ПРЕЦИЗИОННЫЙ ЦИФРОВОЙ СЕРВОПРИВОД
PRECISION DIGITAL SERVO DRIVE

Изобретение относится к машиностроению, в частности к гидроприводам, имеющим фиксированные промежуточные положения, и может быть использовано в качестве исполнительного механизма в цифровых системах управления.
Известен двухотсчетный позиционный пневмопривод, содержащий основной пневмодвигатель грубого перемещения и дополнительный цифровой пневмодвигатель точного перемещения, связанные между собой и с выходным звеном, систему управления, включающую блоки управления пневмодвигателями, сравнивающее устройство, соединенное с входом блока управления основного пневмодвигателя, датчик обратной связи выходного звена, причем система управления снабжена пороговым устройством, установленным между сравнивающим устройством и блоком управления дополнительным цифровым пневмодвигателем, датчик обратной связи жестко связан с выходным звеном, а дополнительный цифровой пневмодвигатель установлен между основным пневмодвигателем и выходным звеном [Аналог - Авторское свидетельство СССР №1231283, опубл. 15.05.1986 г., МПК: F15B 11/12, F15B 9/00].
Недостатком указанного пневмопривода является конструктивная сложность, в частности наличие двух блоков управления, отличающихся законами управления из-за различия в природе аналоговых и цифровых управляющих сигналов. Кроме того, заявленная точность зависит от величины хода поршня нулевого разряда, уменьшение которого ограничено конструктивными и технологическими факторами.
Известен прецизионный цифровой сервопривод, содержащий разрядные цилиндры с поршнями, длины ходов которых связаны двоичным рядом чисел, и с полостями, подключенными к распределительному устройству, а также установленный последовательно разрядным цилиндрам вспомогательный цифровой привод, выполненный в виде последовательно установленных первых цилиндров, выполненных с длинами ходов, превышающими длины ходов соответствующих разрядных цилиндров на одинаковое число единиц длины, и вторых цилиндров, каждый из которых выполнен с длиной хода, равной произведению указанного числа единиц длины на число Фибоначчи, и с суммарным ходом, равным произведению указанного числа единиц длины на количество первых цилиндров [Прототип - Авторское свидетельство СССР №1779809, опубл. 07.12.1992, МПК: F15B 11/12].
Недостатком данного изобретения является то, что количество первых и вторых цилиндров вспомогательного цифрового привода избыточно, что увеличивает массу сервопривода.
Тем не менее такое техническое решение по совокупности существенных признаков наиболее близко к предполагаемому изобретению и принято в качестве прототипа.
Задачей данного изобретения является снижение избыточности количества первых и вторых цилиндров вспомогательного цифрового привода и снижение массы сервопривода.
Решение задачи достигается тем, что в прецизионном цифровом сервоприводе, содержащем разрядные цилиндры с поршнями, длины ходов которых связаны двоичным рядом чисел, и с полостями, подключенными к распределительному устройству, к клапану которого через один канал подводится давление от источника давления, а другой канал соединяет указанный клапан со сливом, причем клапан управляется входным сигналом через вход, полость, в которой размещен шток сервопривода, соединена с источником давления постоянно, а также установленный последовательно разрядным цилиндрам вспомогательный цифровой привод, выполненный в виде последовательно установленных первых и вторых цилиндров, согласно изобретению, первые цилиндры выполнены с поршнями, длины ходов которых связаны двоичным рядом чисел, и снабжены штоком, на котором установлено ведомое звено в виде поршня, размещенного в одном втором цилиндре, а другой второй цилиндр установлен последовательно разрядным цилиндрам с возможностью их перемещения, а диаметры вторых цилиндров определены соотношением:
где d - диаметр одного второго цилиндра,
D - диаметр другого второго цилиндра,
h - величина хода одного второго цилиндра,
Н - величина хода другого второго цилиндра, причем в другом втором цилиндре поршень выполнен свободно плавающим.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый сервопривод отличается новым исполнением первых вторых цилиндров и связей между ними, а именно тем, что:
- первые цилиндры выполнены с поршнями, длины ходов которых связаны двоичным рядом чисел, и снабжены штоком, на котором установлено ведомое звено в виде поршня, размещенного в одном втором цилиндре;
- выполнено два вторых цилиндра разных диаметров, а диаметры вторых цилиндров определяется соотношением
где d - диаметр одного второго цилиндра,
D - диаметр другого второго цилиндра;
h - величина хода одного второго цилиндра,
Н - величина хода другого второго цилиндра;
- другой второй цилиндр установлен последовательно разрядным цилиндрам с возможностью их перемещения, причем в другом втором цилиндре поршень выполнен свободно плавающим.
Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что цилиндры с указанными соотношениями ходов и соединенные последовательно проявляют новые свойства, что снижает избыточность количества первых и вторых цилиндров вспомогательного цифрового привода и снижает массу сервомеханизма.
перв
разряд
На чертеже представлено продольное сечение прецизионного цифрового сервопривода. Сервопривод содержит гильзы 12, 13, 14. В гильзе 12 размещены первые цилиндры 1 в количестве М. В гильзе 13 размещен один второй цилиндр 2, соединенный со штоком 3 первых цилиндров 1. В гильзе 14 размещен другой второй цилиндр 4 и разрядные цилиндры 5 в количестве М. Поршневые полости 16 и 17 вторых цилиндров соединены между собой и суммарный объем рабочего тела в этих полостях является постоянным. Диаметр d одного второго цилиндра 2 в поршневой полости 17 и диаметр D другого второго цилиндра 4 определены соотношением
2
2
DH=dh,
где h - величина хода одного второго цилиндра 2,
Н - величина хода другого второго цилиндра 4.
Полость 18 через канал 6 соединена с источником давления постоянно. В полости 18 размещен шток 7, который является выходным звеном сервопривода. В составе сервопривода имеется распределительное устройство 15, которым снабжены первые 1 и разрядные 5 цилиндры, содержащее клапаны 8. Давление к клапану 8 подводится от источника давления по каналу 9, а канал 10 соединяет указанный клапан со сливом. Клапан 8 управляется входным сигналом через вход 11.
Сервопривод работает следующим образом. При отсутствии сигналов управления на входах 11 клапаны 8 соединяют полости разрядных цилиндров 5 и полости первых цилиндров 1 вспомогательного привода со сливом, с магистралью давления эти полости подключаются по наличию сигнала управления на соответствующих входах 11. При этом в полость 18 через канал 6 подается давление, под действием которого полости разрядных цилиндров 5 смыкаются, шток 7 уходит во внутрь (влево на чертеже) гильзы 14. Далее сомкнутые разрядные цилиндры 5 передают движение поршню 4, размещенному в гильзе 14. Поршень цилиндра 4 сдвигается влево и через рабочее тело передает движение поршню другого второго цилиндра 2 в гильзе 13, который через шток 3 передает движение на первые цилиндры 1. В результате поршни всех цилиндров занимают нулевое положение. При включении сигнала управления на входе 11 хотя бы одного из клапанов 8 происходит подача давления от источника давления в полость соответствующего цилиндра. Выходной шток 7 выдвигается (вправо на чертеже). Выдвижение штока 7 при срабатывании разрядных цилиндров 5 и первых цилиндров вспомогательного привода отличается величиной перемещения. Это происходит за счет вторых цилиндров, которые редуцируют суммарный шаг первых цилиндров.
Таким образом, происходит снижение избыточности количества первых и вторых цилиндров вспомогательного цифрового привода и снижение массы сервопривода в целом.
Предлагаемый сервопривод является промышленно применимым, так как при изготовлении применяются известные материалы и технологии.