Цифровой пневмогидравлический привод

(71) Влтут ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ АВТОРСКОМУ СВИ 259/25-062.805.83. Бюл.19И. Евдокимовдимирский политехнический инст(56) 1. Авторское свидетельство СССР ,853203, кл. Г 15 В 9/03, 199,2. Авторское свидетельство СССР по заявке2870766/25-06, кл. Г 15 В 15/02,980.(54) (57) 1. ЦИФРОВОЙ ПНЕВМОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРИВОД, содержащий магистрали слива и нагнетания, исполнительный цилиндр с последовательно установленными двоично-взвешенными поршнями с образованием рабочих полостей, и демпфирующий поршень, установленный в цилиндре с образованием камеры, связанной с магистралями слива и нагнетания через распределитель с управляющим входом, последовательно установленные дроссели с органом управления, обратные клапаны и систему программного управления, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и быстродействия, снабжен логическим блоком и управляющим контуром,выполненным в виде концевых датчиков положения и дифференциального датчика давления, подключенного параллельно последовательно установленным дросселям, причем выходы датчиков положения и давления связаны с системой программного управления через логический блок.2. Привод по п. 1, отличающийся тем, что логический блок включает параллельно подключенные к логическому элементу ИЛИ два логических элемента И и логический элемент ИЛИ - НЕ, причем логические элементы И дополнительно подключены к управляющему входу распределителя.3. Привод по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что концевые датчики положения установлены с возможностью взаимодействия щ с демпфирующим поршнем.4. Привод по пп.и 2, отличающийся тем, что управляющий контур снабжен гидроцилиндром с двусторонним штоком, установленным с возможностью взаимодействия с органом управления дросселей и конце- Я выми датчиками положения, а его рабочие камеры последовательно установлены между распределителем и последовательно уста- фаей новленными дросселями.Изобретение относится к гидравлическим устройствам для перемещения исполнительных органов из одного положения в другое, в частности для позиционирования рабочих органов автоматических манипуляторов с программным управлением и металлорежущих станков.Известен цифровой пневмогидравлический привод, содержащий магистрали слива и нагнетания, исполнительный цилиндр, с последовательно установленными двоичновзвешенными поршнями, и гидроцилиндр с демпфирующим поршнем, системы программного управления и управляюшее устройство 11. Недостатком известного привода является сложность управляющего устройства.Известен также цифровой пневмогидравлический привод, содержащий магистрали слива и нагнетания, исполнительный цилиндр с последовательно установленными двоично-взвешенными поршнями с образованием рабочих полостей, и демпфирующий поршень, установленный в цилиндре с образованием камеры, связанной с магистралями слива и нагнетания через распределитель с управляющим входом, последовательно установленные дроссели с органом управления, обратные клапаны и систему программного управления 12.Недостатками известного привода является невысокая надежность и быстродействие, обусловленные несовершенностью управления.Целью изобретения является повышение надежности и быстродействия привода.Поставленная цель достигается тем, что цифровой пневмогидравлический привод, содержащий магистрали слива и нагнетания, исполнительный цилиндр с последовательно установленными двоично-звешенными поршнями с образованием рабочих полостей, и демпфирующий поршень, установленный в цилиндре с образованием камеры, связанной с магистралями слива и и нагнетания через распределитель с управляющим входом, последовательно установленные дроссели с органом управления обратные клапаны и систему программного управления, снабжен логическим блоком и управляющим контуром, выполненным в виде концевых датчиков положения и дифференциального датчика давления, подключенного параллельно последовательно установленным дросселям, причем выходы датчиков положения и давления связаны с системой программного управления через логический блок.