РЕГУЛЯТОР РАСХОДА И ПРИВОДНОЕ УСТРОЙСТВО, ВКЛЮЧАЮЩЕЕ В СЕБЯ ЭТОТ РЕГУЛЯТОР РАСХОДА
FLOW CONTROLLER AND DRIVING APPARATUS INCLUDING THE SAME

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к регулятору расхода, способному изменять рабочую скорость воздушного цилиндра на середине участка хода, и приводному устройству, включающему в себя этот регулятор расхода.
Уровень техники
Из уровня техники известно, что в случае, когда амортизатор не может быть прикреплен к цилиндру или когда скорость цилиндра должна быть изменена в положении, отличном от концов участка хода, используется регулятор скорости (регулятор расхода), способный изменять скорость на середине участка хода с помощью воздушного контура (см. патент Японии №5578502).
Регулятор скорости, описываемый в патенте Японии №5578502, включает в себя трехходовой челночный клапан, установленный в канале между источником подачи воздуха высокого давления и воздушным цилиндром, для направления отработанного воздуха из воздушного цилиндра в выпускной канал, отличный от канала для ввода воздуха высокого давления. Отработанный воздух выпускается через переключающий клапан и первый дроссельный клапан, установленные в выпускном канале, и второй дроссельный клапан. Переключающий клапан переключает каналы, когда поршень находится поблизости от концов участка хода, так что отработанный воздух проходит через первый дроссельный клапан, снижающий скорость хода, чтобы ослабить удар по воздушному цилиндру в процессе выпуска.
Краткое описание изобретения
Для правильной работы известного регулятора расхода необходимо согласовать три процесса регулирования друг с другом, то есть регулирование регулирующей иглы (дроссельного клапана), которая регулирует момент времени срабатывания переключающего клапана, регулирование первого дроссельного клапана и регулирование второго дроссельного клапана.
Однако, так как эти три процесса регулирования влияют друг на друга, то есть один результат регулирования влияет на два других процесса регулирования, обеспечить легкость регулирования описанного выше регулятора скорости невозможно.
Таким образом, задачей настоящего изобретения является создание легко регулируемого регулятора расхода и приводного устройства, включающего в себя этот регулятор расхода.
В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения регулятор расхода, который изменяет расход воздуха, подаваемого или выпускаемого через по меньшей мере один из первого канала, сообщающегося с одним портом воздушного цилиндра, и второго канала, сообщающегося с другим портом воздушного цилиндра, на середине участка хода, содержит первый переключающий клапан, выполненный с возможностью смещения из первого положения во второе положение под действием пилотного воздуха и предназначенный для обеспечения сообщения одного порта воздушного цилиндра с первым каналом в своем первом положении и сообщения одного порта воздушного цилиндра с выпускным отверстием для воздуха через первый регулирующий клапан в своем втором положении, первый впускной канал, предназначенный для направления пилотного воздуха из второго канала в первый переключающий клапан, и второй регулирующий клапан, установленный в первом впускном канале и предназначенный для регулирования времени смещения первого переключающего клапана за счет регулирования расхода пилотного воздуха.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения приводное устройство содержит регулятор расхода в соответствии с одни аспектом, источник подачи воздуха высокого давления, предназначенный для подачи воздуха высокого давления в воздушный цилиндр через первый канал или второй канал, и выпускное отверстие для воздуха, предназначенное для выпуска воздуха из воздушного цилиндра через первый канал или второй канал.
В регуляторе расхода и приводном устройстве в соответствии с описанными выше аспектами забор пилотного воздуха в первый переключающий клапан осуществляется из второго канала в другой системе, которая не сообщается с первым регулирующим клапаном, подключенным к первому переключающему клапану. Таким образом, можно избежать влияния состояния регулирования первого регулирующего клапана на процесс регулирования дроссельного клапана, который регулирует момент времени переключения, и процесс регулирования можно осуществить легко.
Указанные выше и другие задачи, признаки и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными из приводимого ниже подробного описания, сопровождаемого ссылками на прилагаемые чертежи, на которых предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения показан на иллюстративном примере.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - схематический вид контура текучей среды регулятора расхода и приводного устройства в соответствии с вариантом осуществления;
Фиг. 2А - вид сверху кожухов регулятора расхода на фиг. 1;
Фиг. 2В - вид в перспективе регулятора расхода на фиг. 1 со стороны портов цилиндра;
Фиг. 3 - вид в разрезе по линии III-III на фиг. 2А, когда первый переключающий клапан находится в первом положении;
Фиг. 4 - вид участка со шкалой в первом регулирующем клапане на фиг. 2В с увеличением;
Фиг. 5 - схематический вид контура текучей среды, иллюстрирующий состояние подключения регулятора расхода и приводного устройства на фиг. 1 в процессе работы воздушного цилиндра;
Фиг. 6 - график взаимозависимости пилотного давления в первом переключающем клапане и временем переключения в процессе работы (воздушного цилиндра) на фиг. 5;
Фиг. 7 - вид в разрезе, иллюстрирующий состояние, когда первый переключающий клапан на фиг. 3 перемещается во второе положение;
Фиг. 8 - схематический вид контура текучей среды, иллюстрирующий состояние подключения после перемещения первого переключающего клапана во второе положение в процессе работы (воздушного цилиндра) на фиг. 5;
Фиг. 9 - схематический вид контура текучей среды, иллюстрирующий состояние подключения регулятора расхода и приводного устройства на фиг. 1 в процессе втягивания (поршневого штока) воздушного цилиндра; и
Фиг. 10 - схематический вид контура текучей среды, иллюстрирующий состояние подключения после перемещения второго переключающего клапана во второе положение в процессе втягивания (поршневого штока воздушного цилиндра) на фиг. 9.
Описание вариантов осуществления
Ниже со ссылками на прилагаемые чертежи приводится подробное описание предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения.
Как показано на фиг. 1, приводное устройство 10 в соответствии с вариантом осуществления используется для привода воздушного цилиндра 100 и включает в себя первый канал 14, подключенный к одному торцу воздушного цилиндра 100, и второй канал 16, подключенный к другому торцу. Приводное устройство 10 дополнительно включает в себя регулятор 12 расхода, источник 46 подачи воздуха высокого давления, выпускные отверстия 48а и 48b для воздуха, клапан 40 переключения режимов работы и регуляторы 42 и 44 скорости.
