СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИВОДА ГИДРО(ПНЕВМО)ЦИЛИНДРА
METHOD AND DEVICE FOR HYDRAULIC (PNEUMATIC) CYLINDER DRIVE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу привода и устройству для привода гидро(пневмо)цилиндра. В частности, настоящее изобретение относится к способу привода и устройству для привода гидро(пневмо)цилиндра двойного действия, не требующего большого движущего усилия в процессе возврата.
Предпосылки создания изобретения
Из предшествующего уровня техники известно устройство для привода исполнительного механизма двойного действия, использующее давление воздуха и не требующее большой мощности на выходе ни в процессе привода, ни в процессе возврата (см. заявку на полезную модель Японии, опубликованную под №2-002965).
Как показано на фиг. 11, это устройство для привода исполнительного механизма собирает и накапливает в накопителе 12, часть отработавшего воздуха, выпускаемого из камеры 3 давления со стороны привода в цилиндрическом устройстве 1 двойного действия, и использует эту часть отработавшего воздуха в качестве возвратного движущего усилия цилиндрического устройства 1 двойного действия. В частности, когда переключающий клапан 5 переключается в состояние, показанное на фиг. 11, отработавший воздух высокого давления в камере 3 давления со стороны привода накапливается в накопителе 12 через порт 10b сбора клапана 10 сбора. Когда давление отработавшего воздуха понижается и разность между давлением отработавшего воздуха и давлением в накопителе становится малой, оставшийся воздух в камере 3 давления со стороны привода выпускается из выхлопного порта 10 с клапана 10 сбора в атмосферу, а накопленный воздух под давлением из накопителя 12 одновременно поступает в камеру 4 давления со стороны возврата.
Сущность изобретения
Проблема описанного выше устройства для привода исполнительного механизма заключается в том, что, даже при переключении переключающего клапана 5, до достижения малой разности между давлением выпускаемого воздуха и давлением в накопителе воздух высокого давления, находящийся в камере 3 давления со стороны привода, не выпускается в атмосферу, и поэтому до получения тягового усилия, необходимого для возврата цилиндрического устройства 1 двойного действия, требуется время. Кроме того, требуется клапан 10 сбора сложной конструкции, обеспечивающей взаимное сообщение впускного порта 10а клапана 10 сбора с портом 10b сбора при большой разности давлений между давлением отработавшего воздуха и давлением в накопителе и взаимное сообщение впускного порта 10а с выхлопным портом 10 с при малой разности давлений между давлением отработавшего воздуха и давлением в накопителе.
Настоящее изобретение было создано с учетом таких проблем. Задача настоящего изобретения состоит в достижении экономии энергии и максимально возможного сокращения требуемого времени возврата в результате обеспечения возврата гидро(пневмо)цилиндра за счет повторного использования давления на выпуске. Другой задачей настоящего изобретения является упрощение схемы для обеспечения возврата гидро(пневмо)цилиндра за счет повторного использования давления на выпуске.
Способ привода гидро(пневмо)цилиндра в соответствии с настоящим изобретением включает в себя этап привода и этап возврата. Этап привода включает в себя подачу текучей среды от источника подачи текучей среды в одну камеру цилиндра и выпуск текучей среды из другой камеры цилиндра, по меньшей мере, наружу. Этап возврата включает в себя подачу части текучей среды, накопленной в одной камере цилиндра, в другую камеру цилиндра и выпуск другой части текучей среды, накопленной в одной камере цилиндра, по меньшей мере, наружу.
Устройство для привода гидро(пневмо)цилиндра в соответствии с настоящим изобретением представляет собой устройство для привода гидро(пневмо)цилиндра двойного действия, которое включает в себя: переключающий клапан; источник подачи текучей среды; выпускной порт; и обратный клапан для подачи. В этом случае, когда переключающий клапан находится в первом положении, одна камера цилиндра сообщается с источником подачи текучей среды, а другая камера цилиндра сообщается, по меньшей мере, с выпускным портом. Когда переключающий клапан находится во втором положении, одна камера цилиндра сообщается с другой камерой цилиндра через обратный клапан для подачи, и эта одна камера цилиндра сообщается, по меньшей мере, с выпускным портом.
В соответствии со способом привода и устройством для привода гидро(пневмо)цилиндра, описанным выше, текучая среда, накопленная в одной камере цилиндра, подается в другую камеру цилиндра и одновременно выпускается наружу. Поэтому давление текучей среды в другой камере цилиндра повышается, а в одной камере цилиндра быстро понижается, что обеспечивает возможность максимально возможного сокращения требуемого времени возврата гидро(пневмо)цилиндра. Кроме того, не требуется клапана сбора сложной конструкции. Необходимо лишь использование простой схемной конструкции, такой как обратный клапан для подачи. Это позволяет упростить схему для обеспечения возврата гидро(пневмо)цилиндра.
В предпочтительном варианте устройства для привода гидро(пневмо)цилиндра между переключающим клапаном и выпускным портом установлен первый дроссельный клапан. Это позволяет ограничить количество текучей среды, выпускаемой наружу, и обеспечить достаточную экономию энергии.
В предпочтительном варианте первый дроссельный клапан представляет собой регулируемый дроссельный клапан. Это позволяет регулировать отношение количества текучей среды, накопленной в одной камере цилиндра и поданной в другую камеру цилиндра, к количеству текучей среды, накопленной в одной камере цилиндра и выпускаемой наружу.
В предпочтительном варианте устройства для привода гидро(пневмо)цилиндра между другой камерой цилиндра и переключающим клапаном установлен первый резервуар. Это позволяет накапливать текучую среду, выпускаемую из одной камеры цилиндра, в первом резервуаре, соединенном с другой камерой цилиндра, и предотвращать в максимально возможной степени понижение давления текучей среды в случае увеличения объема другой камеры цилиндра на этапе возврата.