При этом, логический блок может включать параллельно подключенные к логическому элементу ИЛИ два логических элемента И и логический элемент ИЛИ в , причем логические элементы И дополнительно 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 подключены к управляюшему входу распределителя.Кроме того, концевые датчики положения либо установлены с возможностью взаимодействия с демпфирующим поршнем, либо управляющий контур снабжен гидро- цилиндром с двухсторонним штоком, установленным с возможностью взаимодействия с органом управления дросселей и концевыми датчиками положения, а его рабочие камеры последовательно установлены между распределителем и последовательно установленными дросселями.На фиг, 1 представлена принципиальная схема привода с непосредственным контролем конечных положений демпфирующего поршня; на фиг. 2 - упрошенная схема привода с косвенным контролем конечных положений демпфирующего поршня.Цифровой пневмогидравлический привод содержит исполнительный цилиндр 1 с установленным в нем набором поршней 2 - 5, взвешенных в двоичном коде с образованием рабочих полостей 6 - 9. Поршни 2 - 5 выполнены с возможностью взаимодействия с ограничителями 10 - 13 хода. Рабочие полости 6 - 9 сообщены через соответствующие распределители 14 - 17 с магистралью 18 нагнетания и магистралью 19 слива (с атмосферой) . Кроме того в цилиндре 1 установлен демпфирующий поршень 20 с возможностью взаимодействия с ограничителем 21 хода и образующий с цилиндром 1 камеру 22, связанную с магистралью 18 нагнетания и магистралью 19 слива через распределитель 23 с управляющим входом 24, последовательно установленные дроссели 25 и 26, с органом 27 управления, обратные клапаны 28, дроссель 29 и распределитель 30. Привод содержит также фиксатор, включающий гидроцилиндр 31, с двухсторонним штоком 32 и полостями ЗЗ и 34, связанными между собой через распределитель 35 и с источником 36 гидравлической энергии через обратные клапаны, 37 и 38. Двухсторонний шток 32 гидроцилиндра 31 жестко связан с выходным штоком 39 цилиндра 1.Привод включает систему 40 программного управления, логический блок, включающий логический элемент 41 ИЛИ, логический элемент 42 ИЛИ в , логические элементы 43 и 44 И и логический элемент 45 НЕ, а также управляюший контур, выполненный в виде дифференциального датчика 46 давления, подключенного через преобразователь 47 сигналов, усилитель 46 подключенный к логическому элементу 42 ИЛИ - НЕ и концевых датчиков 49 и 50 положения, установленных с возможностью взаимодействия через штангу 51 с демпфирующим поршнем 20. Выходы 52 и 53 датчиков 49 и 50 подключены соответственно к логическим элементам 43 и 44 И. Логические элементы45 и 44 НЕ и И. кроме того связаны с управляющим входом 24 распределителя 23, а логический элемент 42 ИЛИ - .НЕ - с управляющим входом 54 распределителя 35. Система 40 программного управления подключена к управляющим входам 55 - 59 соответствующих распределителей 14, 15, 16, 17 и 30,На фиг. 2 показан пример косвенногр оп. ределения перемещения демпфирующего поршня 20, при котором управляющий контур дополнительно снабжен гидроцилиндром 60 с двухсторонним штоком 61 и рабочими камерами 62 и 63, а параллельно последним включен обратный клапан 64.Привод работает следующим образом, Управление приводом осуществляется системой 40 программного управления по двум алгоритмам: один алгоритм при выдвижении штока 39, а другой - при вдвижении штока 39.Алгоритм на выдвижение штока 39 состоит из следующих последовательных трех этапов. В первом этапе производится перераспределение положений поршней 2 - 4 внутри цилиндра 1 при отсутствии сигнала на управляющем входе 54 распределителя 35, которое осуществляется по командам на управляющие входы 55 - 59 от системы 40 программного управления.