Воздушный цилиндр 100 представляет собой цилиндр двойного действия, используемый, например, в автоматизированном оборудовании и на производственных линиях, и включает в себя поршень 106, разделяющий камеру 100а цилиндра, и поршневой шток 108, соединенный с поршнем 106. Камера давления со стороны головки поршня 106 имеет порт 102 со стороны головки. Кроме того, камера давления со стороны штока поршня 106 имеет порт 104 со стороны штока. Второй канал 16 соединен с портом 102 со стороны головки, а первый канал 14 соединен с портом 104 со стороны штока.
Первый канал 14 представляет собой воздушный канал, проходящий от клапана 40 переключения режимов работы до порта 104 со стороны штока воздушного цилиндра 100. Кроме того, второй канал 16 представляет собой воздушный канал, проходящий от клапана 40 переключения режимов работы до порта 102 со стороны головки воздушного цилиндра 100. Подача воздуха высокого давления в воздушный цилиндр 100 и выпуск воздуха внутри воздушного цилиндра 100 выполняются через первый канал 14 и второй канал 16. Поршневой шток 108 выдвигается воздухом высокого давления, подаваемым через второй канал 16 (процесс работы). Кроме того, поршневой шток 108 втягивается воздухом высокого давления, поступающим через первый канал 14 (процесс втягивания).
Регулятор 12 расхода подключен к первому каналу 14 и второму каналу 16, чтобы изменять рабочую скорость воздушного цилиндра 100 на середине участка хода. Регулятор 12 расхода включает в себя первый порт 12с цилиндра и второй порт 12d цилиндра, к которым подключены трубопроводы от воздушного цилиндра 100, а также первый порт 12а подключения и второй порт 12b подключения, к которым подключены трубопроводы от клапана 40 переключения режимов работы. Регулятор 12 расхода дополнительно включает в себя первый блок 13А регулирования расхода, регулирующий расход в первом канале 14, и второй блок 13В регулирования расхода, регулирующий расход во втором канале 16.
Первый блок 13А регулирования расхода в регуляторе 12 расхода включает в себя первый переключающий клапан 20, первый регулирующий клапан 28 и второй регулирующий клапан 26. Первый переключающий клапан 20 представляет собой трехходовой клапан, включающий в себя первые участки 20а подключения, вторые участки 20b подключения и третьи участки 20с подключения. Первый переключающий клапан 20 смещается из первого положения во второе положение пилотным воздухом, подаваемым через второй регулирующий клапан 26. То есть первый переключающий клапан 20 приводится в действие приводным поршнем 22, приводимым в действие пилотным воздухом, и смещающим элементом 24, возвращающим первый переключающий клапан 20 в первое положение. Ниже со ссылками на фиг. 3 приводится описание конкретной конструкции первого переключающего клапана 20. Первые участки 20а подключения сообщаются с первым портом 12с цилиндра через канал 14b, вторые участки 20b подключения сообщаются с первым портом 12а подключения через канал 14а, а третьи участки 20с подключения сообщаются с одним из выпускных отверстий 48а для воздуха через первый регулирующий клапан 28.
Когда первый переключающий клапан 20 находится в первом положении, первые участки 20а подключения и вторые участки 20b подключения оказываются соединенными друг с другом и, таким образом, первый порт 12с цилиндра и первый порт 12а подключения сообщаются друг с другом. Кроме того, когда первый переключающий клапан 20 находится во втором положении (см. фиг. 8), первые участки 20а подключения и третьи участки 20с подключения оказываются соединенными друг с другом и, таким образом, первый порт 12с цилиндра и первый регулирующий клапан 28 (и выпускное отверстие 48а для воздуха) сообщаются друг с другом.
Первый регулирующий клапан 28 выполнен в виде регулируемого дроссельного клапана, способного изменять расход, и предназначен для регулирования рабочей скорости воздушного цилиндра 100 до второй скорости за счет сокращения расхода воздуха, проходящего от третьих участков 20с подключения в выпускное отверстие 48а для воздуха. Первый регулирующий клапан 28 не ограничивается регулируемым дроссельным клапаном, и может быть фиксированным дроссельным клапаном, позволяющим проходить воздуху через дроссельный клапан с фиксированным расходом.
Второй регулирующий клапан 26 размещен в первом впускном канале 21. Один торец первого впускного канала 21 подключен к каналу 16а (ко второму каналу 16) между вторым переключающим клапаном 30 и клапаном 40 переключения режимов работы, а другой торец первого впускного канала 21 подключен к приводному поршню 22 первого переключающего клапана 20. Первый впускной канал 21 обеспечивает подачу пилотного воздуха из второго канала 16 в первый переключающий клапан 20. Второй регулирующий клапан 26 включает в себя дроссельный клапан 120, способный изменять расход, и обратный клапан 122, подключенный параллельно дроссельному клапану 120. Дроссельный клапан 120 предназначен для сокращения расхода пилотного воздуха, проходящего из второго канала 16 в направлении приводного поршня 22 первого переключающего клапана 20. Обратный клапан 122 размещен в направлении, обеспечивающем прохождение воздуха от приводного поршня 22 в сторону второго канала 16. При снижении давления во втором канале 16 обратный клапан 122 обеспечивает выпуск пилотного воздуха, остающегося в приводном поршне 22, во второй канал 16 и плавный возврат первого переключающего клапана 20 в исходное положение.
Второй блок 13В регулирования расхода в регуляторе 12 расхода включает в себя второй переключающий клапан 30, третий регулирующий клапан 38 и четвертый регулирующий клапан 36. Второй переключающий клапан 30 представляет собой трехходовой клапан, включающий в себя первый участок 30а подключения, второй участок 30b подключения и третий участок 30с подключения, и смещается из первого положения во второе положение пилотным воздухом, подаваемым через четвертый регулирующий клапан 36. То есть второй переключающий клапан 30 приводится в действие приводным поршнем 32, приводимым пилотным воздухом, и смещающим элементом 34, возвращающим второй переключающий клапан 30 в первое положение. Конкретная конструкция второго переключающего клапана 30 подобна конструкции первого переключающего клапана 20. Первый участок 30а подключения сообщается со вторым портом 12d цилиндра через канал 16b, второй участок 30b подключения сообщается со вторым портом 12b подключения через канал 16а, а третий участок 30с подключения сообщается с другим из выпускных отверстий 48а для воздуха через третий регулирующий клапан.
