ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ

Полезная модель относится к электроуправляемым элементам пневмоавтоматики и может быть использована для управления промышленными пневматическими роботами.
Известен крановый распределитель [1], содержащий корпус с напорным, сливным и рабочими каналами, в котором размещен плоский поворотный золотник с коммутационными каналами, соединенный через ось с приводом, при этом с целью повышения надежности, распределитель снабжен самоустанавливающимся диском с кольцевой канавкой, размещенным с зазором в корпусе оппозитно золотнику, снабженному ответной канавкой, уплотнительным элементом и двумя упругими защитными кольцами, установленными в канавках. Недостаток [1] в том, что в устройстве отсутствуют элементы электроавтоматики, из-за чего распределитель не позволяет осуществлять программное управление (автоматизацию) режимом его работы. Недостаток существенно ограничивает область применения известного устройства [1].
Известен пневмораспределитель [2], содержащий корпус с распределительными каналами, два клапанных узла, каждый из которых выполнен в виде седла и мембраны, размещенной в корпусе с образованием полостей распределения и управления, по крайней мере один электромагнит, установленный в полости управления с возможностью взаимодействия с мембранами, причем каждый клапанный узел снабжен подпружиненной опорной втулкой, установленной соосно с седлом в полости распределения с возможностью взаимодействия с мембраной. Регулирование осуществляют ступенчато, дискретно.
Недостатком [2] является отсутствие возможности регулирования промежуточных (между ступенями управления) положений управляемых ими пневматических приводов. Недостаток существенно ограничивает область применения известного устройства [2].
Наиболее близким к заявленному техническому решению, прототипом, является дроссель [3], содержащий корпус с входным и выходным патрубками, в котором установлена с возможностью перемещения перфорированная дроссельная шайба, в корпусе коаксиально дроссельной шайбе установлен нагруженный пружиной стакан, на внутренней поверхности которого выполнен наклонный в сторону дна паз, а в шайбе выполнено центральное отверстие, в котором установлен подпружиненный толкатель с возможностью взаимодействия с пазом, причем стакан снабжен электромагнитным приводом. Устройство позволяет программно позиционировать рабочий орган пневмоприводов технологического оборудования или промышленных роботов.
Недостатком прототипа [3] является то, что он имеет недостаточную (низкую) точность позиционирования, неудовлетворительное быстродействие и большое энергопотребление во включенном состоянии - для удержания приводов в нужном положении. Указанный недостаток свойственен прототипу вследствие особенностей его конструктивного исполнения. Недостатки ограничивают область применения управляющего устройства [3].
Целью заявляемого решения является повышение точности, быстродействия и экономичности управления, обеспечение непрерывности и плавности управления, расширение области применения автоматизированных управляющих устройств.
Задачей, на решение которой направлено заявляемая полезная модель является устранение недостатков прототипа:
- повышение точности позиционирования в целом;
- повышение точности процесса управления пневматическим роботом за счет управляемого этапа переходного процесса при регулировании промежуточных положений приводов его исполнительных механизмов;
- увеличение быстродействия робота при работе в диапазоне между конечными положениями его приводов;
- возможность реализации плавности работы исполнительных механизмов робота. Плавность достигается не только за счет конструктивных особенностей, но и благодаря программе управления.
Сущность заявленной полезной модели заключается в том, что пневматический распределитель, состоящий из корпуса с напорным, рабочим и сливным каналами, поворотного золотника с коммутационным каналом необходимого профиля сечения, отличающийся тем, что в качестве привода применен электрический шаговый двигатель, вал которого соединен соосно с поворотным золотником шлицевым соединением, внутри корпуса установлен постоянный магнит кольцевой формы П-образного сечения, а в полость, образованную постоянным магнитом и цилиндрической поверхностью поворотного золотника, помещена магнитная жидкость, при этом, в кольцевую выточку поворотного золотника помещена цилиндрическая пружина сжатия, торцы которой контактируют с днищем кольцевой выточки поворотного золотника и с торцем дискообразного утолщения выходного вала привода, в выточку в днище торца корпуса помещена центрирующая подшипниковая опора, которая по своему внутреннему диаметру фиксируется центрирующим выступом поворотного золотника.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых изображено:
На Фиг. 1 приведена схема пневматического распределителя, где: 1 - электрический шаговый двигатель реверсивный, 2 - корпус пневматического распределителя, 3 - винтовое соединение, 4 - поворотный золотник, 5 - цилиндрическая пружина сжатия, 6 - дискообразное утолщение выходного вала, 7 - центрирующая подшипниковая опора, 8 - центрирующий выступ поворотного золотника, 9 - магнитная жидкость, 10 - постоянный магнит П-образный в поперечном сечении, 11 - упорная втулка, 12 - напорный канал, 13 - рабочий канал, 14 - сливной канал, 15 - коммутационный канал необходимого профиля сечения по длине, 16 - вход для подключения шагового двигателя к источнику питания и управляющему устройству, 17 - выходной вал электрического шагового двигателя, он имеет шлицевое исполнение и соединен со шлицевым отверстием в поворотном золотнике 4.
