Управление пневмоцилиндром по усилию

Кроме управления по перемещению (с помощью датчиков положения или концевых выключателей) и по времени (используя, например, клапаны выдержки времени) в пневмоавтоматике применяется еще управление по давлению. Его используют, например, когда нужно обеспечить отвод штока пневмоцилиндра только после достижения определенного усилия, или фиксировать промежуточные остановки штока без дополнительных датчиков положения при изъятии деталей из вертикального магазина.

Датчики и реле давления

Обычно такие задачи решаются с помощью дискретных датчиков (реле) давления с электрическим выходным сигналом. С помощью расчётов или экспериментально определяется нужное давление в цилиндре (которое пропорционально усилию, развивающему цилиндром), а затем в реле давления настраиваются соответствующие пороги срабатывания.

Сигналы с реле или датчиков давления заводятся на контроллер, который при срабатывании датчика переключает распределитель цилиндра на обратный ход.

Реле давления с пневматическим выходным сигналом

Однако существуют специфические реле давления с пневматическим выходным сигналом. В пневмоавтоматике такой датчик еще называют клапаном последовательности давления (или вакуума).

Принцип действия заключается в следующем. На подпружиненную мембрану или поршень с другой стороны поступает давление из точки измерения. Как только это давление достигает значения, при котором пружина сжимается, мембрана перемещается, открывая пилотный клапан, который воздухом переключает нормально закрытый 3/2-распределитель.

Внешний виде, конструкция и обозначение клапана последовательности давления

Применение клапана последовательности давления

Рассмотрим пример использования пневмореле давления.

На представленной схеме клапан последовательности давления 1V5 выполняет роль дублера концевого выключателя S2 выдвинутого положения штока цилиндра 1А1. Если этот выключатель выйдет из строя, сдвинется со своей позиции вправо или шток по какой-то причине остановится, не дойдя до места, сигнал на обратный ход подаст клапан 1V5, настроенный на давление 3 бара. Его вход подключен к поршневой полости цилиндра, а для предотвращения преждевременного срабатывания используется дросселирование на входе.

Кстати, с помощью дросселя с обратным клапаном 1V4 в данной схеме можно регулировать не только скорость выдвижения штока, но и время набора давления после остановки поршня, т.е. выдержку в выдвинутом положении. Для этого элемент «ИЛИ» 1V3 нужно заменить элементом «И». Тогда логика работы будет такой: обратный ход состоится только после полного выдвижения штока и набора в поршневой полости давления 3 бара. А время набора давления можно регулировать, правда, одновременно влияя на скорость выдвижения штока.

Применение клапана последовательности вакуума

Похожую конструкцию имеет и клапан последовательности вакуума. Только входной сигнал в канал 12 подается с той же стороны, где на мембрану действует регулируемая пружина, и отсутствует пилотный каскад – мембрана связана с 3/2-распределителем штоком. Фактически это преобразователь сигнала вакуума в сигнал избыточного давления. Диапазон настройки входного сигнала обычно равен –0,2… –0,95 бар, а входного 0,5…8 бар.

Внешний виде, конструкция и обозначение клапана последовательности вакуума

На рисунке ниже в качестве примера использования представлена часть схемы манипулятора с вакуумным захватом. При подаче сжатого воздуха на генератор (здесь с помощью пневмокнопки S0) внутри прижатых к объекту присосок V1 и V2 образуется вакуум. Как только он достигнет значения, гарантирующего надежного удержание объекта, на выходе 2 реле вакуума появится сигнал давления, по которому можно, например, начинать подъем и последующее перемещение вакуумного захвата вместе с объектом.

Конечно, и при управлении по давлению (вакууму) следует помнить, что на надежность работы системы также сильно влияют внешние факторы, особенно давление питания и настройки дросселей.

© По материалам книги "Проектирование и обслуживание пневматических систем", Сулига С.В. , 2021 г. согласно лицензионному договору с ООО "Би Энд Би Инжиниринг". Копирование запрещено.