Когда второй переключающий клапан 30 находится в первом положении, первый участок 30а подключения и второй участок 30b подключения оказываются соединенными друг с другом и, таким образом, второй порт 12d цилиндра и второй порт 12b подключения сообщаются друг с другом. Кроме того, когда второй переключающий клапан 30 находится во втором положении (см. фиг. 10), первый участок 30а подключения и третий участок 30с подключения оказываются соединенными друг с другом и, таким образом, второй порт 12d цилиндра и третий регулирующий клапан 38 сообщаются друг с другом.
Третий регулирующий клапан 38 содержит регулируемый дроссельный клапан, способный изменять расход, и предназначен для регулирования рабочей скорости воздушного цилиндра 100 до четвертой скорости за счет сокращения расхода воздуха, проходящего от третьего участка 30с подключения в выпускное отверстие 48а для воздуха. Третий регулирующий клапан 38 не ограничивается регулируемым дроссельным клапаном, и может быть фиксированным дроссельным клапаном, позволяющим проходить воздуху через дроссельный клапан с фиксированным расходом.
Четвертый регулирующий клапан 36 размещен во втором впускном канале 31. Один торец второго впускного канала 31 подключен к каналу 14а (к первому каналу 14) между первым переключающим клапаном 20 и клапаном 40 переключения режимов работы, а другой торец второго впускного канала 31 подключен к приводному поршню 32 второго переключающего клапана 30. Второй впускной канал 31 обеспечивает подачу пилотного воздуха из первого канала 14 во второй переключающий клапан 30. Четвертый регулирующий клапан 36 включает в себя дроссельный клапан 130, способный изменять расход, и обратный клапан 132, подключенный параллельно дроссельному клапану 130.
Дроссельный клапан 130 предназначен для сокращения расхода пилотного воздуха, проходящего из первого канала 14 в направлении приводного поршня 32 второго переключающего клапана 30. Обратный клапан 132 размещен в направлении, обеспечивающем прохождение воздуха от приводного поршня 32 в сторону первого канала 14. При снижении давления в первом канале 14 обратный клапан 132 обеспечивает выпуск пилотного воздуха, остающегося в приводном поршне 32, в первый канал 14 и плавный возврат второго переключающего клапана 30 в исходное положение. Первый регулирующий клапан 28, второй регулирующий клапан 26, третий регулирующий клапан 38 и четвертый регулирующий клапан 36 могут представлять собой коммерчески доступные игольчатые клапаны с обратным клапаном.
Регулятор 42 скорости размещен на трубопроводе 14с, подключающем первый порт 12с цилиндра в регуляторе 12 расхода и порт 104 со стороны штока в воздушном цилиндре 100 друг к другу. Регулятор 42 скорости включает в себя дроссельный клапан 42а, способный изменять расход, и обратный клапан 42b, подключенный параллельно дроссельному клапану 42а. Обратный клапан 42b подключен в направлении, обеспечивающем прохождение воздуха из первого порта 12с цилиндра в порт 104 со сторон штока, но блокирующем прохождение воздуха в противоположном направлении. То есть регулятор 42 скорости представляет собой регулятор скорости с измерением на выходе, регулирующий скорость хода воздушного цилиндра 100 до первой скорости за счет сокращения расхода воздуха, выпускаемого из порта 104 со стороны штока в воздушном цилиндре 100.
Регулятор 44 скорости размещен на трубопроводе 16с, подключающем второй порт 12d цилиндра в регуляторе 12 расхода и порт 102 со стороны головки воздушного цилиндра 100 друг к другу. Регулятор 44 скорости включает в себя дроссельный клапан 44а, способный изменять расход, и обратный клапан 44b, подключенный параллельно дроссельному клапану 44а. Обратный клапан 44b подключен в направлении, обеспечивающем прохождение воздуха из второго порта 12d цилиндра в порт 104 со стороны головки, но блокирующем прохождение воздуха в противоположном направлении. То есть регулятор 44 скорости представляет собой регулятор скорости с измерением на выходе, регулирующий рабочую скорость воздушного цилиндра 100 во время нормального хода до третьей скорости за счет сокращения расхода воздуха, выпускаемого из порта 102 со стороны головки в воздушном цилиндре 100.
Для регулирования рабочей скорости воздушного цилиндра 100 с использованием расхода поступающего воздуха (регулирование скорости с измерением на входе) каждый из регуляторов 42 и 44 скорости и обратные клапаны 42b и 44b могут быть размещены в противоположном направлении. Кроме того, регуляторы 42 и 44 скорости не обязательно должны быть размещены соответственно на трубопроводах 14с и 16с и могут быть размещены в произвольных положениях соответственно в первом канале 14 и втором канале 16.
Клапан 40 переключения режимов работы предназначен для подключения источника 46 подачи воздуха высокого давления к одному из первого канала 14 и второго канала 16, а выпускного отверстия 48b для воздуха - к другому из этих каналов, и наоборот, за счет переключения подключений. Клапан 40 переключения режимов работы представляет собой двухпозиционный электромагнитный клапан с пятью портами, который приводится в действие на основе заданного управляющего сигнала. Клапан 40 переключения режимов работы включает в себя первый порт 40а, второй порт 40b, третий порт 40с, четвертый порт 40d и пятый порт 40е. Когда клапан 40 переключения режимов работы находится в первом положении, первый порт 40а оказывается соединенным с третьим портом 40с, а второй порт 40b - с четвертым портом 40d. Кроме того, когда клапан 40 переключения режимов работы находится во втором положении (см. фиг. 8), первый порт 40а оказывается соединенным с пятым портом 40е, а второй порт 40b - с третьим портом 40с.
