Многопозиционный пневмопривод Советский патент 1981 года по МПК F15B11/12 

(54) МНОГОПрЗИЦИОННЫЙ ПНЕВМОПРИВОД

Изобретение относится к автоматическому управлению и может быть применено в система пневмоавтоматики. Известен многопозиционный пневмопривод телескопического типа, состоящий из ряда жестко связанных между собой пневмоцилиндров 1. К недостаткам известного пневмопривода следует отнести громоздкость конструкции и сложность, схемы управления. Наиболее близким к предлагаемому является позиционер с проточной полостью, содержа: щей пневмоцилиндр, в гильзе которого выполнены каналь,соответствующие числу и расположению позиций привода и соединенные с запор ными клапанами, выходы которых связаны с атмосферой, а управляющие входы подключены к линиям заданных позиций, два дросселя, каЖ дый из которых подключен к разноименньщ полостям пневмоцилиндра, и два источника дав ления 2. Основной недостаток известного пневмопривода - малое быстродействие, з висящее отсоотношення пневмосопротивлений дросселей. связывающих полости пневмоцилиндра с источниками давления, и отверстий, выполненных в гильзе. Для обеспечения точного останова пневмопривод может работать только на малых скоростях. Цель изобретения - повышение быстродействия при сохранении точного останова в заданном положении. Поставленная цель достигается за счет того, что в предложенном многопозиционном пневмоприводе, содержащем пневмоцилиндр, в гильзе которого выполнены каналы, соответствующие числу и расположению позиций привода и соединенные с запорными клапанами, выходы которых связаны с. атмосферой, а управляющие входы подключены к каналам задания позиций, два дросселя, каждый из которых подключен к соответствующей полости пневмоцилиндра, два источника давления и индикатор, в нем установлены два дополнительных клапана, через каждый из которых один из дросселей соединен со своим источником давления, блок сравнетия, выходы которого соединены с полостями пневмощыиндра, рейку с двумя

рядами отверстий, вдоль оси пневмоцилиндра попарно соответствующих позициям, два приемных сопла, установленных напротив отверсти первого ряда рейки и элементы ИЛИ и Память, взводящий вход последнего из которых соединен через первый элемент ИЛИ с приемными соплами, элемент сопло-сопло, приемное сопло которого установлено напротив второго ряда отверстий рейки и соединено с индикатором, а его подающее сопло соединено с выходом элемента Память и первыми входами второго и третьего элементов ИЛИ, выходы которых Соединены с управляющими входами дополнительных клапанов, вторые входы второго и третьего элементов ИЛИ соединены с выход;ами блока сравнения, а отверстия первого ряда рейки соединены с атмосферными каналами запорных клапанов.

Наличие блока сравнения позволяет автоматически, определить полость, связанную посредством открытого канала с атмосферой. Выходы блока сравнения используются для того, чтобы отключить от источника давления полость, соединенную с атмосферой. Дополнительная связь одной из полостей с атмосферой ведет к резкому увеличению скорости привода.

Установка двух симметрично расположенных сопел, взаимодействующих с отверстиями, связанными с атмосферными каналами клапанов, дает возможность независимо от направления перемещения пневмоцилиндра определить момент его подхода к заданному положению и осуществить окончательный подвод рабочего органа к заданному положению на малой (ползучей) скорости и, тем самым, обеспечить точный останов.

Многопозиционный пневмопривод состоит из пневмоцилиндра 1, в гильзе которого выполнены каналы 2, соответствующие числу и расположению позиций пневмопривода. Сжатый, воздух от источников давления Rj и Pj через дополнительные клапаны 3 , дроссели 5 и 6 и каналы, выполненные в щтоке, подведен к полостям пневмоцилиндра 1. В случае горизонтального расположения пневмоцилиндра в обе полости сжатый воздух подается от одного источника давления.

При вертикальном расположении пневмоцилиндра в его верхнюю полость подается давление больше, чем в нижнюю. За счет этого компенсируется вес гильзы пневмоцилиндра. Для компенсации веса гильзы (штока) при подводе сжатого воздуха в обе полости пневмоцилиндра от одного источника давления мож- 55 но использовать противовес или изготовлять пневмрцилиидр 1 с разными поперечными сечениями штоков.

Каналы 2 через шланги связаны с запорными клапанами 7, атмосферные каналы которых пневматически связаны с одним рядом отверстий 8, выполненных в рейке 9. Количество отверстий 8 и их расположение

на длине рейки соответствует, числу и расположению каналов 2, т. е. позициям привода, вьшолненных в гильзе пневмоцилиндра. В рейке 9 (показана на чертеже дважды) выполнен

другой ряд отверстий 10, число и расположение которых также соответствует числу и расположению каналов 2.

Элемент 11 - типа сопло-сопло, включающее подающее сопло 12 и приемное сопло 13, уста5 новлен напротив начального положения пневмоцилиндра {при неподвижном щтоке пневмоцилиндра начальное положение соответствует положению порщня)и напротив отверстий 10 рейки 9. Симметрично относительно элемента Ц

0 Сопло-сопло и напротив отверстий 8 расположены два приемных сопла 14 и 14 , выходы которых через элемент ИЛИ 15 и элемент 16 „Память связаны с входами элементов ИЛИ 17 и 18. Выход элемента 16 Память связан

также с соплом 12 элемента типа сопло-сопло, приемное сопло 13 которого подключено к индикатору 19 останова привода. Обе полости пневмоцилиндра 1 через блок 20 сравнения соединены со входами элементов ИЛИ 17 и 18. Клапан) 7 управляются каналами з.адания позиций 21.

