пневматическое программное устройство

Формула изобретения

Пневматическое программное устройство, содержащее цилиндр, поршень со штоком, установленный в цилиндре с образованием поршневой и штоковой полостей, каждая из которых имеет подводящий канал, отличающееся тем, что в цилиндре вдоль его образующей выполнены отверстия, через каждое из которых штоковая полость сообщается с входом соответствующего струйного дискретного моностабильного элемента ИЛИ-НЕ, второй вход каждого дискретного моностабильного элемента ИЛИ-НЕ связан с устройством задания программы, а выход каждого из элементов ИЛИ-НЕ связан с соответствующим входом струйного дискретного моностабильного многовходового элемента ИЛИ, выход многовходового элемента ИЛИ связан с переключающим входом триггера с раздельными входами, выход триггера с раздельными входами, сигнал единичного уровня на котором устанавливается при поступлении сигнала единичного уровня с выхода элемента ИЛИ, соединен с подводящим каналом штоковой полости, а второй выход триггера с раздельными входами соединен с подводящим каналом поршневой полости, причем второй переключающий вход триггера с раздельными входами служит для подачи управляющего сигнала на выдвижение штока, а установочный вход триггера с раздельными входами служит для подачи сигнала на первоначальную установку устройства в исходное положение.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к техническим средствам автоматизации и может быть использовано в пневматических системах автоматического управления.

Известны пневматические программные устройства, в которых формирование управляющих сигналов (команд) производится с помощью программоносителя, выполненного в виде перфокарты и связанного со штоком цилиндра («Пневматика и гидравлика. Приводы и системы управления». Выпуск 6. Под ред. Е.В.Герц, М.: Машиностроение, 1979, с.168).

Известны устройства, в которых управляющие сигналы формируются с помощью ряда датчиков, установленных на перемещающемся органе и воздействующих, например, на неподвижный контакт (авторское свидетельство №1826637, кл. F15В 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. G05В 19/44, «Гидравлическое программное устройство», бюл. №17 от 01.01.72).

Недостатком этих устройств является их сложность.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по совокупности признаков является цилиндр с датчиком крайних положений поршня, содержащий цилиндр и поршень со штоком, установленный в цилиндре, с образованием поршневой и штоковой полостей, каждая из которых имеет подводящий канал (авторское свидетельство №1180565, кл. F15В 15/28, «Цилиндр с датчиком крайних положений поршня», бюл. №35 от 23.09.85).

Недостатком этого устройства является возможность получения информации только о крайних положениях поршня.

Техническим результатом предлагаемого технического решения является упрощение конструкции, повышение надежности и расширение функциональных возможностей устройства.

Указанный технический результат достигается тем, что в пневматическом программном устройстве, содержащем цилиндр и поршень со штоком, установленный в цилиндре, с образованием штоковой и поршневой полостей, каждая из которых имеет подводящий канал, в цилиндре вдоль его образующей выполнены отверстия, через каждое из которых штоковая полость сообщается с входом соответствующего струйного дискретного моностабильного элемента ИЛИ-НЕ, второй вход каждого дискретного моностабильного элемента ИЛИ-НЕ связан с устройством задания программы, а выход каждого из элементов ИЛИ-НЕ связан с соответствующим входом струйного дискретного моностабильного многовходового элемента ИЛИ, выход многовходового элемента ИЛИ связан с переключающим входом триггера с раздельными входами, выход триггера с раздельными входами, сигнал единичного уровня на котором устанавливается при поступлении сигнала единичного уровня с выхода элемента ИЛИ, соединен с подводящим каналом штоковой полости, а второй выход триггера с раздельными входами соединен с подводящим каналом поршневой полости, причем второй переключающий вход триггера с раздельными входами служит для подачи управляющего сигнала на выдвижение штока, а установочный вход триггера с раздельными входами служит для подачи сигнала на первоначальную установку устройства в исходное положение.

Введение в устройство струйных элементов с соответствующими связями повышает надежность и упрощает конструкцию, так как, во-первых, процесс управления осуществляется только при помощи струйных элементов, не имеющих подвижных частей, а во-вторых, в управлении не участвуют датчики положения, роль которых выполняют струйные логические моностабильные элементы ИЛИ-НЕ. Расширение функциональных возможностей обусловлено тем, что величину хода можно регулировать в широком диапазоне с дискретностью, ограниченной только конструктивными особенностями цилиндра и характеристиками струйных элементов ИЛИ-НЕ. В качестве элементной базы могут быть использованы, например, струйные элементы серии «ВОЛГА» (см. «Струйные логические элементы и устройства автоматического управления технологическим оборудованием». Отраслевой каталог. Под ред. Э.И.Чаплыгина, М.: ВНИИТЭМР, 1989).