Первый порт 40а клапана 40 переключения режимов работы сообщается с первым портом 12а подключения в регуляторе 12 расхода через трубопроводы, и второй порт 40b сообщается со вторым портом 12b подключения в регуляторе 12 расхода через трубопроводы. Кроме того, третий порт 40с клапана 40 переключения режимов работы сообщается с источником 46 подачи воздуха высокого давления через трубопроводы, а четвертый порт 40d и пятый порт 40е сообщаются с выпускным отверстием 48b для воздуха.
То есть когда клапан 40 переключения режимов работы находится в первом положении, этот клапан 40 переключения режимов работы обеспечивает сообщение источника 46 подачи воздуха высокого давления с первым портом 12а подключения и подачу воздуха высокого давления в первый канал 14, а также обеспечивает сообщение выпускного отверстия 48b для воздуха со вторым портом 12b подключения и открывает второй канал 16 в атмосферу. Кроме того, когда клапан 40 переключения режимов работы находится во втором положении, этот клапан 40 переключения режимов работы обеспечивает сообщение выпускного отверстия 48b для воздуха с первым портом 12а подключения и открывает первый канал 14 в атмосферу, а также обеспечивает сообщение источника 46 подачи воздуха высокого давления со вторым портом 12b подключения и подачу воздуха высокого давления во второй канал 16.
Контур текучей среды приводного устройства 10 в соответствии с рассматриваемым вариантом осуществления имеет конструкцию, описанную выше. Ниже приводится описание конкретного примера конструкции регулятора 12 расхода.
Как показано на фиг. 2В, регулятор 12 расхода в рассматриваемом варианте осуществления выполнен в виде модуля, включающего в себя верхний кожух 50 и нижний кожух 52. Нижний кожух 52 снабжен первым портом 12а подключения, вторым портом 12b подключения (см. фиг. 2А), первым портом 12с цилиндра и вторым портом 12d цилиндра. Кроме того, верхний кожух 50 и нижний кожух 52 включают в себя встроенные элементы, составляющие первый блок 13А регулирования расхода (см. фиг. 1) и второй блок 13В регулирования расхода (см. фиг. 1).
Как показано на фиг. 2А, верхний кожух 50 имеет на виде сверху прямоугольную форму, и из верхней поверхности верхнего кожуха 50 выступают регулировочные блоки первого регулирующего клапана 28, второго регулирующего клапана 26, третьего регулирующего клапана 38 и четвертого регулирующего клапана 36. Первый блок 13А регулирования расхода проходит вдоль линии, соединяющей первый порт 12а подключения и первый порт 12с цилиндра, а второй блок 13В регулирования расхода проходит вдоль линии, соединяющей второй порт 12b подключения и второй порт 12d цилиндра. Первый регулирующий клапан 28 первого блока 13А регулирования расхода размещен поблизости от первого порта 12с цилиндра, а второй регулирующий клапан 26 первого блока 13А регулирования расхода размещен поблизости от первого порта 12а подключения. Первый переключающий клапан 20 размещен между первым регулирующим клапаном 28 и вторым регулирующим клапаном 26. Кроме того, третий регулирующий клапан 38 второго блока 13В регулирования расхода размещен поблизости от второго порта 12d цилиндра, а четвертый регулирующий клапан 36 второго блока 13В регулирования расхода размещен поблизости от второго порта 12b подключения. Второй переключающий клапан 30 размещен между третьим регулирующим клапаном 38 и четвертым регулирующим клапаном 36.
Как показано на фиг. 2В, на боковой поверхности верхнего кожуха 50 со стороны портов цилиндра сформированы выпускные отверстия 48а для воздуха. Кроме того, нижний кожух 52 снабжен крепежными отверстиями 53а и 53b, используемыми для крепления регулятора 12 расхода к поддерживающему элементу (непоказанному).
Ниже со ссылками на фиг. 3 приводится описание внутренней конструкции первого блока 13А регулирования расхода в регуляторе 12 расхода. Так как внутренняя конструкция второго блока 13В регулирования расхода подобна внутренней конструкции первого блока 13А регулирования расхода, показанной на фиг. 3, ее описания не приводится.
Как показано на фиг. 3, в регуляторе 12 расхода нижний кожух 52 и верхний кожух 50 соединены друг с другом так, что верхний кожух 50 располагается над нижним кожухом 52. Верхний кожух 50 имеет первое монтажное отверстие 64 для установки первого регулирующего клапана 28, второе монтажное отверстие 61 для установки второго регулирующего клапана 26 и третье монтажное отверстие 54 для размещения первого переключающего клапана 20. Первое монтажное отверстие 64, второе монтажное отверстие 61 и третье монтажное отверстие 54 проходят в направлении высоты верхнего кожуха 50 (в направлении стрелки Z), и каждое из этих отверстий выведено на верхнюю поверхность верхнего кожуха 50. Третье монтажное отверстие 54 проходит через верхний кожух 50 в нижний кожух 52. Первое монтажное отверстие 64 и второе монтажное отверстие 61 отделены друг от друга в направлении стрелки X, показанной на фиг. 3, а третье монтажное отверстие 54 размещено между первым монтажным отверстием 64 и вторым монтажным отверстием 61.
Первое монтажное отверстие 64 имеет диаметр, достаточно большой, чтобы разместить в нем первый регулирующий клапан 28, и со стороны выхода этого отверстия на верхнюю поверхность верхнего кожуха 50 в него вставлен первый регулирующий клапан 28. Нижний торцевой участок первого монтажного отверстия 64 выходит в первое выпускное отверстие 63 для воздуха. Первое выпускное отверстие 63 для воздуха проходит в сторону третьего монтажного отверстия 54 и сообщается с участком 54b скольжения золотника в третьем монтажном отверстии 54 на третьих участках 20с подключения. Кроме того, на боковой участок первого монтажного отверстия 64 выходит второе выпускное отверстие 65 для воздуха. Через это второе выпускное отверстие 65 для воздуха первое монтажное отверстие 64 сообщается с выпускным отверстием 48а для воздуха.