В предпочтительном варианте объем первого резервуара составляет практически половину максимального значения варьирующегося объема одной камеры цилиндра. Это обеспечивает возможность достижения требуемого баланса между процессом быстрого повышения давления текучей среды в другой камере цилиндра при подаче текучей среды, накопленной в одной камере цилиндра, в другую камеру цилиндра и процессом предотвращения понижения давления текучей среды в случае увеличения объема другой камеры цилиндра.
В устройстве для привода вместо конструкции, снабженной первым резервуаром, может быть использована конструкция, в которой объем трубопровода, проходящей от обратного клапана для подачи в другую камеру цилиндра через переключающий клапан, превышает объем других трубопроводов устройства для привода. Это позволяет обеспечивать достаточный объем в трубопроводе, проходящем от обратного клапана для подачи до впускного порта другой камеры цилиндра через переключающий клапан, и отказаться от использования первого резервуара, а также легко достигать того же самого технического эффекта, что и при использовании первого резервуара, даже в этом случае.
Устройство для привода может дополнительно включать в себя второй резервуар, соединенный, с выпускным портом параллельно относительно переключающего клапана. В этом случае, когда переключающий клапан находится в первом положении, другая камера цилиндра сообщается с выпускным портом и вторым резервуаром через переключающий клапан. Когда переключающий клапан находится во втором положении, одна камера цилиндра сообщается через обратный клапан для подачи и переключающий клапан с другой камерой цилиндра, а через переключающий клапан - с выпускным портом и вторым резервуаром.
При этом часть текучей среды, выпускаемой из выпускного порта наружу, накапливается во втором резервуаре, что приводит к снижению расхода текучей среды в устройстве для привода на количество текучей среды, накапливаемой во втором резервуаре. В результате появляется возможность дополнительной экономии энергии в устройстве для привода.
В этом случае установка обратного клапана для накопления давления между переключающим клапаном и вторым резервуаром позволяет предотвращать выпуск текучей среды, накопленной во втором резервуаре, наружу через выпускной порт.
В предпочтительном варианте между переключающим клапаном и выпускным портом установлен второй дроссельный клапан, и этот второй дроссельный клапан и выпускной порт соединены со вторым резервуаром параллельно относительно переключающего клапана. Это позволяет, как и в случае установки первого дроссельного клапана, ограничить количество текучей среды, выпускаемой наружу, и обеспечить достаточную экономию энергии.
В этом случае, когда второй дроссельный клапан представляет собой регулируемый дроссельный клапан, можно легко регулировать отношение количества текучей среды, выпускаемой из переключающего клапана и подаваемой во второй резервуар, к количеству текучей среды, выпускаемой наружу через выпускной порт.
В предпочтительном варианте устройства для привода гидро(пневмо)цилиндра со вторым резервуаром через соединитель соединен механизм нагнетания, выполненный с возможностью нагнетания текучей среды. Это позволяет подавать текучую среду, накопленную во втором резервуаре, через соединитель в механизм нагнетания и обеспечивает таким образом возможность нагнетания текучей среды этим механизмом, например, в направлении внешнего объекта.
Устройство для привода дополнительно включает в себя первый механизм подачи текучей среды, выполненный с возможностью подачи текучей среды, накопленной во втором резервуаре, в другую камеру цилиндра, осуществляемой, когда переключающий клапан находится во втором положении и когда часть текучей среды, накопленной в одной камере цилиндра, подается из одной камеры цилиндра в другую камеру цилиндра через обратный клапан для подачи и переключающий клапан. За счет этого при понижении давления текучей среды, подаваемой из одной камеры цилиндра в другую камеру цилиндра, текучая среда подается из второго резервуара в другую камеру цилиндра через первый механизм подачи текучей среды. В результате появляется возможность надежного и эффективного обеспечения возврата гидро(пневмо)цилиндра.
В предпочтительном варианте устройство для привода дополнительно включает в себя второй механизм подачи текучей среды, выполненный с возможностью подачи текучей среды от источника подачи текучей среды во второй резервуар. В случае использования текучей среды, накопленной во втором резервуаре, это позволяет предотвращать понижение давления текучей среды.
Указанные выше цели, возможности и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными из приводимого ниже подробного описания, сопровождаемого ссылками на прилагаемые чертежи, на которых предпочтительный пример осуществления настоящего изобретения показан с использованием иллюстративного примера.
Краткое описание фигур чертежей
Фиг. 1 - принципиальная схема устройства для привода гидро(пневмо)цилиндра в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 2 - принципиальная схема, показанная на фиг.1, в случае, когда переключающий клапан находится в другом положении;
Фиг. 3 - графики результатов измерений давления воздуха в каждой камере цилиндра и хода поршня в процессе работы гидро(пневмо)цилиндра, представленного на фиг.1;
Фиг. 4 - принципиальная схема устройства для привода гидро(пневмо)цилиндра в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 5 - принципиальная схема устройства для привода гидро(пневмо)цилиндра в соответствии с первой модификацией;
Фиг. 6 - принципиальная схема устройства для привода гидро(пневмо)цилиндра в соответствии со второй модификацией;
Фиг. 7 - принципиальная схема устройства для привода гидро(пневмо)цилиндра в соответствии с третьей модификацией;
Фиг. 8 - принципиальная схема устройства для привода гидро(пневмо)цилиндра в соответствии с четвертой модификацией;
Фиг. 9 - принципиальная схема устройства для привода гидро(пневмо)цилиндра в соответствии с пятой модификацией;
Фиг. 10 - принципиальная схема устройства для привода гидро(пневмо)цилиндра в соответствии с шестой модификацией; и
Фиг. 11 - принципиальная схема устройства для привода исполнительного механизма в соответствии с предшествующим уровнем техники.
