Пневматика и робототехника. О пневмо- и гидроавтоматике в мехатронике

1.4.3. Управление по технологическому параметру

(в функции давления)

Управление в функции давления в пневмо- и гидросистемах применяют в двух случаях: а) когда необходимый контроль начала технологической операции связан с достижением требуемого статического усилия от срабатывания пневмореле давления (РД); б) когда контроль хода цилиндров в функции пути невозможен или нецелесообразен – например, когда окончание хода нескольких одновременно срабатывающих цилиндров достаточно контролировать (см. п. 4.3.1 табл. 1 и гидравлический контур в схеме рис. 1) одним клапаном последовательности (в гидравлике – клапаном очерёдности). На рис. 7 показана простейшая схема с управлением в функции давления, аналогичная схеме на рис. 5а, в которой путевой пневмоклапан К

заменён на клапан последовательности КП. Задачей клапана КП является подача с его выхода к левому торцу воздухораспределителя Р сигнала об окончании рабочего хода цилиндра Ц. Принцип работы клапана последовательности объясняет график на рис. 7б.

Рис. 7. Управление по технологическому параметру – в функции давления: а) с примененением клапана последовательности, б) график изменения давления в штоковой pр и бесштоковой pх полостях пневмоцилиндра,

в) график последовательности работы элементов схемы и переключения клапана последовательности при остановке пневмоцилиндра.

В момент времени, соответствующий началу координат «0» графика, рабочее давление p

цилиндра равно атмосферному, а давление в холостой полости равно p

, то есть тому давлению, которое подведено к воздухораспределителю Р. С переключением воздухораспределителя Р влево (это возможно, так как его левый торец соединён через КП с атмосферой – его вертикальная стрелка смещена влево от линии питания сжатым воздухом к выходу в атмосферу). Значения величин давлений в полостях цилиндра быстро меняются, но поршень не может сдвинуться с места в течение времени t

(подготовительный период). Трогание с места начинается, когда давление p

станет больше давления p

на величину дельта p

. Во время t

хода цилиндра давление в холостой полости понижается на величину дельта p

p

. Когда шток поршня дойдёт до упора, давление в рабочей полости p

быстро начнёт возрастать до заданного технологического параметра p

, переходя значение p

, а давление в холостой полости падает до атмосферного.

Клапан последовательности имеет регулируемую пружину, настроенную на давление дельта p

, подводимое от контролируемой полости цилиндра. Пружина срабатывает на графике в промежутке дельта p

, чтобы избежать ложного сигнала. К клапану последовательности подводят подпор (питание) сжатого воздуха, и с той же стороны имеется выход в атмосферу, а со стороны регулируемой пружины подводят подпор от холостой полости цилиндра, где пока давление равно атмосферному. С линии, противоположной пружине, сделан вход от контролируемой рабочей полости цилиндра.

Параметр давления очень важен в контактной электросварке как технологический фактор, особенно в шовной (роликовой) сварке [как «роликовая» – вопреки стандарту, по которому в маркировке МР буква «Р» обозначает «рельефная» сварка, а не «роликовая», – более известная из-за рабочего инструмента – прижатых пневматически друг к другу вращающихся электродов-роликов]. Сварочный ток и вращение роликов должны включаться только тогда, когда в рабочей полости пневмоцилиндра их сжатия достигается соответствующее технологии давление (то есть усилие сжатия роликов) заданного значения.

В электросхеме сварочной шовной машины (МШ) предусмотрен электропневматический датчик – реле давления (РД – п. 4.4.1 табл. 1). Примером управления по технологическому параметру (по величине давления сжатого воздуха) может служить смешанная пневмосхема к приспособлению для продольной шовной сварки (с герметичным раздавливанием кромок вместо пайки) обечаек горловин топливных баков (рис. 8). Особенностями приспособления являются применение реле давления и горизонтальное расположение двухпоршневого пневмопривода (как на рис. 2б; см. также: Новиньков Н. Н., Бобринский Н. Ю. А. С. №336119 – Б. И. №14, 1972).

Рис. 8. Пример пневмосхемы управления в функции технологического

параметра (давления сжатого воздуха) при контактной шовной сварке с применением реле давления.

Работу этой смешанной пневмосхемы удобно проследить по графику последовательности её элементов (рис. 9). Рабочий-оператор укладывает обечайку 1 на призму 2 и запирает её шарнирно-рычажным фиксатором (не показан). Затем обеими руками нажимает на пневмокнопки К безопасного пульта пневмоуправления (Новиньков Н. Н. и др. А. С. №298 765. Б. И. №11, 1971) двумя зажимными цилиндрами Ц

. (Если оператор снимет хотя бы одну руку с кнопок К, цилиндры возвратятся в исходное положение.) Импульс сжатого воздуха от кнопок К переключает клапан К

(логический перехватчик «ИЛИ» – п. 6.3.2 табл. 1), проходит через нормально открытый клапан НЕ («стоп») и переключает дифференциальный воздухораспределитель Р

вправо. Цилиндры Ц

зажимают изделие, обеспечивая заданную нахлёстку (1—2 мм). Окончание хода цилиндров Ц

контролируется с двух сторон путевыми пневмоклапанами К

и К

, последовательно подключёнными к питанию сжатым воздухом от непереключённого электровоздухораспределителя ЭР

(п – приспособления). Когда оба цилиндра Ц

переключат путевые пневмоклапаны К

и К

, от них проходит пневматический сигнал «изделие зажато» (через непереключённый ЭР

). Оператор снимает руки с пневмокнопок К, так как теперь воздухораспределитель Р

автоматически удерживается перехватчиком «ИЛИ» (К

) в переключённом положении. Далее работа схемы управления переходит в автоматическую фазу. Тот же пневматический сигнал от К

через тройник 4 переключает влево воздухораспределитель Р

(большой торец которого через непереключённый ЭР

соединён с атмосферой). При этом поршень П

цилиндра Ц

перемещает ползун 3 с изделием 1 в позицию начала сварки, контролируемую электровыключателем ВК

(который заменяет в электросхеме машины МШП педаль её включения), – до упора в поршень П

(имеющего подпор сжатого воздуха от непереключённого путевого пневмоклапана Р

. От ВК

срабатывает электровоздухораспределитель ЭР