Первый регулирующий клапан 28 выполнен в виде игольчатого клапана с обратным клапаном 116 и включает в себя иглу 115 и трубчатый участок 117, в который вставлена игла 115. Обратный клапан 116 установлен на внешнем окружном участке трубчатого участка 117. Обратный клапан 116 и трубчатый участок 117 размещены между первым выпускным отверстием 63 для воздуха и вторым выпускным отверстием 65 для воздуха. Обратный клапан 116 блокирует прохождение воздуха вверх в первом монтажном отверстии 64, но обеспечивает прохождение воздуха вниз в этом отверстии. То есть воздух, проходящий вниз в первом монтажном отверстии 64, проходит через обратный клапан 116, а расход воздуха, проходящего в противоположном направлении, регулируется игольчатым клапаном. Игольчатый клапан предназначен для снижения расхода воздуха за счет сужения канала, когда игла перемещается вниз и вставляется в трубчатый участок 117, и для увеличения расхода воздуха за счет расширения канала между иглой 115 и трубчатым участком 117, когда игла 115 перемещается вверх.
Первый регулирующий клапан 28 дополнительно включает в себя участок 114 удерживания иглы, в котором игла 115 размещена так, что может перемещаться вертикально, круглую рукоятку 111 управления, соединительный участок 112 для передачи усилия вращения круглой рукоятки 111 на иглу 115, участок 113 со шкалой, указывающий положение иглы 115, и кожух 110, закрывающий соединительный участок 112 и участок 113 со шкалой. Участок 114 удерживания иглы перемещает иглу 115 в вертикальном направлении с помощью винтового механизма. Со своей нижней стороны соединительный участок 112 соединен с иглой 115, а со своей верхней стороны соединительный участок 112 соединен с круглой рукояткой 111 управления. Соединительный участок 112 вращается как одно целое с круглой рукояткой 111 управления для передачи усилия вращения круглой рукоятки 111 на иглу 115. Участок 113 со шкалой представляет собой элемент, соединенный с внешним окружным участком соединительного участка 112. Этот участок 113 со шкалой указывает степень раскрытия иглы 115 и присоединен к внешнему окружному участку соединительного участка 112.
Участок 113 со шкалой и соединительный участок 112 закрыты кожухом 110. Как показано на фиг. 4, на внешнем окружном участке кожуха 110 вырезано U-образное окно 110с, позволяющее визуально отслеживать отметки на участке 113 со шкалой.
Как показано на фиг. 3, второе монтажное отверстие 61 имеет диаметр, достаточно большой, чтобы разместить в нем второй регулирующий клапан 26. Нижний торцевой участок второго монтажного отверстия 61 выходит в первый впускной канал 21. Первый впускной канал 21 проходит вниз сзади относительно плоскости чертежа и сообщается со вторым каналом 16. Кроме того, от бокового участка второго монтажного отверстия 61 в направлении X проходит канал 60 пилотного воздуха, сообщающийся с поршневой камерой 54а третьего монтажного отверстия 54.
Второй регулирующий клапан 26 выполнен в виде игольчатого клапана с обратным клапаном 116, имеющим конструкцию, подобную конструкции первого регулирующего клапана 28. При описании второго регулирующего клапана 26 использованы те же ссылочные позиции и символы, что и для элементов конструкции, подобных элементам конструкции в первом регулирующем клапане 28, и поэтому подробного описания элементов конструкции этого клапана не приводится. Обратный клапан 116 и игольчатый клапан второго регулирующего клапана 26 размещены между первым впускным каналом 21 и каналом 60 пилотного воздуха во втором монтажном отверстии 61. Во втором регулирующем клапане 26 обратный клапан 116 составляет обратный клапан 122 на фиг. 1, который блокирует прохождение воздуха из первого впускного канала 21 в канал 60 пилотного воздуха, но обеспечивает прохождение воздуха в противоположном направлении.
Третье монтажное отверстие 54 на фиг. 3 включает в себя поршневую камеру 54а и участок 54b скольжения золотника в верхнем кожухе 50, а также отверстие 54с для размещения золотника в нижнем кожухе 52. Поршневая камера 54а, участок 54b скольжения золотника и отверстие 54с для размещения золотника размещены в этом порядке сверху вниз. Поршневая камера 54а представляет собой полость с внутренним диаметром, превышающим внешний диаметр золотника 70 (описание которого приводится ниже), причем верхний торцевой участок поршневой камеры 54а уплотнен заглушкой 58. Кроме того, на боковом участке поршневой камеры 54а выходит канал 60 пилотного воздуха. На участке между каналом 60 пилотного воздуха и участком 54b скольжения золотника в поршневой камере 54а размещен приводной поршень 22. Приводной поршень 22 воздухонепроницаемым образом разделяет поршневую камеру 54а на область, сообщающуюся с каналом 60 пилотного воздуха, и область со стороны участка 54b скольжения золотника. Приводной поршень 22 выполнен с возможностью смещения вниз под действием давления пилотного воздуха, поступающего из канала 60 пилотного воздуха.
Участок 54b скольжения золотника имеет практически тот же внутренний диаметр, что и внешний диаметр золотника 70, и внутри этого участка 54b скольжения золотника размещен золотник 70. Золотник 70 размещен внутри участка 54b скольжения золотника и отверстия 54с для размещения золотника.
Отверстие 54с для размещения золотника представляет собой полость практически столбчатой формы, причем нижний торцевой участок этого отверстия 54с для размещения золотника уплотнен торцевым элементом 79. Внутренний диаметр отверстия 54с для размещения золотника превышает внешний диаметр золотника 70, и внутри этого отверстия 54с для размещения золотника смонтирована направляющая 80 золотника. Направляющая 80 золотника представляет собой практически цилиндрический элемент, имеющий отверстие 80а скольжения с внутренним диаметром, практически равным диаметру золотника 70, и внутрь этого отверстия 80а скольжения вставлен золотник 70. На торцевом элементе 79 отверстия 54с для размещения золотника размещен смещающий элемент 24, такой как спиральная пружина. Этот смещающий элемент 24 находится в контакте с нижним торцевым участком золотника 70 и смещает золотник 70 в сторону заглушки 58.