Описание вариантов осуществления
Ниже приводится описание способа привода гидро(пневмо)цилиндра в соответствии с настоящим изобретением, которое сопровождается ссылками на прилагаемые чертежи и в котором рассматривается предпочтительный вариант осуществления устройства для привода этого гидро(пневмо)цилиндра.
1. Конструкция устройства в соответствии с рассматриваемым вариантом осуществления
Как показано на фиг. 1, устройство 20 для привода гидро(пневмо)цилиндра в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретен используется применительно к пневмоцилиндру 22 (к гидро(пневмо)цилиндру) двойного действия. Устройство 20 для привода гидро(пневмо)цилиндра включает в себя переключающий клапан 24, источник 26 подачи воздуха высокого давления (источник подачи текучей среды), выхлопной порт 28 (выпускной порт), обратный клапан 30 (обратный клапан для подачи), дроссельный клапан 32 (первый дроссельный клапан), резервуар 34 для воздуха (первый резервуар) и определенные трубопроводы.
Пневмоцилиндр 22 включает в себя поршень 38, размещенный с возможностью совершения свободного возвратно-поступательного скользящего перемещения внутри корпуса 36 цилиндра. Шток 40 поршня включает в себя один торец, соединенный с поршнем 38, и другой торец, который проходит из корпуса 36 цилиндра наружу. Пневмоцилиндр 22 выполняет работу, такую как позиционирование обрабатываемой детали (непоказанной), при выталкивании (выдвижении) штока 40 поршня и не выполняет работы при втягивании штока 40 поршня. Корпус 36 цилиндра включает в себя две камеры цилиндра, разделенные поршнем 38, то есть камеру 42 цилиндра со стороны головки (одну камеру цилиндра), располагающуюся с противоположной от штока 40 поршня стороны, и камеру 44 цилиндра со стороны штока (другую камеру цилиндра), располагающуюся с той же стороны, что и шток 40 поршня.
Переключающий клапан 24 выполнен в виде электромагнитного клапана, который включает в себя порты - с первого порта 46 по пятый порт 54 и может переключаться между первым положением, показанным на фиг.2, и вторым положением, показанным на фиг. 1. Первый порт 46 соединен с камерой 42 цилиндра со стороны головки с помощью трубопровода, и соединен с верхней по потоку стороной обратного клапана 30. Второй порт 48 соединен с камерой 44 цилиндра со стороны штока с помощью трубопровода через резервуар 34 для воздуха. Третий порт 50 соединен с источником 26 подачи воздуха высокого давления с помощью трубопровода. Четвертый порт 52 соединен с выхлопным портом 28 с помощью трубопровода через дроссельный клапан 32. Пятый порт 54 соединен с нижней по потоку стороной обратного клапана 30 с помощью трубопровода.
Как показано на фиг. 1, когда переключающий клапан 24 находится во втором положении, первый порт 46 и четвертый порт 52 сообщаются между собой, а также второй порт 48 и пятый порт 54 сообщаются между собой. Как показано на фиг. 2, когда переключающий клапан 24 находится в первом положении, первый порт 46 и третий порт 50 сообщаются между собой, а также второй порт 48 и четвертый порт 52 сообщаются между собой. Переключающий клапан 24 удерживается во втором положении за счет смещающего усилия пружины в отсутствие напряжения и переключается из второго положения в первое положение при подаче напряжения. При этом возбуждение или обесточивание переключающего клапана 24 выполняется в результате вырабатывания команды на подачу электропитания (в результате подачи электропитания) или команды на прекращение подачи электропитания (в результате прекращения подачи электропитания) ПЛК (Программируемым Логическим Контроллером) (непоказанным), представляющим собой устройство более высокого уровня, и поступления этой команды на переключающий клапан 24.
Когда переключающий клапан 24 находится во втором положении, обратный клапан 30 пропускает поток воздуха из камеры 42 цилиндра со стороны головки в камеру 44 цилиндра со стороны штока и блокирует поток воздуха из камеры 44 цилиндра со стороны штока в сторону камера 42 цилиндра со стороны головки.
Дроссельный клапан 32, установленный для ограничения количества воздуха, выпускаемого из выхлопного порта 28, выполнен в виде регулируемого дроссельного клапана, площадь канала которого можно изменять так, чтобы можно было регулировать количество выпускаемого воздуха.
Резервуар 34 для воздуха установлен для накопления воздуха, подаваемого из камеры 42 цилиндра со стороны головки в сторону камеры 44 цилиндра со стороны штока. Наличие резервуара 34 для воздуха эквивалентно увеличению объема камеры 44 цилиндра со стороны штока. Объем резервуара 34 для воздуха задан, например, таким, что составляет практически половину объема камеры 42 цилиндра со стороны головки при максимально выдвинутом штоке 40 поршня (практически половину максимального значения варьирующегося объема камеры 42 цилиндра со стороны головки).
2. Процесс работы устройства в соответствии с рассматриваемым вариантом осуществления
Устройство 20 для привода гидро(пневмо)цилиндра в соответствии с рассматриваемым вариантом осуществления в основном имеет конструкцию, соответствующую описанной выше. Ниже приводится описание принципа действия (процесса работы) устройства 20 для привода гидро(пневмо)цилиндра (способа привода пневмоцилиндра 22 в соответствии с рассматриваемым вариантом осуществления), сопровождаемое ссылками на фиг. 1 и 2. При этом показанное на фиг. 1 состояние устройства с максимально втянутым штоком 40 поршня считается начальным состоянием.