На Фиг. 2 показана детализация в сечении А-А, где: 12 - напорный канал, 13 - рабочий канал, 14 - сливной канал.
На Фиг. 3 показана детализация в сечении Б-Б, где: 15 - коммутационный канал необходимого профиля сечения по длине.
Сеть электропитания и сеть подачи управляющих сигналов в электрический шаговый двигатель 1 имеют входы 16 для подключения к источнику электропитания и к внешнему управляющему шаговым двигателем устройству (на фигурах не показаны).
Пневматический распределитель работает следующим образом. В исходном состоянии электрический шаговый двигатель 1 распределителя отключен, каналы 12, 13, 14 не сообщаются между собой. При подаче управляющих сигналов на входы 16 электрического шагового двигателя 1, от внешнего управляющего устройства, он приводит во вращение поворотный золотник 4. В соответствии с программой управления, вращение может осуществляться как по часовой, так и против часовой стрелки. Изменение положения поворотного золотника 4, приводит к изменению площади сечения коммутационного канала относительно напорного, рабочего или сливного каналов в зависимости от того какие в данный момент из каналов соединяет коммутационный канал 15, изменяя быстродействие и плавность хода рабочего органа робота. Поворотный золотник 4 может занимать крайние положения, соответствующие максимальному совмещению коммутационным каналом 15 каналов 12 с 13 и 13 с 14, а также возможна фиксация в промежуточных положениях, выраженная в несовмещении указанных каналов. При этом меняется скорость перемещения управляемого рабочего органа в соответствии с выбранным профилем сечения коммутирующего канала 15. Это и обеспечивает исполнение в расчетных пределах программных команд по быстродействию управляемого рабочего органа в расчетных пределах. Крайние положения поворотного золотника соответствуют минимальной и максимальной скорости перемещения управляемого рабочего органа. Для фиксации управляемого рабочего органа в промежуточном положении поворотный золотник должен быть установлен в положении, соответствующем, разъединению каналов 12 и 13.
При перемещении поворотного золотника с одного крайнего положения до другого имеются его положения, соответствующие минимальной (равной нулю) и максимальной скорости движения рабочего органа робота. Для проведения обратного хода рабочего органа робота необходимо соединить рабочий канал 13 со сливным каналом 14.
Поджатие пружиной 5 рабочего торца поворотного золотника 4 к днищу корпуса 2 распределителя обеспечивает уменьшение утечек воздуха из канала 15 в каналы 13 и 14, что увеличивает быстродействие и точность работы управляемого пневматическим распределителем рабочего органа робота.
Магнитная жидкость 9 и постоянный магнит 10 совместно обеспечивают магнитожидкостное уплотнение и, следовательно, герметичность внутренней полости устройства, что также увеличивает быстродействие и точность работы управляемого распределителем рабочего органа робота.
Центрирующая подшипниковая опора 7 снижает силы трения на цилиндрической поверхности поворотного золотника 4, что увеличивает быстродействие работы пневматического распределителя за счет обеспечения расчетного зазора между цилиндрическими поверхностями поворотного золотника 4 и корпуса распределителя 2.
Техническим результатом является повышение точности процесса управления пневматическим роботом за счет управляемого этапа переходного процесса при регулировании промежуточных положений приводов его исполнительных механизмов, увеличение быстродействия робота при работе в диапазоне между конечными положениями его приводов и возможность реализации плавности работы исполнительных механизмов робота.
Использованные источники
5
1. Патент РФ №2007627, МПК F15B 13/02. Приоритет от 11.05.1990. Опубликовано 15.02.1994. Описание патента.
5
2. Патент РФ №2016324, МПК F16K 11/24. Приоритет от 13.02.1991. Опубликовано 15.07.1994. Описание патента.
5
3. А.с. СССР SU №1110981, МПК F16K 47/04. Приоритет от 08.07.1983. Опубликовано 30.08.1984. Описание патента.