Управление пневмодвигателями

В структуре управления пневмоприводом (рис. 4.17) устройство управления пневмодвигателем играет роль преобразователя сигналов управления, посылаемых человеком, каким-либо внешним устройством, или управляющим автоматом, в пневматический сигнал, необходимый для работы пневмодвигателя.

Сигналы управления могут быть разными по форме: в форме механического перемещения, в форме электрического тока, в форме импульса давления воздуха и т. д.

Рис. 4.17. Структура управления пневмоприводом

Сигналы управления также могут иметь разную энергию и мощность. Как правило, это сигналы малой энергии и мощности. Устройство управления двигателями может иметь разную логику управления. Эта логика реализуется электропневмоавтоматикой – сочетанием пневматических, механических, электрических и электронных устройств, соединенных определенным образом. Все вышеперечисленное определяет большое разнообразие схем и конструкций устройств управления пневмодвигателями, однако в подавляющем большинстве из них в качестве основных элементов присутствуют распределители воздуха и дроссели. Распределители, в соответствии с сигналами управления, перераспределяют (коммутируют) потоки воздуха в каналах пневмопривода. С помощью дросселей регулируют пропускную способность каналов.

Рассмотрим, в качестве примера фрагмент типового устройства управления двухсторонним пневматическим цилиндром (рис. 4.18). Устройство изображено в двух состояниях: состояние I – управляющий сигнал F выключен, состояние II – управляющий сигнал включен.

Распределитель 4 имеет на корпусе пять присоединительных отверстий (5 портов, ходов, линий). Отверстие P – входное для сжатого воздуха. Отверстие A – выходное, нормально открытое. В исходном состоянии, когда нет управляющего сигнала, оно открыто для входящего в распределитель сжатого воздуха. Отверстие В – выходное, нормально закрытое для входящего воздуха. Отверстие R 1 – отверстие выхлопа, нормально открытое для выходящего воздуха. Отверстие R 2 – отверстие выхлопа, нормально закрытое для выходящего воздуха.

Отверстиями А и В распределитель через устройства 2 и 3 соединяется с пневмоцилиндром. Через отверстие Р в распределитель поступает сжатый воздух от источника сжатого воздуха. Отверстия R 1 и R 2 соединяются с атмосферой.

Рис. 4.18. Устройство управления двухсторонним
пневматическим цилиндром:

1 – двухсторонний пневматический цилиндр; 2, 3 – дроссели с обратным клапаном - добавить поток; 4 – распределитель золотникового типа; 5,6,7

Внутри корпуса находится золотник (переключатель) 5. Золотник представляет из себя цилиндр с канавками и элементами уплотнений (на рисунке не показаны). В исходном состоянии I золотник пружиной 6 переведен в крайнее левое положение. Воздух через отверстие Р и канавку в золотнике проходит в отверстие А, затем входит в устройство 2 – дроссель с обратным клапаном. Здесь сжатый воздух, преодолевая усилие пружины, открывает клапан 7 и свободно проходит в левую полость цилиндра 1, поршень цилиндра движется вправо. При этом воздух из правой полости цилиндра вытесняется поршнем в устройство 3. Здесь воздух вынужден проходить через узкую щель между иглой и седлом дросселя 8. Регулируя величину щели, можно изменять пропускную способность дросселя и расход воздуха через него. Пропорционально расходу будет меняться скорость движения поршня цилиндра, т. е. фактически дроссель выполняет функцию регулятора скорости пневмоцилиндра. Пройдя дроссель, воздух попадает в отверстие В распределителя и далее через канавку в золотнике и отверстие R2 свободно выходит в атмосферу. Для уменьшения шума на выходе воздуха из распределителя часто ставят глушитель (на рис. не показан).

В состоянии II с помощью управляющей силы F преодолевается усилие пружины 6, и золотник переводится в крайнее правое положение. Золотник переключает (коммутирует) потоки воздуха, как изображено на рисунке, в результате чего поршень цилиндра движется влево, а скорость движения регулируется дросселем устройства 2.

На пневматических схемах рассмотренное устройство управления изображается так, как показано на рисунке справа. Распределитель пятиходовой двухпозиционный (обозначается как распределитель 5/2 – 5 ходов-портов, 2 положения).

При выключении сигнала управления золотник всегда занимает определенное положение, в данном случае – крайнее левое положение; такой распределитель называют моностабильным. Управляющий сигнал в виде силы F прикладывается непосредственно к золотнику, т. е. данный распределитель имеет так называемое «прямое» управление. Сила F может создаваться рукой человека или каким-нибудь приводом – рычагом, толкателем, кулачком, штоком другого пневмоцилиндра и т. д. Часто в качестве привода используют электромагнит (рис. 4.19).

Рис. 4.19. Электромагнит, управляющий золотником:

1 – сердечник электромагнита; 2 – катушка; 3 – магнитопровод;
4 – распределитель

В этом случае управляющий сигнал, в виде импульса постоянного тока, поступает на катушку электромагнита. Электромагнит срабатывает и перемещает золотник. Для перемещения золотника требуется относительно большой ток. Поэтому, если управляющий сигнал вырабатывает контролер, то между контролером и электромагнитом включают усилитель постоянного тока.

В современной пневмоавтоматике усилитель управляющего сигнала в виде малогабаритного пилотного распределителя клапанного типа и управляющего пневмоцилиндра встраивают в основной распределитель (рис. 4.20). На рисунке распределитель изображен в состоянии, когда нет управляющего сигнала.

Рис. 4.20. Распределитель с пилотным управлением:

1 – электромагнит малой мощности; 2 – шток электромагнита; 3 – клапан;
4 – канал подачи сжатого воздуха; 5 – канал питания управляющего пневмоцилиндра; 6 – поршень управляющего пневмоцилиндра;
7 – золотник основного распределителя

На катушку малогабаритного электромагнита 1 непосредственно от контроллера подается управляющий импульс тока. Шток 2 электромагнита, перемещаясь вправо, открывает клапан 3, и воздух под давлением от порта Р по каналам 4 и 5 поступает в левую полость пневмоцилиндра управления. Поршень 6 перемещается вправо и перемещает золотник 7 основного распределителя. Таким образом, сила F определяется давлением сжатого воздуха и площадью поршня 6 и многократно превосходит силу, развиваемую электромагнитом. Так реализуется так называемое пилотное «непрямое» управление.

Вибропривод

Для перемещения небольших и совсем мелких предметов, лекарств в виде таблеток и капсул, гранул полимеров, кусков дробленой породы и множества других изделий и материалов широко используется привод, основанный на действии сил, возникающих при вибрации лотка, по которому движутся перемещаемые предметы. Вибрирующий лоток может перемещать предметы в горизонтальной плоскости или под небольшим углом вверх или вниз относительно горизонта. Один лоток может перемещать предметы, как правило, на расстояния не более метра. Последовательно составленные лотки могут перемещать предметы на многие метры. Лотки могут быть прямыми, а также могут быть свернуты по спирали. Спиральные лотки используются в вибробункерах и в накопителях с виброприводом (см. раздел 5.2).