В этом начальном состоянии при подаче электропитания на переключающий клапан 24 и переключении переключающего клапана 24 из второго положения (см. фиг. 1) в первое положение (см. фиг. 2) выполняется процесс привода. Процесс привода включает в себя подачу воздуха высокого давления от источника 26 подачи воздуха высокого давления в камеру 42 цилиндра со стороны головки и выпуск воздуха в камере 44 цилиндра со стороны штока из выхлопного порта 28 через дроссельный клапан 32. В процессе привода, как показано на фиг. 2, шток 40 поршня выдвигается до максимально выдвинутого положения и удерживается в этом максимально выдвинутом положении за счет большого тягового усилия.
При выдвижении штока 40 поршня и выполнении операции, такой как позиционирование обрабатываемой детали, и последующем прекращении подачи электропитания на переключающий клапан 24 этот переключающий клапан 24 переключается из первого положения во второе положение, и выполняется процесс возврата. В процессе возврата часть воздуха, накопленного в камере 42 цилиндра со стороны головки, подается в сторону камеры 44 цилиндра со стороны штока через обратный клапан 30. Одновременно другая часть воздуха, накопленного в камере 42 цилиндра со стороны головки, выпускается из выхлопного порта 28 через дроссельный клапанов 32. В этом случае воздух, подаваемый в сторону камеры 44 цилиндра со стороны штока, в основном накапливается в резервуаре 34 для воздуха. Это объясняется тем, что, перед началом втягивания штока 40 поршня резервуар 34 для воздуха занимает самый большой объем среди областей возможного нахождения воздуха между обратным клапаном 30 и камерой 44 цилиндра со стороны штока, включая камеру 44 цилиндра со стороны штока и каналы трубопроводов. Затем, когда давление воздуха в камере 42 цилиндра со стороны головки понижается, а давление воздуха в камере 44 цилиндра со стороны штока повышается, и когда давление воздуха в камере 44 цилиндра со стороны штока становится больше, чем давление воздуха в камере 42 цилиндра со стороны головки на заданную величину, начинается втягивание штока 40 поршня, в результате которого шток 40 поршня возвращается начальное состояние с максимально втянутым штоком 40 поршня.
На фиг. 3 представлены графики результатов измерений давления Р1 воздуха в камере 42 цилиндра со стороны головки, давления Р2 воздуха в камере 44 цилиндра со стороны штока и хода поршня в процессе выполнения последовательности описанных выше операций. Ниже со ссылками на фиг. 3 приводится подробное описание принципа работы (процесса привода и процесса возврата) устройства 20 для привода гидро(пневмо)цилиндра. На фиг. 3 нулевая точка давления воздуха указывает на равенство давления воздуха атмосферному давлению, а нулевая точка хода поршня указывает на нахождение штока 40 поршня в максимально втянутом положении.
Сначала приводится описание процесса привода в соответствии с принципом работы устройства 20 для привода гидро(пневмо)цилиндра. В момент tl времени, когда команда на подачу электропитания поступает на переключающий клапан 24, давление Р1 воздуха в камере 42 цилиндра со стороны головки равно атмосферному давлению, а давление Р2 воздуха в камере 44 цилиндра со стороны штока немного превышает атмосферное давление.
После поступления команды на подачу электропитания на переключающий клапан 24 и последующем переключении переключающего клапана 24 из второго положения (см. фиг. 1) в первое положение (см. фиг. 2), давление Р1 воздуха в камере 42 цилиндра со стороны головки начинает повышаться. В момент t2 времени давление Р1 воздуха в камере 42 цилиндра со стороны головки становится выше, чем давление Р2 воздуха в камере 44 цилиндра со стороны штока на величину, которая превышает сопротивление трению покоя поршня 38, и шток 40 поршня начинает перемещаться в направлении выталкивания (в направлении влево на фиг.2). После этого в момент t3 времени шток 40 поршня достигает максимально выдвинутого положения. Давление Р1 воздуха в камере цилиндра, 42 со стороны головки дополнительно повышается и затем достигает постоянного значения, а давление Р2 воздуха в камере 44 цилиндра со стороны штока понижается и становится равным атмосферному давлению. При этом между моментом t2 времени и моментом t3 времени давление Р1 воздуха в камере 42 цилиндра со стороны головки временно понижается, а давление Р2 воздуха в камере 44 цилиндра со стороны штока временно повышается, что, по-видимому, обусловлено увеличением объема камеры 42 цилиндра со стороны головки и уменьшением объема камеры 44 цилиндра со стороны штока.
Ниже приводится описание процесса возврата в соответствии с принципом работы устройства 20 для привода гидро(пневмо)цилиндра. При поступлении команды на прекращение подачи электропитания на переключающий клапан 24 в момент t4 времени и переключении переключающего клапана 24 из первого положения во второе положение давление Р1 воздуха в камере 42 цилиндра со стороны головки начинает понижаться, а давление Р2 воздуха в камере 44 цилиндра со стороны штока начинает повышаться. Когда давление Р1 воздуха в камере 42 цилиндра со стороны головки становится равным давлению Р2 воздуха в камере 44 цилиндра со стороны штока, за счет срабатывания обратного клапана 30 воздух в камере 42 цилиндра со стороны головки перестает подаваться в камеру 44 цилиндра со стороны штока, и повышение давления Р2 воздуха в камере 44 цилиндра со стороны штока прекращается. В то же время давление Р1 воздуха в камере 42 цилиндра со стороны головки продолжает понижаться, и в момент t5 времени давление Р2 воздуха в камере 44 цилиндра со стороны штока становится выше, чем давление Р1 воздуха в камере 42 цилиндра со стороны головки на величину, которая превышает сопротивление трению покоя поршня 38, и шток 40 поршня начинает перемещаться в направлении втягивания (в направлении вправо на фиг. 1).
