается, Схема на фиг, 7 может быть еще более упрошена. Так как командысТА сз, УЛ2; и{УА2впЛступают в элемент 41 и далее в усилитель 43,то незачем ставить перв Л1с атель. Достаточно поставить вместо (f Да выключатель, который будет выдавать всё время одну и ту же кратковремённую команду и подавать ее непосредственно в усилитель 43. Схема автоматизации с применением струйных Крйечньгх выключателей типа П-ВБ2М очень сложна. Она требует 19 логических элементов. А если в машине имеется не один, а и рабочих цилиндров, ПрТачем частг. их Осуществляет за цикл по два, три, четыре или шесть двойных ходов, то схема пйевмоавтоматизацйи такой машины еще более усложняется. Если Шиловым цилиндрам, осуществляюшим по нескольку двойных ходов щтока за цикл, пристроить пневматические крмплексйые конечные выключатели с ЧИСЛОМ периодических повторяющихся команд, равным числу двойных за цикл цилиндра, а к цилиндрам, совершающим один,двойной ход за цикл, пристроить пневматические конечные выключатели, выдающие кратковременные команды, пневмоавтоматизации остается простой, сколько бь: ни было рабочих пилинфов у машины. Объясняется это тем, что общее число неповторяющихся команд, выдаваемых всеми пневматичесвснми комплексными конечнь1ми выключателями и всеми пневматическими конечными выключателями, вы;ин - 5 щими кратковременные команды, равно числу команд, необходимых для переключения воздухораспределителей всех силовых цилиндров в течение цикла работы машины. Команды выдаются последователь-Ю но на короткий отрезок времени каждая, не бывает нескольких одновременньпс команд, накладывающихся друг на друга. ормула изобретения Пневматический конечный выключатель содержащий кулачок, установленный на подвижном элементе, формирователь выходного сигнала с входным и выходными каналами, на котором размещен храповой механизм, на оси которого расположен рычаг, с упорами-ограничителями, причем на рычаге закреплен штифт -водило, отличающийся тем, что, с целью упрощения выключателя, в формиро

вателе выходного сигнала на общей оси с храповым механизмом установлен сменный диск с пазами, пoдключeнньns4и к входному и выходным каналам, а кулачок выполнен с двумя выступами равной длины, размещенными на линии движения щтифта-водила, причем угол; между выступами кулачка выбран в соответствии с соотношением

--(( 0 - расстояние по вертикали между осью кулачка и осью щтифтаводила;d - диаметр штифта-водила. .Источники информации, принятые во внима1вие при экспертизе 1.Элементы и устройства пневмоавтоматики Низкого давления, НИИ информации мащкностроення, 1973, с. 42, рис. 31. 2.Элементы и устройства пневмоавтоматики низкого давления. Каталогсправочник, М., ВНИИ информации машиностроения, 1973, с, 49, рве. 43.

Фи1.1

25

Фиг.г

П г/ 20 tg fs 17

Фиг-З

игЛ

Цикл: llV;lii-/ Д-; /i.

703764

«Jf

-М