На боковом участке отверстия 54с для размещения золотника открыт канал 14а, проходящий от первого порта 12а подключения. Направляющая 80 золотника включает в себя вторые участки 20b подключения, проходящие радиально через направляющую 80 золотника поблизости от канала 14а. Через эти вторые участки 20b подключения направляющая 80 золотника с внутренней стороны сообщается с каналом 14а. Кроме того, на боковом участке отверстия 54с для размещения золотника, расположенном выше канала 14а, открыт канал 14b, проходящий от первого порта 12с цилиндра. Направляющая 80 золотника включает в себя первые участки 20а подключения, проходящие радиально через направляющую 80 золотника поблизости от канала 14b. Через эти первые участки 20а подключения направляющая 80 золотника с внутренней стороны сообщается с каналом 14b.
Кроме того, направляющая 80 золотника включает в себя первый участок 81а уменьшенного диаметра, сформированный между первыми участками 20а подключения и вторыми участками 20b подключения, и второй участок 81b уменьшенного диаметра, размещенный между первыми участками 20а подключения и третьими участками 20с подключения. Когда золотник 70 смещается смещающим элементом 24 и размещается в первом положении, второй участок 81b уменьшенного диаметра оказывается в плотном контакте с первой перегородкой 74 золотника 70, что обеспечивает воздухонепроницаемую изоляцию первых участков 20а подключения и третьих участков 20с подключения друг от друга. Кроме того, когда золотник 70 отжимается приводным поршнем 22 и смещается вниз во второе положение (см. фиг. 7), первый участок 81а уменьшенного диаметра оказывается в плотном контакте со второй перегородкой 76 золотника 70, что обеспечивает воздухонепроницаемую изоляцию первых участков 20а подключения и вторых участков 20b подключения друг от друга.
Золотник 70 имеет первое углубление 71, второе углубление 73 и третье углубление 75, сформированные на внешних окружных участках золотника 70 в направлении сверху вниз. Кроме того, внутри золотника 70 сформирован внутризолотниковый канал 72а, обеспечивающий сообщение первого углубления 71 и второго углубления 73 друг с другом. Первое углубление 71 сформировано в положении сообщения с первым выпускным отверстием 63 для воздуха, когда золотник 70 находится во втором положении. Второе углубление 73 сформировано в положении сообщения с первыми участками 20а подключения, когда золотник 70 находится во втором положении. Внутризолотниковый канал 72а проходит вдоль центральной оси золотника 70 в осевом направлении, а верхний конец внутризолотникового канала 72а уплотнен уплотняющим участком 68. Верхний конец внутризолотникового канала 72а сообщается с первым углублением 71 через отверстия, проходящие в радиальном направлении через золотник 70 в положении первого углубления 71, а нижний конец внутризолотникового канала 72а сообщается со вторым углублением 73 через отверстия, проходящие в радиальном направлении через золотник 70 в положении второго углубления 73. То есть, когда золотник 70 находится во втором положении, первые участки 20а подключения и первое выпускное отверстие 63 для воздуха сообщаются друг с другом через первое углубление 71, внутризолотниковый канал 72а и второе углубление 73.
Третье углубление 75 является более длинным, чем первый участок 81а уменьшенного диаметра в осевом направлении и сформировано в положении сообщения с первыми участками 20а подключения и вторыми участками 20b подключения, когда золотник 70 находится в первом положении. То есть, когда золотник 70 находится в первом положении, третье углубление 75 обеспечивает сообщение первых участков 20а подключения и вторых участков 20b подключения друг с другом. При втором положении золотника 70 третье углубление 75 сообщается только со вторыми участками 20b подключения.
Между первым углублением 71 и вторым углублением 73 золотника 70 сформирован участок 72 скольжения с внешним диаметром, практически таким же, что и диаметр участка 54b скольжения золотника, а на внешних окружных участках участка 72 скольжения размещены уплотнения 72b и 72с. Эти уплотнения 72b и 72с препятствуют утечке воздуха вдоль внешних окружных участков участка 72 скольжения.
Кроме того, между вторым углублением 73 и третьим углублением 75 сформированы первая перегородка 74 и вторая перегородка 76. На первой перегородке 74 смонтировано уплотнение 74а. Когда золотник 70 находится в первом положении, первая перегородка 74 располагается на втором участке 81b уменьшенного диаметра, а уплотнение 74а оказывается в плотном контакте со вторым участком 81b уменьшенного диаметра, обеспечивающем воздухонепроницаемую изоляцию второго углубления 73 и первых участков 20а подключения друг от друга. Кроме того, при втором положении золотника 70 первая перегородка 74 отделяется от второго участка 81b уменьшенного диаметра, а второе углубление 73 и первые участки 20а подключения начинают сообщаться друг с другом. Кроме того, на второй перегородке 76 смонтировано уплотнение 76а. Вторая перегородка 76 сформирована ниже первой перегородки 74 и оказывается отделенной от первого участка 81а уменьшенного диаметра, когда золотник 70 находится в первом положении. При втором положении золотника 70 вторая перегородка 76 располагается внутри участка 81а уменьшенного диаметра, а уплотнение 76а оказывается в плотном контакте с первым участком 81а уменьшенного диаметра, обеспечивающем воздухонепроницаемую изоляцию первых участков 20а подключения и вторых участков 20b подключения друг от друга.
Первый порт 12а подключения размещен на одном боковом участке нижнего кожуха 52 и сообщается со вторыми участками 20b подключения через канал 14а. Кроме того, в канал 14а открыт один конец второго впускного канала 31, а второй впускной канал 31 проходит в четвертый регулирующий клапан 36 во втором блоке 13В регулирования расхода. К первому порту 12а подключения подключен трубопровод от клапана 40 переключения режимов работы.
Первый порт 12с цилиндра размещен на другом боковом участке нижнего кожуха 52 и сообщается с первыми участками 20а подключения через канал 14b. К первому порту 12 с цилиндра подключен трубопровод 14с, проходящий от порта 104 со стороны штока в воздушном цилиндре 100.
Регулятор 12 расхода и приводное устройство 10 в соответствии с рассматриваемым вариантом осуществления имеют описанную выше конструкцию. Ниже приводится описание принципа их работы.