Демпфирующий поршень 20 при этом не задействован, а рабочая среда из камеры 22 через открытый распределитель 30 и дроссель 29 поступает в магистраль 19 слива. После окончания процесса перемещения поршня 20 с дифференциального датчика 46 давления снимается нулевой сигнал и логические элементы 42 и 41 ИЛИ - НЕ и ИЛИ выдают в систему 40 программного управления сигнал на разрешение подачи новых сигналов управления, Если поршень 20 в этом этапе переместится на полный ход влево (по чертежу), что будет всегда, когда запрограммирована величина хода штока 39 больше пути торможения, то срабатывает концевой датчик 49 (фиг. 1) положения и сигнал через логические элементы 43 и 41 И ИЛИ пойдет в систему 40 программного управления. При неполном ходе поршня 20, когда координата меньше пути торможения, сигнал на систему 40 программного управления поступает только с дифференциального датчика 46 давления.Во втором этапе происходит отработка требуемой координаты, Для этого на привод с системы 40 программного управления подаются двоичные команды, пропорциональные требуемой координате с учетом перемещения демпфирующего поршня 20. В частном случае ход поршня 20 равен ходу поршня 3 - второго разряда. С системы 40 программного управления снимается сигнал 8 с управляющего входа 59 и подается науправляющий вход 54 распределителя 35, Шток 39 перемещается на заданную координату с процессом демпфирования в конце хода, который обеспечивается медленным заполнением камеры 22 рабочей средой через дроссель 26. После обработки требуемой координаты с датчика 50 положения поступает сигнал на логический элемент 44 И и далее на систему 40 программного уп 10 равления. При этом снимается сигнал на управляющем входе 54 и шток 39 фиксируется в заданной координате, что соответствует третьему этапу работы. Пример. Перемещение штока 39,на величину, равную сумме ходов поршней 2 - 4.При этом с системы 40 программного управления подаются сигналы на управляющие входы 55 - 59. Рабочие полости 6 - 8 сообщаются с магистралью 18 питания, а ка 20 меры 22 через дроссель 29 - с магистралью заданной координате демпфируется за счет истечения рабочей среды из камеры 22 через дроссель 25 в магистраль 19 слива. После отработки координаты с конечного датчика 49 подается сигнал на систему 40 программного управления и последняя снимает сигнал с управляющего входа 54, что соответ 50 ствует третьему этапу.На фиг. 2 показан вариант управляющего контура с контролем крайних положений демпфирующего поршня 20 с использо 55 ванием дополнительного гидроцилиндра 60,перемещение штока 61 которого пропорционально величине перемещения поршня 20. 19 слива. После остановки демпфирующего поршня 20 с датчика 46 давления и концевого датчика 49 положения поступает сигнал на систему 40 программного управления. Сигнал с управляющего входа 59 снимается. Движение штока 39 демпфируется и далее с системы 40 программного управления поступает сигнал на управляющий вход 54, обеспечивающий фиксацию штока 39.Алгоритм на вдвижение штока 39 состоит также из трех этапов. В первом этапе с системы 40 программного управления поступают сигналы, пропорциональные требуемой координате с учетом двойного перемещения демпфирующего поршня 20, а также сигнал на управляющий вход 24 распределителя 23 и камера 22 сообщается с магистралью 18 нагнетания через обратный клапан 28 и дроссель 26. При завершении перемещения поршня 20 на систему 40 программного управления поступает сигнал с 40 датчика 50 положения и с датчика 46 давления. Во втором этапе на привод подаются сигналы, пропорциональные требуемой координате с учетом величины перемещения поршня 20, сигнал с управляющего входа 24 снят и подан на управляющий вход 5.45Шток 39 перемещается и при подходе кОбратный клапан 64 обеспечивает компенсацию утечек в камере 22.Шток 61 выполнен с возможностью взаимодействия с концевыми датчиками 49 и 50, а также обеспечивает при своем перемещении автоматическое регулирование дросселей 25 и 26 за счет кинематической связи с их органом 27 управления. Этот вариант привода работает аналогично описанному, но позволяет снять информацию о движении поршня 20 вне цилиндра 1, и кроме того, обеспечить нужный закон торможения штока 39, что позволяет уменьшить ударные нагрузки при останове штока 39. Положительный эффект от использования предлагаемого привода заключается в повышении надежности и быстродействии привода за счет получения информации о перемещении штока 39, что позволит расширить его область применения и повысить производительность исполнительных орга Онов, машин и механизмов, в которых он нашел применение.