Способ управления позиционным пневмоприводом

(9) О В 9/06 СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ И ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ еский институт пиК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Киевский технологичщевой промышленности(56) Филипов И.Б. и др. Системы позиционирования рабочих органов промышленных роботов с пневмоприводами. М.: НИИмаш, 1983, с, 37, рис. 26 а.(57) Изобретение м.б, использовано в пнев моприводах возврата поступательного перемещения., Цель изобретения - повышение Изобретение относится к области машиностроения, в частности к средствам гид-ропневмоавтоматики и может быт.ьиспользовано в пневмоприводах возвратно-поступательного перемещения.Целью изобретения является повышение быстродействия привода,На фиг. 1 представлена принципиальная схема управления позиционным диевмоприводом при дросселировании навыходе из штоковой полости; на фиг;2 тоже, но при дросселировании на входе Впоршневую полость; на фиг. 3 - графическипредставлены результаты расчета ойтимального по быстродействию процесса перемещения груза пневмоприводом придросселировании отводящего канала; иафиг, 4 - то же, но при дросселированииподводящего канала,Способуправления позиционным пневмоприводом осуществляется путем измфнебыстродействия привода, Управление позиционным пневмоприводом осуществляется путем изменения количества сжатого воздуха, поступающего в полости одноштокового пневмоцилиндра и выпускаемого из них путем дросселирования через проходные сечения подводящих и отводящих каналов с регулируемой по положению поршня пневмоцилиндра площадью сечения, при этом площадь одного из каналов постоянна, а второго - переменная и определяется по представленным математическим зависимостям. В результате осуществляется перемещение поршня пневмоцилиндра по требуемому наперед заданному закону.4 ил. ния количества сжатого воздуха, поступающие в полости пневмоцилиндра и выпускаемые из них путем дросселирования через проходные отверстия подводящих и отводя. щих каналов с регулируемой площадью проходных сечений. Подача и отвод сжатого воздуха в полости пневмоцилиндра регулируют в зависимости от положения поршня, . при этом эффективная площадь одного из каналов постоянная, а второго переменная и определяются зависимостями ( Р 2 х Р 2 . 3 + х 02 - х /МР 2 РрфМ - 1 1/2 хрцэр - 1 р 1 р / -- р/, иЙ= а давление воздуха и скорость его изменения в полостях цилиндра связаны зависимоР 1 Р 1 - .М х - Р Т, стямиР 2 -2иРг -где 01 э, 12 - эффективные площади подводящего и отводящего каналов, м;Р 1, Рг - давление воздуха в полостях цилиндра, мПа;Г 1, Рг - площади торцов поршня в полостях,мвг- Л.хо 1, хое - приведенные начальная и конечная координаты полохк = 1,4 - показательпоршня, м;х - координата перемещения поршня,м;Рм - давление воздуха в магистрали,ения поршня, м;адиабаты; Я - ход(Тм -температура воздуха в магистрали, К;д(Ф ) Р (Оа/щ)- функция расхода; 20М - масса поршня и присоединенных к нему поступательно движущихся частей, кг;Р(т) - результирующая всех сил, приложенных к поршню, кроме сил давления сжатого воздуха. Н. 25Процесс перемещения поршня пневопривода описывается следующими уравениями:Мх = Р 1 Р 1 - РК ЙКРм ГЯТМ м н гв 2 - Р(а); ( 1) Гхо + х 5" г хВтОв,э - 1 Р 2.= Р 2. (3). Решая совместно йриведенные уравнения,(1)(3), можно получить значения Р 1, Р 1,Р 2, Р 2, х, х, х для каждого момента времени.Варьируя параметрами 11, 12, Р 1, Рг и Рмможно изменять по времени Р 1, Р 2, Р 1, Р 2, х,х и х, Однако, однозначно меняя первыепараметры, невозможно получить необхо-.димое изменение по времени вторых параметрбв,Реализацию заданного закона движения поршня рассмотрим на примере оптимального по быстродействию законадвижения поршня.Оптимальный по быстродействию процесс перемещения штучного груза по неподвижной плоскости под действиемпостоянной по величине движущей силы состоит из двух этапов: наиболее интенсивного разгона груза под действиеммаксимально возможной движущей силы. иторможение его с наибольшим замедлением при отключенной движущей силе, На первом этапе уравнения движениягрузаХ= (0(П 1 ГР) 91 я (4)х =Оl(п 1 гр) - дФ (5)х = гагр) - 911 1 /2 (6)где О - движущая сила, Н;п 1 гр - масса груза, кг;д - ускорение силы тяжести, м/сг1 - коэффициент трения между грузом иплоскостью; т- время, с,На втором этапе двх=-91; (7)х= -ф(Т); (8).=-д-(Т- )+91где Т - время перемещной в конечную позициПодставляя уравневого этапа, и уравнениэтапа в формулу (2), поР 1 для каждого моментИэ уравнения ижения груза ения груза с началью,ния (4)(6) для перя (7)(9) для второго лучим значения Р 1 и а времени.) значения Р 1,1, ПОЛУЧЕННЫЕм значения Р 2ремени, Подожно опредеого моменташня х на каж- движения получимПод а вфор ранее и И згДЛ ставляя лить зн времен дом ставля мулу ( зуравн я кажд их в у ачени и или п я в формулу(10 1) значения Р ения (2), получи ого момента в равнения (3), м е 12 для квжд сложения пор этапе Я+х 02 х /х 1( 12)Аналогичным образом рассчитывают значение б в случае, если прохождение сжатого воздуха регулируют изменением эффективной площади подводящего каналаР 1 х + Р 1 х 01+ х /К ) Е 1КРМ ПтМ Р Д 1Используя зависимости (12) и (13), можно спроектировать конструкцию переменного дросселя с целью реализации заданного закона движения.