Привод работает следующим образом. В исходном положении все запорные клапаны 7 выключены (в качестве запорных клапановмогут быть использованы пневмораспределители с электрическим или пневматическим управлением, электропреобразователи и т. д.), а клапаны 3 и 4 включены, так как оба выходных сигнала блока 20 сравнения равны 1 и, следовательно, гильза пневмоцилиндра 1 неподвижна.

Допустим, что в исходном положении гильза находится в положении, показанном на чертеже, и требуется гильзу переместить в крайнее нижнее положение. Для этого необходимо

включить верхний запорный клапан 7, после включения которого верхняя полость пневмоцилиндра через атмосферный канал верхнего клапана 7 и связанное с ними отверстие 8 рейки 9 связывается с атмосферой. Давление

0 в верхней полости умельщается на величину, определяемую соотношением проходных сечений дросселя 5, канала 2, каналов запорного клапана 7 и отверстия 8. Чем меньще проход, ное сечение дросселя 5, тем на больщую вели™ну уменьшается давление в верхней полости относите. давления Р к тем с большей скоростью гильза пневмоцилиндра начинает опускаться вниз.

Скорость перемещения гильзы пневмоцилиндра при выбранном давлении питания и выключенной схеме управления приводом выбирается такой, чтобы не было автоколебания гильзы относительно заданного положения.

Как только давление в верхней полости пневмоцилиндра упадет на .величину, превышающую зону нечувствительности блока 20 сравнения, на его выходе, связанном с элементом ИЛИ 17, сигнал станет равным О и клапан 3 выключится..

Верхняя полость пневмоцилиндра через дроссель 5 соединяется с атмосферным каналом клапана 3. Для ускорения процесса опоражнивания полостей дроссель 5 и 6 можно шунтировать обратным клапаном.

Гильза пневмоцилиндра начинает перемещйться вниз под давлением Рл , т. е. движется с большей скоростью. При перемещении гильзы вниз их верхнего канала 2 через верхний запорный клапан 7 и связанное с ним отверстие 8 сжатый воздух выдувается в атмосферу, причем мощность зтого потока определяется скоростью перемещения гильзы. В момент прохождения верхнего отверстия 8 мимо приемного сопла 14, в последнем возникает давление, достаточное для того, чтобы сработал злемент ИЛИ 15 и включил элемент 16 Память, выход которого связан с соплом 12 элемента 11 типа сопло-сопло и с выходом элемента ИЛИ 17, элемент ИЛИ 17 срабатывает, включается клапан 3, который подводит сжатый воздух в верхнюю полость пневмоцилиндра. Гильза пневмоцилиндра переходит на ползучую скорость и плавно подходит к заданному положению. Когда гильза останавливается в заданном положении, верхнее отверстие 10 рейки 9 оказывается напротив сопла 12 , элемент 11 Соплосопло срабатывает и включает индикатор 19. Срабатывание индикатора 19 говорит о том, что гильза пневмоцилиндра остановилась точно в .заданном положении.

При подаче следзтощей управляющей команды, в результате которой должен включиться какой-либо из запорных клапанов 7, формируется импульсный сигнал, производящий сброс элемента 16 Память.

Предположим теперь, что гильзу пневмоцилиндра из исходного положения (по чертежу), необходимо перевести в крайнее верхнее. Для этого необходимо включить нижний запорный клапан 7, при включении которого падает давление в нижней полости пневмоцишиндра, происходит сброс элемента 16 Память. В результате падения давления в нижней полости пневмоцилиндра, выход блока 20 сравнения, связанный со входом элемента ИЛИ 18, становится равным О, клапан 4 выключается, нижняя полость пневмоциликдра

через атмосферный канал клапана 4 связывается с атмосферой и гильза перемещается вверх на большой скорости. При прохождении нижнего отверстия 8 рейки 9 мимо приемного 5 сопла 14 в последнем возникает давление Срабатывает элемент ИЛИ 15, который включает элемент 16 Память. Последний через элемент ИЛИ 18 включает клапан 4 и гильза пневмоцилиндра переходит на ползучую ско0 рость. После включения элемента 16 Память воздух подводится к соплу. При останове гильзы пневмоциликдра в верхнем заданном положении, нижнее отверстие 10 рейки 9 коммутирует элемент 11 типа сопло-сопло, который в

5 свою очередь включает индикатор 19. Если в силу каких-либо причин привод не занял за- данное положение, индикатор 19 не включится и вьщает запрещающий сигнал на выполне-ние следующей команды. Точность контроля

Q останова привода определяется диаметром отверстий 10.

Аналогичным образом можно установить гильзу тшевмоцилиндра в любое требуемое положение.

5Следует отметить, что если обе полости

пневмоцилиндра связаны с одним источником питания, то блок 20 сравнивает значения давлений в полостях и отключает от источника давления ту полость, которая через канал 2

Q связана с атмосферой.

При индивидуальном питании полостей целесообразно блок сравнения выполнять на двух элементах сравнения, каждый из которых сравнивает давление в одной полости с давлением связанного с ней источника.

Предлагаемый многопозиционный привод без принципиальных конструктивных изменений может быть использован и для пе ремещения штока при неподвижной гильзе пневмоцилиндра. Для этого необходимо жестко связать рейку 9 со штоком пневмоцилиндра. Что же касается схемы управления приводом, то она остается неизменной.

Технико-зкономический эффект от использования предлагаемого многопозиционного пневмопривода определяется его высоким быстродействием при сохранении высокой точности позиционирования.

Формула изобретения

50

Многопозиционный пневмопривод, содержащий пневмощшиндр, в гильзе которого вьшолнены каналы, соответствуюпдае числу и расположению позиций привода и соединенные с запорными клапанами, выходы которых связаны с атмосферой, а управляющие входы: подключены к каналам задания позиций, два дрос