Когда шток 40 поршня начинает перемещаться в направлении втягивания, объем камеры 44 цилиндра со стороны штока увеличивается. Поэтому давление Р2 воздуха в камере 44 цилиндра со стороны штока понижается. Однако давление Р1 воздуха в камере 42 цилиндра со стороны головки понижается с более высокой скоростью. Поэтому давление Р2 воздуха в камере 44 цилиндра со стороны штока продолжает оставаться выше, чем давление Р1 воздуха в камере 42 цилиндра со стороны головки. Сопротивление скольжению поршня 38 после начала перемещения меньше, чем сопротивление трению поршня в неподвижном состоянии. Поэтому шток 40 поршня плавно перемещается в направлении втягивания. Очевидно, что при втягивании штока 40 поршня в качестве втягивающего усилия (усилия нажатия) для поршня 38 используется и давление воздуха в резервуаре 34 для воздуха.
В момент t6 времени шток 40 поршня возвращается в состояние с максимально втянутым штоком 40 поршня. При этом давление Р1 воздуха в камере 42 цилиндра со стороны головки равно атмосферному давлению, а давление Р2 воздуха в камере 44 цилиндра со стороны штока немного превышает атмосферное давление. Это состояние поддерживается до момента поступления следующей команды на подачу электропитания на переключающий клапан 24.
3. Технический эффект рассматриваемого варианта осуществления
Как указано выше, способ привода пневмоцилиндра 22 и устройство 20 для привода гидро(пневмо)цилиндра в соответствии с рассматриваемым вариантом осуществления предусматривают подачу воздуха, накопленного в камере 42 цилиндра со стороны головки, в камеру 44 цилиндра со стороны штока и одновременный выпуск воздуха наружу. Это обеспечивает возможность повышения давления Р2 воздуха в камере 44 цилиндра со стороны штока, а также быстрого понижения давления Р1 воздуха в камере 42 цилиндра со стороны головки и максимально возможного сокращения требуемого времени возврата (штока 40 поршня) гидро(пневмо)цилиндра 22. Кроме того, не требуется клапана сбора сложной конструкции. Необходимо лишь использование простой схемной конструкции, такой как обратный клапан 30. Это позволяет упростить схему для обеспечения возврата гидро(пневмо)цилиндра 22.
Между переключающим клапаном 24 и выхлопным портом 28 установлен дроссельный клапан 32. Это позволяет ограничить количество воздуха, выпускаемого наружу, и обеспечить достаточную экономию энергии. В этом случае дроссельный клапан 32 представляет собой регулируемый дроссельный клапан. Это позволяет регулировать отношение количества воздуха, накопленного в камере 42 цилиндра со стороны головки и подаваемого в камеру 44 цилиндра со стороны штока, к количеству воздуха, накопленного в камере 42 цилиндра со стороны головки и выпускаемого наружу.
Между камерой 44 цилиндра со стороны штока и переключающим клапаном 24 установлен резервуар 34 для воздуха. Это позволяет накапливать воздух, выпускаемый из камеры 42 цилиндра со стороны головки, в резервуаре 34 для воздуха, соединенном с камерой 44 цилиндра со стороны штока, и предотвращать в максимально возможной степени понижение давления Р2 воздуха в случае увеличения объема камеры 44 цилиндра со стороны штока в процессе возврата.
В этом случае объем резервуара 34 для воздуха составляет практически половину максимального значения варьирующегося объема камеры 42 цилиндра со стороны головки. Это обеспечивает возможность достижения требуемого баланса между процессом быстрого повышения давления Р2 воздуха в камере 44 цилиндра со стороны штока при подаче воздуха, накопленного в камере 42 цилиндра со стороны головки, в камеру 44 цилиндра со стороны штока и процессом предотвращения понижения давления воздуха в случае увеличения объема камеры 44 цилиндра со стороны штока.
В устройстве 20 для привода гидро(пневмо)цилиндра для ограничения количества воздуха, выпускаемого из выхлопного порта 28, установлен дроссельный клапан 32. Однако этот дроссельный клапан 32 не является обязательным элементом конструкции.
Кроме того, в устройстве 20 для привода гидро(пневмо)цилиндра установлен резервуар 34 для воздуха. Однако, как показано на фиг. 4, объем трубопровода 56, проходящего от обратного клапана 30 до камеры 44 цилиндра со стороны штока через переключающий клапан 24, можно сделать больше, чем объем других трубопроводов в устройстве 20 для привода гидро(пневмо)цилиндра. Это позволяет обеспечивать достаточный объем в трубопроводе, проходящем от обратного клапана 30 до впускного порта камеры 44 цилиндра со стороны штока через переключающий клапан 24, и отказаться от использования резервуара 34 для воздуха, а также легко достигать того же самого технического эффекта, что и при использовании резервуара 34 для воздуха.
4. Модификации рассматриваемого варианта осуществления
Ниже приводится описание модификаций устройства 20 для привода гидро(пневмо)цилиндра в соответствии с рассматриваемым вариантом осуществления (модификаций устройств 20A-20F для привода гидро(пневмо)цилиндра с первой по шестую), сопровождаемое ссылками на фиг. 5-10. При этом для элементов конструкции в модификациях с первой по шестую, совпадающим с элементами конструкции в устройстве 20 для привода гидро(пневмо)цилиндра в соответствии с рассматриваемым вариантом осуществления, использованы те же самые номера позиций, и подробного описания этих элементов конструкции не приводится.