На чертеже изображено пневматическое программное устройство.

Устройство включает в себя цилиндр 1, поршень 2 со штоком, установленный в цилиндре 1 с образованием штоковой полости 3 и поршневой полости 4. Поршневая полость 4 имеет подводящий канал 5, а штоковая полость 3 - подводящий канал 6. Подводящий канал 5 сообщается с выходом 7 триггера с раздельными входами 8, а подводящий канал 6 сообщается с выходом 9 триггера с раздельными входами 8. Вход 10 триггера с раздельными входами 8 связан с выходом 11 струйного дискретного многовходового элемента ИЛИ 12. Выходы струйных дискретных элементов ИЛИ-НЕ 13 связаны с входами элемента ИЛИ 12. Один из входов каждого элемента ИЛИ-НЕ 13 связан с устройством задания программы 14, а второй вход каждого элемента ИЛИ-НЕ 13 через соответствующее отверстие 15 сообщается со штоковой полостью 3 цилиндра 1. Вход 16 триггера с раздельными входами 8 служит для подачи управляющего сигнала на выдвижение штока, а установочный вход 17 триггера с раздельными входами 8 служит для подачи команды на первоначальную установку устройства (поршня) в исходное положение.

Пневматическое программное устройство работает следующим образом.

После подачи питающей среды (сжатого воздуха) к устройству на установочный вход 16 поступает кратковременный сигнал единичного уровня (сигнал установки), на выходе 9 триггера с раздельными входами 8 устанавливается сигнал единичного уровня, и по подводящему каналу 6 сжатый воздух поступает в штоковую полость 3. Если поршень не находился в исходном положении, произойдет втягивание штока. Одновременно на входах элементов ИЛИ-НЕ 13, соединенных со штоковой полостью 3 через отверстия 15, установятся сигналы единичного уровня. На входах элементов 13, связанных с устройством задания программы 14, также сигналы единичного уровня, за исключением входа элемента, соответствующего требуемой позиции останова при выдвижении штока. Допустим, требуется остановить поршень в i-позиции. В этом случае на вход соответствующего элемента ИЛИ-НЕ от устройства задания программы 14 поступает сигнал нулевого уровня, с помощью которого будет формироваться команда на останов в i-позиции.

Программирование позиции может производиться в ручном режиме, например, с помощью пневмотумблеров. В этом случае устройство задания программы 14 включает в себя набор пневмотумблеров (по одному на каждую позицию). Если в продолжение цикла требуется останавливать поршень со штоком 2 в разных позициях, устройство задания программы 14 может включать в себя, например, сдвигающий регистр, от которого в различных тактах на соответствующие элементы ИЛИ-НЕ 13 поступают сигналы нулевого уровня.

После подачи управляющего сигнала единичного уровня на вход 16 триггер с раздельными входами 8 переключится, на выходе 7 установится сигнал единичного уровня, а на выходе 9 - сигнал нулевого уровня. По подводящему каналу 5 сжатый воздух поступит в поршневую полость, и начнется выдвижение штока. Рабочая среда (воздух), вытесняемая поршнем, поступает на вход каждого из элементов ИЛИ-НЕ 13. Таким образом, при выдвижении штока на входе каждого из элементов 13, связанного со штоковой полостью 3, сохраняется сигнал единичного уровня.

При достижении поршнем i-позиции на входе соответствующего элемента ИЛИ-НЕ 13 появляется сигнал нулевого уровня и на выходе этого элемента сформируется сигнал единичного уровня (так как на втором входе этого элемента от устройства задания программы также поступает сигнал нулевого уровня). Этот сигнал поступает на вход элемента ИЛИ 12. Элемент 12 переключится, и на его выходе 11 появится сигнал единичного уровня, который поступит на вход 10 триггера со счетным входом 8. Триггер 8 переключится, на выходе 9 установится сигнал единичного уровня, а на выходе 7 - сигнал нулевого уровня. Сжатый воздух по подводящему каналу 6 поступит в штоковую полость, и начнется перемещение поршня со штоком в исходное положение.

После ухода поршня с i-позиции на входе соответствующего элемента ИЛИ-НЕ установится сигнал единичного уровня и на входе 10 триггера с раздельными входами 8 установится сигнал нулевого уровня. Устройство готово к повторному включению.

Пневматическое программное устройство обладает большими функциональными возможностями за счет широкого диапазона регулирования хода поршня. В процессе управления участвуют только струйные элементы. Исключение из процесса управления устройств с подвижными частями и датчиков положения упрощает конструкцию и повышает надежность пневматического программного устройства. Функцию датчиков положения в данном устройстве выполняют струйные дискретные моностабильные элементы ИЛИ-НЕ.