СТРУЙНОЕ УСТРОЙСТВО ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ ПРИВОДА ВОЗВРАТНО-ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ

Полезная модель относится к техническим средствам автоматизации и может быть использовано в пневматических системах автоматического управления.
Известны устройства, в которых управляющие сигналы на позиционирование исполнительного механизма, совершающего возвратно-поступательное движение, формируются с помощью ряда датчиков, установленных на перемещающемся органе, и воздействующих, например, на неподвижный контакт (Авторское свидетельство №1826637, кл. F15B 15/28, «Гидроцилиндр с индикацией положения», бюл. №20 от 20.07.95), или с помощью одного перемещающегося конечного выключателя, на который воздействуют упоры, предварительно установленные в заданных положениях (Авторское свидетельство №339907, кл. G05B 19/44, «Гидравлическое программное устройство», бюл. №17 от 01.01.72).
Известна струйная позиционная система числового управления, содержащая цилиндр с установленным в нем поршнем со штоком, причем шток жестко связан с базовой измерительной шкалой (программоносителем), которая, воздействуя на измерительный элемент (датчик типа «сопло - приемный канал»), формирует на выходе измерительного элемента управляющий сигнал («Пневматика и гидравлика. Приводы и системы управления». Выпуск 2. Под ред. Е.В. Герц, М.: Машиностроение, 1975, с. 159, рис. 2).
Все вышеперечисленные устройства является дискретными, то есть позволяют получать информацию только о некоторых положениях поршня, определяемых расположением датчиков, упоров или конфигурацией измерительной шкалы.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели по совокупности признаков является струйное устройство позиционирования привода возвратно-поступательного движения содержащее цилиндр с поршнем и штоком, жестко связанным с измерительной шкалой, которая воздействует на измерительный элемент, причем измерительный элемент выполнен в виде пневматического датчика, а измерительная шкала выполнена в виде наклонной планки, при этом выход пневматического датчика связан с входом управления струйного порогового устройства (Авторское свидетельство №2352973, кл. G05B 19/44, «Струйное устройство позиционирования привода возвратно-поступательного движения», опубликовано 20.04.09).
Недостатком данного устройства является то, что в некоторых случаях устройство не обеспечивает требуемую точность позиционирования.
Техническим результатом предлагаемого технического решения является повышение точности позиционирования.
Указанный технический результат достигается тем, что в струйном устройстве позиционирования привода возвратно-поступательного движения, содержащем цилиндр с установленным в нем поршнем со штоком, жестко связанным с базовой измерительной шкалой, которая воздействует на измерительный элемент, причем измерительный элемент выполнен в виде пневматического датчика, величина давления на выходе которого пропорциональна величине измерительного зазора между датчиком и измерительной шкалой, а измерительная шкала выполнена в виде поворотной планки, наклон которой устанавливается регулировочным винтом, при этом выход пневматического датчика связан с входом управления струйного порогового устройства, на выходе которого формируется управляющий сигнал на остановку поршня, а вход смещения этого струйного порогового устройства связан с выходом переменного дросселя для настройки позиции останова, дополнительно в устройстве позиционирования установлено второе струйное пороговое устройство, на выходе которого формируется сигнал на начало торможение поршня, причем вход управления второго струйного порогового устройства связан с выходом пневматического датчика, вход смещения второго струйного порогового устройства связан через переменный дроссель для регулирования тормозного пути с выходом переменного дросселя для настройки позиции останова, а выход второго струйного порогового устройства связан с каналом управления пневмоклапана, вход пневмоклапана связан с трубопроводом, по которому сжатый воздух подается в поршневую полость цилиндра, а выход пневмоклапана связан с входом переменного дросселя для регулирования скорости торможения, выход которого сообщается с атмосферой.
Установка второго струйного порогового устройства, пневмоклапана и переменного дросселя для регулирования тормозного пути с соответствующими связями, позволяет перейти на тормозную скорость («ползучую» скорость) в любом положении поршня. Установка на выходе пневмоклапана переменного дросселя для регулирования скорости торможения позволяет получить любую желаемую скорость торможения.
На фигуре изображено струйное устройство позиционирования привода возвратно-поступательного движения.