4.1 Первая модификация
Устройство 20А для привода гидро(пневмо)цилиндра в соответствии с первой модификацией, показанное на фиг.5, отличается от конструкция устройства 20 для привода гидро(пневмо)цилиндра, показанного на фиг. 4, тем, что с четвертым портом 52 через дроссельный клапан 32 соединены последовательно с помощью трубопровода дроссельный клапан 58 (второй дроссельный клапан), представляющий собой регулируемый дроссельный клапан, глушитель 60 и выхлопной порт 28.
В этом случае устройство 20А для привода гидро(пневмо)цилиндра дополнительно включает в себя резервуар 62 для воздуха (второй резервуар). Резервуар 62 для воздуха соединен с дроссельным клапаном 58, глушителем 60 и выхлопным портом 28 параллельно с помощью трубопровода через обратный клапан 64 (обратный клапан для накопления давления). Следовательно, в соответствии первой модификации дроссельный клапан 58 и выхлопной порт 28 соединены параллельно с резервуаром 62 для воздуха относительно четвертого порта 52.
В первой модификации, когда переключающий клапан 24 находится во втором положении, как показано на фиг. 5, камера 42 цилиндра со стороны головки сообщается с камерой 44 цилиндра со стороны штока через обратный клапан 30, трубопровод 56 и переключающий клапан 24 и сообщается с выхлопным портом 28 и резервуаром 62 для воздуха через переключающий клапан 24 и дроссельный клапан 32. Когда переключающий клапан 24 находится в первом положении, камера 44 цилиндра со стороны штока сообщается с выхлопным портом 28 и резервуаром 62 для воздуха через переключающий клапан 24.
В описанном выше устройстве 20А для привода гидро(пневмо)цилиндра в соответствии первой модификацией, независимо от того, находится ли переключающий клапан 24 в первом положении или во втором положении, часть воздуха, выпускаемого из четвертого порта 52 в наружу через выхлопной порт 28, может накапливаться в резервуаре 62 для воздуха через обратный клапан 64. Это позволяет обеспечить снижение расхода воздуха в устройстве 20А для привода гидро(пневмо)цилиндра за счет количества воздуха, накопленного в резервуаре 62 для воздуха. В результате появляется возможность дополнительной экономии энергии в устройстве 20А для привода гидро(пневмо)цилиндра.
Между дроссельным клапаном 32 и резервуаром 62 для воздуха размещен обратный клапан 64. Это позволяет предотвращать прохождение воздуха, накопленного в резервуаре 62 для воздуха, в обратном направлении и выпуск наружу через выхлопной порт 28.
Кроме того, имеется дроссельный клапан 58, и этот дроссельный клапан 58, глушитель 60 и выхлопной порт 28 соединены с обратным клапаном 64 и резервуаром 62 для воздуха параллельно относительно четвертого порта 52. Как и в случае с дроссельным клапаном 32, это позволяет ограничить количество воздуха, выпускаемого наружу, и обеспечивать дополнительную экономию энергии. Кроме того, дроссельный клапан 58 представляет собой регулируемый дроссельный клапан. Это позволяет легко регулировать отношение количества воздуха, выпускаемого из четвертого порта 52 и подаваемого в резервуар 62 для воздуха, к количеству воздуха, выпускаемого наружу через выхлопной порт 28.
Устройство 20А для привода гидро(пневмо)цилиндра в соответствии с первой модификацией имеет ту же конструкцию, что и устройство 20 для привода гидро(пневмо)цилиндра на фиг. 4, за исключением того, что дроссельный клапан 58, глушитель 60, резервуар 62 для воздуха и обратный клапан 64 соединены с четвертым портом 52. Очевидно, что это позволяет легко достигать того же самого технического эффекта, что и в случае рассмотренного выше устройства 20 для привода гидро(пневмо)цилиндра.
4.2 Вторая модификация
Устройство 20 В для привода гидро(пневмо)цилиндра в соответствии со второй модификацией, показанное на фиг. 6, отличается от устройство 20А для привода гидро(пневмо)цилиндра в соответствии первой модификации (см. фиг. 5) тем, что устройство 20 В для привода гидро(пневмо)цилиндра включает в себя резервуар 34 для воздуха вместо трубопровода 56. Следовательно, нет никакой большой разницы между объемом трубопроводов, проходящих от обратного клапана 30 в камеру 44 цилиндра со стороны штока через переключающий клапан 24, и объемом других трубопроводов в устройстве 20 В для привода гидро(пневмо)цилиндра.
В устройстве 20 В для привода гидро(пневмо)цилиндра дроссельный клапан 58, глушитель 60, резервуар 62 для воздуха и обратный клапан 64 также соединены с четвертым портом 52. Это позволяет достигать того же самого технического эффекта, что и в случае рассмотренного выше устройства 20А для привода гидро(пневмо)цилиндра в соответствии первой модификацией. Кроме того, устройство 20 В для привода гидро(пневмо)цилиндра включает в себя резервуар 34 для воздуха, и это позволяет достигать того же самого технического эффекта, что и в случае устройства 20 для привода гидро(пневмо)цилиндра, показанного на фиг.1 и 2.
4.3 Третья модификация
Устройство 20С для привода гидро(пневмо)цилиндра в соответствии третьей модификацией, показанное на фиг. 7, отличается от устройств 20А, 20 В для привода гидро(пневмо)цилиндра в соответствии соответственно с первой и второй модификациями (см. фиг. 5 и 6) тем, что с резервуаром 62 для воздуха через соединитель 68 соединен механизм 66 выдувания воздуха (механизм нагнетания). Соединитель 68 включает в себя гнездовую часть 68а, включающую в себя обратный клапан, и штепсельную часть 68b и соединяет резервуар 62 для воздуха и механизм 66 выдувания воздуха между собой за счет взаимного соединения гнездовой части 68а и штепсельной части 68b.