Как показано на фиг. 5, в процессе работы, когда поршневой шток 108 воздушного цилиндра 100 выдвигается, клапан 40 переключения режимов работы смещается во второе положение. Это приводит к тому, что источник 46 подачи воздуха высокого давления подключается ко второму каналу 16, а выпускное отверстие 48b для воздуха подключается к первому каналу 14. Первый переключающий клапан 20 и второй переключающий клапан 30 смещаются соответственно смещающими элементами 24 и 34 в первые положения. При этом воздух высокого давления во втором канале 16, как показано стрелками А1 и А2, начинает поступать в канал 16а регулятора 12 расхода. Через второй участок 30b подключения и первый участок 30а подключения во втором переключающем клапане 30 этот воздух высокого давления поступает в камеру 100а цилиндра в воздушном цилиндре 100. Регулятор 44 скорости на трубопроводе 16с второго канала 16 обеспечивает прохождение воздуха в сторону воздушного цилиндра 100 без регулирования расхода воздуха.
При перемещении поршня 106 в камере 100а со стороны штока в воздушном цилиндре 100 воздух выпускается из порта 104 со стороны штока. Воздух, выпускаемый из воздушного цилиндра 100, выпускается из выпускного отверстия 48b для воздуха через регулятор 42 скорости и первый переключающий клапан 20 в первом канале 14. Так как регулятор скорости 42 с измерением на выходе регулирует расход воздуха, выпускаемого из воздушного цилиндра 100, поршневой шток 108 движется со скоростью (с первой скоростью), соответствующей степени открытия регулятора 42 скорости.
m
th
Кроме того, как показано стрелкой A3 на фиг. 5, через первый впускной канал 21 и второй регулирующий клапан 26 пилотный воздух в процессе работы поступает в приводной поршень 22 первого переключающего клапана 20. Этот пилотный воздух, поступающий в первый впускной канал 21, регулируется вторым регулирующим клапаном 26. В результате, как показано на фиг. 6, происходит постепенное повышение давления пилотного воздуха в поршневой камере 54а с течением времени t. При этом до момента приближения поршня 106 воздушного цилиндра 100 к заданному положению поблизости от конца участка хода первый переключающий клапан 20 удерживается в первом положении, в которое первый переключающий клапан 20 был смещен смещающим элементом 24. В момент t времени, когда давление пилотного воздуха в поршневой камере 54а становится выше заданного давления P, усилие выдвижения приводного поршня 22 первого переключающего клапана 20 начинает превышать усилие смещения смещающего элемента 24. В результате первый переключающий клапан 20 смещается во второе положение.
Как показано на фиг. 7, когда первый переключающий клапан 20 находится во втором положении, золотник 70 располагается на нижнем конце. Это приводит к тому, что первые участки 20а подключения и третьи участки 20с подключения сообщаются друг с другом. При этом, как показано пунктирной стрелкой В5 на фиг. 8, отработанный воздух в канале 14b выпускается из выпускного отверстия 48а для воздуха через первый регулирующий клапан 28. Первый регулирующий клапан 28 дополнительно сокращает расход отработанного воздуха, выпускаемого из воздушного цилиндра 100 по сравнению с регулятором 42 скорости, так что скорость движения поршня 106 поблизости от конца участка хода снижается до второй скорости, которая ниже первой скорости. Таким образом, можно ослабить удар по воздушному цилиндру 100 на конце участка хода.
После этого начинается процесс втягивания поршневого штока 108 воздушного цилиндра 100. Как показано на фиг. 9, в процессе втягивания клапан 40 переключения режимов работы смещается в первое положение, обеспечивающее сообщение источника 46 подачи воздуха высокого давления с первым каналом 14 и сообщение выпускного отверстия 48b для воздуха со вторым каналом 16. При этом через выпускное отверстие 48b для воздуха второй канал 16 открывается в атмосферу, и, таким образом, пилотный воздух в первом переключающий клапане 20 выпускается через первый впускной канал 21 и обратный клапан 122 второго регулирующего клапана 26. Затем под действием смещающего усилия смещающего элемента 24 первый переключающий клапан 20 возвращается в первое положение. Это приводит к тому, что первые участки 20а подключения и вторые участки 20b подключения начинают сообщаться друг с другом. После этого через первый канал 14 воздух высокого давления от источника 46 подачи воздуха высокого давления начинает подаваться в камеру 100а цилиндра со стороны штока в воздушном цилиндре 100.
В процессе втягивания расход отработанного воздуха, выпускаемого из воздушного цилиндра 100, регулируется регулятором 44 скорости, установленным во втором канале 16. В результате поршневой шток 108 втягивается с заданной скоростью (с третьей скоростью), соответствующей степени открытия регулятора 42 скорости.
Кроме того, в процессе втягивания пилотный воздух подается во второй переключающий клапан 30 из первого канала 14 через второй впускной канал 31.
Давление пилотного воздуха постепенно повышается с заданной скоростью, соответствующей степени открытия четвертого регулирующего клапана 36, установленного во втором впускном канале 31. В момент времени, когда давление пилотного воздуха достигает заданного давления, усилие выдвижения приводного поршня 32 второго переключающего клапана 30 начинает превышать усилие смещения смещающего элемента 34 и, таким образом, второй переключающий клапан 30 смещается во второе положение. То есть в момент времени, когда поршень 106 воздушного цилиндра 100 достигает положения поблизости от конца участка хода, второй переключающий клапан 30 смещается во второе положение.
В результате, как показано на фиг. 10, обеспечивается сообщение первого участка 30а подключения и третьего участка 30с подключения во втором переключающем клапане 30 друг с другом, и отработанный воздух из воздушного цилиндра 100, как показано стрелкой D3, проходит в сторону третьего регулирующего клапана 38. Затем этот воздух выпускается из выпускного отверстия 48а для воздуха через третий регулирующий клапан 38. За счет дополнительного сокращения расхода отработанного воздуха по сравнению с регулятором 44 скорости третий регулирующий клапан 38 обеспечивает смещение поршня 106 с четвертой скоростью, которая ниже третьей скорости. Это позволяет снизить рабочую скорость поршня 106 на конце участка хода в процессе втягивания и, таким образом, ослабить удар по воздушному цилиндру 100.