Устройство содержит цилиндр 1, в котором установлен поршень 2 со штоком 3. На штоке 3 закреплен кронштейн 4, на котором установлена поворотная планка 5. Один конец поворотной планки 5 закреплен на оси 6, другой - связан пружиной 7 с кронштейном 4. Между поворотной планкой 5 и пневматическим датчиком 8 формируется измерительный зазор s. Величина измерительного зазора s зависит от текущего положения поршня и угла наклона поворотной планки 5. Угол наклона устанавливается регулировочным винтом 9.
Выход пневматического датчика 8 связан с входом управления (т.е. входом, к которому подключен источник давления управления) струйного порогового устройства 10. На выходе струйного порогового устройства 10 формируется сигнал на остановку поршня. Выход пневматического датчика 8 связан также с входом управления струйного порогового устройства 11. На выходе струйного порогового устройства 11 формируется сигнал на торможение поршня. Вход смещения (т.е. вход, к которому подключен источник давления смещения) струйного порогового устройства 10 связан с выходом переменного дросселя 12. Дросселем 12 настраивается позиция останова. Выход переменного дросселя 12 через переменный дроссель 13 связан также со входом смещения струйного порогового устройства 11. Дросселем 13 регулируется величина тормозного пути.
Выход струйного порогового устройства 11 связан с каналом управления пневмоклапана 14. Вход пневмоклапана 14 связан с трубопроводом 15, по которому сжатый воздух подается в поршневую полость цилиндра 1, а выход пневмоклапана 14 связан с входом переменного дросселя 16. Дросселем 16 регулируется скорость торможения. Выход дросселя 16 сообщается с атмосферой.
В качестве пневматического датчика может быть использован, например, струйный кольцевой конечный выключатель типа СТ 135 («Струйные логические элементы и устройства автоматического управления технологическим оборудованием». Отраслевой каталог. Под ред. Э.И. Чаплыгина, М.: ВНИИТЭМР, 1989, стр. 23, рис. 56), а в качестве струйных пороговых устройств могут быть использованы, например, триггеры Шмитта (см. там же, стр. 27, рис. 67).
Струйное устройство позиционирования привода возвратно-поступательного движения работает следующим образом.
c1
c2
В зависимости от выбранного типа датчика, то есть от величины рабочего диапазона измерительного зазора, с помощью регулировочного винта 9 предварительно устанавливается угол наклона поворотной планки 5. С помощью переменного дросселя 12 устанавливается величина давления смещения p, соответствующая требуемой величине выдвижения штока 3 (т.е. требуемая позиция останова). С помощью переменного дросселя 13 устанавливается величина давления смещения р, соответствующая требуемой величине тормозного пути. С помощью переменного дросселя 16 устанавливается величина требуемой скорости торможения («ползучей» скорости).
у1
у2
у2
с2
в2
При выдвижении штока 3 величина измерительного зазора s между поворотной планкой 5 и пневматическим датчиком 8 уменьшается и на его выходе, а, следовательно, и на входах управления струйных пороговых устройств 10 и 11, давления р и р возрастают. Уровень давления переключения струйного порогового устройства торможения 11 меньше (за счет переменного дросселя 13), чем уровень давления переключения струйного порогового устройства останова 10. Поэтому, когда уровень давления р достигнет уровня давления переключения струйного порогового устройства 11, определяемого величиной давления смещения р, это пороговое устройство переключится первым. На его выходе установится давление р, которое поступит в канал управления пневмоклапана 14 и переключит его. Часть сжатого воздуха из трубопровода 15 через переменный дроссель 16 начнет поступать в атмосферу и шток 3 продолжит выдвижение с меньшей («ползучей») скоростью. Величина зазора s будет продолжать уменьшаться.
у1
с1
в1
После того, как уровень давления р достигнет уровня давления переключения струйного порогового устройства 10, определяемого величиной давления смещения р, это пороговое устройство переключается. На его выходе установится давление р, которое используется в качестве управляющего сигнала на остановку штока 3.
Струйное устройство позиционирования привода возвратно-поступательного движения позволяет формировать команды управления перехода на «ползучую» скорость и на останов при любом требуемом положении поршня. Повышение точности позиционирования достигается за счет того, что перед остановом шток движется с «ползучей» скоростью. Величина этой скорости, а также величина тормозного пути могут принимать любые значения в зависимости от предварительной настройки.