Это обеспечивает возможность подачи воздуха, накопленного в резервуаре 62 для воздуха, в механизм 66 выдувания воздуха через соединитель 68 и позволяет механизму 66 выдувания воздуха нагнетать воздух из порта 70 нагнетания в направлении внешнего объекта (непоказанного) и выдувать воздух в сторону этого объекта.
При этом устройство 20С для привода гидро(пневмо)цилиндра может включать в себя, как показано сплошной линией, трубопровод 56 или может включать в себя, как показано пунктирной линией, резервуар 34 для воздуха вместо трубопровода 56. В обоих случаях возможно использование воздуха, накопленного в резервуаре 62 для воздуха, для выдувания воздуха и получение того же самого технического эффекта, что и в случае устройств 20А, 20 В для привода гидро(пневмо)цилиндра в соответствии соответственно с первой и второй модификациями.
4.4 Четвертая модификация
Устройство 20D для привода гидро(пневмо)цилиндра в соответствии четвертой модификацией, показанное на фиг. 8, отличается от устройств 20А-20С для привода гидро(пневмо)цилиндра в соответствии с модификациями соответственно с первой по третью (см. фиг. 5-7) тем, что снабжено первым механизмом 72 подачи текучей среды. Первый механизм 72 подачи текучей среды подает воздух, накопленный в резервуаре 62 для воздуха, в камеру 44 цилиндра со стороны штока, когда переключающий клапан 24 находится во втором положении и когда часть воздуха, накопленного в камере 42 цилиндра со стороны головки, подается из камеры 42 цилиндра со стороны головки в камеру 44 цилиндра со стороны штока через обратный клапан 30 и переключающий клапан 24.
Первый механизм 72 подачи текучей среды включает в себя переключающий клапан 74, обратный клапан 76 и переключатель 78 давления, размещенные на трубопроводе, соединяющем резервуар 62 для воздуха и камеру 44 цилиндра со стороны штока между собой. В этом случае переключающий клапан 74 и обратный клапан 76 размещены в этом порядке от резервуара 62 для воздуха в сторону второго порта 48 на трубопроводе, соединяющем резервуар 62 для воздуха и второй порт 48 между собой. Кроме того, переключатель 78 давления располагается в трубопроводе, соединяющем второй порт 48 и камеру 44 цилиндра со стороны штока между собой, на участке со стороны камеры 44 цилиндра со стороны штока (между резервуаром 34 для воздуха и камерой 44 цилиндра со стороны штока).
При подаче электропитания переключающий клапан 74 в первом положении, показанном на фиг.8, блокирует соединение между резервуаром 62 для воздуха и обратным клапаном 76. В то же время в отсутствие электропитания переключающий клапан 74 удерживается во втором положении за счет смещающего усилия пружины и соединяет резервуар 62 для воздуха и обратный клапан 76 между собой. Когда переключающий клапан 74 находится во втором положении, обратный клапан 76 обеспечивает возможность прохождения воздушного потока из резервуара 62 для воздуха в сторону камеры 44 цилиндра со стороны штока и блокирует воздушный поток из камеры 44 цилиндра со стороны штока в сторону резервуара 62 для воздуха.
Когда переключающий клапан 24 находится во втором положении, переключатель 78 давления обнаруживает понижение или непонижение давления текучей среды (рабочего давления), представляющей собой воздух, проходящий в трубопроводе (например, в трубопроводе 56), который соединяет второй порт 48 и камера 44 цилиндра со стороны штока между собой, до заданного первого порогового значения. В случае понижения этого рабочего давления до первого порогового значения переключатель 78 давления вырабатывает выходной сигнал, указывающий на результат обнаружения и поступающий на ПЛК. В случае отсутствия выходного сигнала с переключателя 78 давления ПЛК вырабатывает команду на подачу электропитания на переключающий клапан 74 и удерживает переключающий клапан 74 в первом положении. В то же время в случае поступления выходного сигнала с переключателя 78 давления ПЛК вырабатывает команду на прекращение подачи электропитания, поступающую на переключающий клапан 74, и переключает переключающий клапан 74 во второе положение.
Следовательно, в устройстве 20D для привода гидро(пневмо)цилиндра, когда переключающий клапан 24 находится во втором положении и в случае, когда давление воздуха, подаваемого из камеры 42 цилиндра со стороны головки в камеру 44 цилиндра со стороны штока, понижается до первого порогового значения, переключатель 78 давления вырабатывает выходной сигнал, поступающий на ПЛК, и ПЛК вырабатывает команду на прекращение подачи электропитания, поступающую на переключающий клапан 74, и переключает переключающий клапан 74 во второе положение. В результате воздух, накопленный в резервуаре 62 для воздуха, подается из резервуара 62 для воздуха в камеру 44 цилиндра со стороны штока через переключающий клапан 74 и обратный клапан 76.
Поэтому, даже в случае понижения давления воздуха, подаваемого из камеры 42 цилиндра со стороны головки в камеру 44 цилиндра со стороны штока, при втягивании штока 40 поршня, обеспечивается дополнительная подача воздуха, находящегося в резервуаре 62 для воздуха, через первый механизм 72 подачи текучей среды. Это позволяет поддерживать постоянство скорости перемещения поршня 38 при втягивании и обеспечивать возможность надежного и эффективного обеспечения возврата гидро(пневмо)цилиндра 22. При этом устройство 20D для привода гидро(пневмо)цилиндра имеет ту же конструкцию, что и устройства 20А, 20 В для привода гидро(пневмо)цилиндра в соответствии соответственно с первой и второй модификациями, за исключением того, что устройство 20D для привода гидро(пневмо)цилиндра включает в себя первый механизм 72 подачи текучей среды. Очевидно, что это позволяет достигать того же самого технического эффекта, что и в случае рассмотренных выше устройств 20А, 20 В для привода гидро(пневмо)цилиндра.