Используя приведенную методику, можно осуществить реализацию любого требуемого закона движения поршня пневмоприводд.Существенным отличием предлагаемо; го способа является то, что эффективные площади подводящего и отводящего каналов изменяются по приведенным математическим зависимостям, а не произвольнО, как в существующих ранее, В результате ис, з - 1)/г Ес вая по вляет эффек симост Р 2 гдЕ 1 Э 2 Э Эфф дящего и отводящ Р 1, Р 2 - давл цилиндра;1, Гг ппощад ХО 1, ХО 2 - ПРИВ нечная координать 1 = 1,4 - покази торцов поршня; денные начальная и коположения поршня; тель адиабаты,правле- одводати 4. В пользования предлагаемого способа осуще ствляется перемещение поршня пневмопривода по требуемому наперед заданному закону, что может обеспечить точность позиционирования,заданное быстродействие или производительность пневмопривода, 30 уменьшение динамических нагрузок на поршень и др.На фиг. 3 и 4 графически представлены результаты расчета оптимального по быстродействию процесса перемещения груза 35 пневмоприводом при дросселировании подводного или отводного каналов при следующих исходных данных; 0 = 60,8 Н, щгр = 19,6 кг; 1=0,3; 3=0,25 м; 01=31 10 м; Ег = 28 10 м; хо 1 = хо 2 = 0,05 м; г = 3 кг - масса 40 подвижных частей пневмоцилиндра; Рр(т) = 139,65 Н - результирующая сил сопротивления на этапе разгона; Рт(е) = 78,43 Н - результирующая сил сопротивления на этапе торможения Ть= 293 К; Рм = 39 24 10 Н/мг 45 11 = 1,3 10 м (дпя фиг,3); 12 = 5 10 м-6, э -б 2 (для фиг,4.Устройство, реализующее предпож-;и-ный способ, (фиг. 1,2) содержит пневмоцилиндр 1, внутри которого размещается 50 поршень 2, соединенный со штоком 3 и образующий поршневую и штоковую полости 4 и 5. Регулируемый дроссель 6 подключается к каналу 7 при дросселировании штоковой полости 5 и к каналу 9 при 55 дросселировании поршневой полости 4. Эффективная площадь сечения каналов 7 и 8 изменяется в зависимости от текущей координаты поршня 2 по приведенным выше зависимостям. 40На фиг. 1 изображен пример управления дросселированием отверстия подвода- отвода воздуха штоковой полости 5 В данном случае, если рабочей полостью является поршневая полость 4,тодросселиро вание осуществляется отводящим каналом7, а его эффективная площадь определяется зависимостью ли рабочей полостью является штокоость 5, то дросселирование осущестя подводящим каналом 7, а его ивная площадь определяется зави" На фиг, 2 изображен пример я дросселированием отверстия вода воздуха поршневой поло данном случае, если рабочей полостью является поршневая полость 4, то дросселирование осуществляется подводящим каналом 8, а его эффективная площадь определяется зависимостью В случае, если рабочеиется штоковая полость 5, тние осуществляется отводяего эффективная площадь овисимостьаз Ргх -- Рг Я гр,3 -1)/2,/ --Использование настоящего устройства позволит обеспечить реализацию требуе лого наперед заданного закона движения поршня 2 пневмопривода, что позволит в каждом конкретном случае обеспечить точность позиционирования, повысить быстродействие или производительность, повысить надежность работы пневмопривода,,Формула изобретения Способ управления позиционным пневмоприводом путем изменения количества сжатого воздуха, поступающего в полости одноштокового пневмоцилиндра и выпускаемого из них путем дросселирования через проходные сечения подводящих и отводящих каналов с регулируемой по положению поршня пневмоцилиндра площадью сечения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия привода, эффективную площадь сечения одного из каналов выбирают постоянной, а второго - изменяют в соответствии с зависимостью(- 1)/2Р 2 х - Р 2 Б +х 02 - х /12 Р 9 ЗМ - 1)21 / -РРр+ 4 ЯКРм ъ ВТмфФ) при этом давление воздуха и скорость его изменения в полостях цилиндра выбирают в соответствии с зависимостями ктивные площади подвоего каналов;.ение воздуха в полостях3 - ход поршня: х - координата перемещения поршня; Рм - авление воздуха в магистрали;2 Ь 1 - 1 В - газовая постоянная; Т " температура воздуха в магистрали; деус)фОЗЖГ) - функции расхода;М - масса поршня и присоединенных кнему поступательно движущихся частей;Р(т) - результирующая всех сил, прило женнцх к поршню, кроме сил давления сжатого воздуха.1716200 Составитель В,КовальРедактор Н.Н,Коляда Техред У,Моргентал Корректор С.Черн каз 597 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж-ЗБ, Раушская наб,. 4/б оизеодстаенно-издательский комбйнат ЧТ т", г, Ужгород, ул. Гагарина, 10