Ниже приводится описание технических эффектов регулятора 12 расхода и приводного устройства 10 в соответствии с рассматриваемым вариантом осуществления, описанным выше.
Регулятор 12 расхода включает в себя первый переключающий клапан 20, выполненный с возможностью смещения из первого положения во второе положение под действием пилотного воздуха и предназначенный для обеспечения сообщения порта 104 со стороны штока в воздушном цилиндре 100 с первым каналом 14 в своем первом положении и сообщения порта 104 со стороны штока в воздушном цилиндре 100 с выпускным отверстием 48а для воздуха через первый регулирующий клапан 28 в своем втором положении, первый впускной канал 21, предназначенный для направления пилотного воздуха из второго канала 16 в первый переключающий клапан 20, и второй регулирующий клапан 26, установленный в первом впускном канале 21 и предназначенный для регулирования времени смещения первого переключающего клапана 20 за счет регулирования расхода пилотного воздуха.
В соответствии с описанной выше конструкцией пилотный воздух подается во второй регулирующий клапан 26 из второго канала 16, отличного от канала, снабженного первым регулирующим клапаном 28 и регулятором 42 скорости. Следовательно, на работу второго регулирующего клапана 26 не влияет степень открытия первого регулирующего клапана 28 и регулятор 42 скорости, и это позволяет облегчить процесс регулирования регулятора 12 расхода.
В регуляторе 12 расхода первый регулирующий клапан 28 может содержать дроссельный клапан, предназначенный для регулирования расхода воздуха, выпускаемого из порта 104 со стороны штока в воздушном цилиндре 100. Это позволяет снизить рабочую скорость (поршня) воздушного цилиндра 100 поблизости от конца участка хода и, таким образом, ослабить удар на конце участка хода.
Регулятор 12 расхода может дополнительно включать в себя второй переключающий клапан 30, выполненный с возможностью смещения из первого положения во второе положение под действием пилотного воздуха и предназначенный для обеспечения сообщения порта 102 со стороны головки в воздушном цилиндре 100 со вторым каналом 16 в своем первом положении и сообщения порта 102 со стороны головки в воздушном цилиндре 100 с выпускным отверстием 48а для воздуха через третий регулирующий клапан 38 в своем втором положении, второй впускной канал 31, предназначенный для направления пилотного воздуха из первого канала 14 во второй переключающий клапан 30, и четвертый регулирующий клапан 36, установленный во втором впускном канале 31 и предназначенный для регулирования времени смещения второго переключающего клапана 30 за счет регулирования расхода пилотного воздуха.
В соответствии с описанной выше конструкцией можно также постепенно изменять рабочую скорость на конце участка хода в процессе втягивания (поршневого штока) воздушного цилиндра 100.
В регуляторе 12 расхода третий регулирующий клапан 38 может содержать дроссельный клапан, сокращающий расход воздуха, выпускаемого из порта 102 со стороны головки в воздушном цилиндре 100. Это позволяет снижать рабочую скорость (поршня) поблизости от концов участка хода как в процессе работы (цилиндра), так и в процессе втягивания (поршня) и, таким образом, можно ослабить удар на концах участка хода.
В регуляторе 12 расхода каждый из первого переключающего клапана 20 и второго переключающего клапана 30 может смещаться из первого положения во второе положение в момент времени, когда давление пилотного воздуха достигает или превышает заданное значение. Возможность регулирования момента времени переключения с помощью второго регулирующего клапана 26 и четвертого регулирующего клапана 36 с измерением на входе облегчает процесс регулирования регулятора 12 расхода.
В регуляторе 12 расхода каждый из второго регулирующего клапана 26 и четвертого регулирующего клапана 36 может содержать регулируемый дроссельный клапан и может быть снабжен участком 113 со шкалой, указывающим степень открытия регулируемого дроссельного клапана. Это облегчает регулирование момента времени срабатывания второго регулирующего клапана 26 и четвертого регулирующего клапана 36.
В регуляторе 12 расхода каждый из первого регулирующего клапана 28 и третьего регулирующего клапана 38 может содержать регулируемый дроссельный клапан или фиксированный дроссельный клапан.
В регуляторе 12 расхода каждый из первого переключающего клапана 20 и второго переключающего клапана 30 может содержать золотниковый клапан. Это обеспечивает надежное переключение с использованием пилотного воздуха. Кроме того, можно обеспечить достаточные площади поперечных сечений каналов, так что воздушный цилиндр 100 может работать на высокой скорости.
Приводное устройство 10 воздушного цилиндра 100 в соответствии с рассматриваемым вариантом осуществления включает в себя регулятор 12 расхода, источник 46 подачи воздуха высокого давления, предназначенный для подачи воздуха высокого давления в воздушный цилиндр 100 через первый канал 14 или второй канал 16, и выпускное отверстие 48b для воздуха, предназначенное для выпуска воздуха из воздушного цилиндра 100 через первый канал 14 или второй канал 16. Таким образом, за счет регулятора 12 расхода процесс регулирования приводного устройства 10 можно упростить.
Приводное устройство 10 может дополнительно включать в себя клапан 40 переключения режимов работы, предназначенный для переключения между первым состоянием подключения, при котором первый канал 14 сообщается с источником 46 подачи воздуха высокого давления, а второй канал 16 сообщается с выпускным отверстием 48b для воздуха, и вторым состоянием подключения, при котором второй канал 16 сообщается с источником 46 подачи воздуха высокого давления, а первый канал 14 сообщается с выпускным отверстием 48b для воздуха.
Приводное устройство 10 может дополнительно включать в себя регулятор 42 (или 44) скорости, предназначенный для сокращения расхода воздуха в первом канале 14 и втором канале 16. Таким образом, регуляторы 42 и 44 скорости позволяют регулировать рабочую скорость воздушного цилиндра 100 во время нормального хода с опережением относительно первого регулирующего клапана 28 и третьего регулирующего клапана 38.
Выше приведено описание настоящего изобретения на примере предпочтительного варианта осуществления. Однако настоящее изобретение не ограничивается, в частности, описанным выше вариантом осуществления, и очевидно, что в него могут быть внесены различные изменения, не выходящим за пределы объема настоящего изобретения.