4.5 Пятая модификация
Устройство 20Е для привода гидро(пневмо)цилиндра в соответствии с пятой модификацией, показанное на фиг.9, отличается из устройства 20D для привода гидро(пневмо)цилиндра в соответствии четвертой модификации (см. фиг. 8) тем, что первый механизм 72 подачи текучей среды включает в себя только обратный клапан 76, и устройство 20Е для привода гидро(пневмо)цилиндра дополнительно включает в себя второй механизм 80 подачи текучей среды, который подает воздух от источника 26 подачи воздуха высокого давления в резервуар 62 для воздуха.
Второй механизм 80 подачи текучей среды включает в себя клапан 82 с пневмоприводом, размещенный на трубопроводе, соединяющем источник 26 подачи воздуха высокого давления и резервуар 62 для воздуха. Когда давление воздуха в резервуаре 62 для воздуха, которое является пилотным давлением, превышает заданное второе пороговое значение, клапан 82 с пневмоприводом удерживается во втором положении, показанном на фиг.9, и блокирует соединение между источником 26 подачи воздуха высокого давления и резервуаром 62 для воздуха. В то же время, когда давление воздуха в резервуаре 62 для воздуха понижается до второго порогового значения, клапан 82 с пневмоприводом переключается в первое положение и соединяет источник 26 подачи воздуха высокого давления и резервуар 62 для воздуха между собой. В результате источник 26 подачи воздуха высокого давления подает воздух высокого давления в резервуар 62 для воздуха.
В устройстве 20Е для привода гидро(пневмо)цилиндра, когда переключающий клапан 24 находится во втором положении и в случае, когда давление воздуха, подаваемого из камеры 42 цилиндра со стороны головки в камера 44 цилиндра со стороны штока, становится ниже, чем давление воздуха в резервуаре 62 для воздуха, воздух, накопленный в резервуаре 62 для воздуха, подается из резервуара 62 для воздуха в камеру 44 цилиндра со стороны штока через обратный клапан 76. Кроме того, в случае, понижения давления воздуха в резервуаре 62 для воздуха вследствие подачи воздуха в камеру 44 цилиндра со стороны штока до второго порогового значения клапан 82 с пневмоприводом переключается из второго положения в первое положение, и источник 26 подачи воздуха высокого давления подает воздух высокого давления в резервуар 62 для воздуха. В результате появляется возможность предотвращения понижения давления воздуха в резервуаре 62 для воздуха, а также возможность подачи воздуха высокого давления в камеру 44 цилиндра со стороны штока.
Как указано выше, в устройстве 20Е для привода гидро(пневмо)цилиндра в соответствии пятой модификации первый механизм 72 подачи текучей среды включает в себя только обратный клапан 76. При этом переключающий клапан 74 и переключатель 78 давления становятся ненужными, что обеспечивает возможность упрощения конструкции устройства 20Е для привода гидро(пневмо)цилиндра. Кроме того, устройство 20Е для привода гидро(пневмо)цилиндра дополнительно включает в себя второй механизм 80 подачи текучей среды, который подает воздух высокого давления от источника 26 подачи воздуха высокого давления в резервуар 62 для воздуха. Это позволяет предотвращать понижение давления воздуха в случае использования воздуха, накопленного в резервуаре 62 для воздуха. При этом устройство 20Е для привода гидро(пневмо)цилиндра имеет ту же конструкцию, что и устройства 20А, 20В и 20D для привода гидро(пневмо)цилиндра в соответствии соответственно с первой, второй и четвертой модификациями, за исключением того, что устройство 20Е для гидро(пневмо)цилиндра включает в себя второй механизм 80 подачи текучей среды. Очевидно, что это позволяет достигать того же самого технического эффекта, что и в случае устройств 20А, 20В и 20D для привода гидро(пневмо)цилиндра.
4.6 Шестая модификация
Устройство 20F для привода гидро(пневмо)цилиндра в соответствии шестой модификацией, показанное на фиг.10, отличается от устройства 20Е для привода гидро(пневмо)цилиндра в соответствии пятой модификации (см. фиг. 9) тем, что воздух, накопленный в резервуаре 62 для воздуха, используется для выдувания воздуха механизмом 66 выдувания воздуха. В этом случае устройство 20F для привода гидро(пневмо)цилиндра включает в себя механизм 66 выдувания воздуха и второй механизм 80 подачи текучей среды. Это позволяет достигать в случае устройства 20F для привода гидро(пневмо)цилиндра того же самого технического эффекта, что и в случае устройств 20С, 20Е для привода гидро(пневмо)цилиндра в соответствии соответственно с третьей и пятой модификациями (см. фиг. 7 и 9). Кроме того, очевидно, что это позволяет достигать в случае устройства 20F для привода гидро(пневмо)цилиндра того же самого технического эффекта, что и в случае устройств 20А, 20 В для привода гидро(пневмо)цилиндра в соответствии соответственно с первой и второй модификациями (см. фиг. 5 и 6).
Устройство для привода гидро(пневмо)цилиндра в соответствии с настоящим изобретением не ограничивается рассмотренным выше вариантом осуществления и очевидно может иметь различные конструкции, не выходящие за пределы сущности и объема настоящего изобретения.