Система выбора контура текучей среды и способ выбора контура текучей среды - RU2777867C2
Код документа: RU2777867C2
Чертежи
Описание
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к системе выбора контура текучей среды (к системе выбора для гидравлических контуров) и способу выбора контура текучей среды (способу выбора для гидравлических контуров), например, для контуров текучей среды воздушных цилиндров.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Задачей устройства привода гидро(пневмо)цилиндра, описанного в выложенной заявке на патент Японии, опубликованной под №2018-054117, является сокращение времени, требуемого для возврата гидро(пневмо)цилиндра, в максимально возможной степени и экономия энергии за счет повторного использования давления выпуска для возврата гидро(пневмо)цилиндра, а также упрощение контура для возврата гидро(пневмо)цилиндр за счет повторного использования давления выпуска.
Для решения описанных выше проблем устройство привода гидро(пневмо)цилиндра, описанное в выложенной заявке на патент Японии, опубликованной под №2018-054117, включает в себя переключающий клапан, источник подачи воздуха с высоким давлением, выпускной порт и обратный клапан. Когда переключающий клапан находится в первом положении, камера цилиндра со стороны головки сообщается с источником подачи воздуха с высоким давлением, а камера цилиндра со сторон штока сообщается с выпускным портом. Когда переключающий клапан находится во втором положении, камера цилиндра со стороны головки сообщается с камерой цилиндра со сторон штока через обратный клапан и одновременно с выпускным портом.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Для реализации энергосберегающего контура текучей среды, который повторно использует отработанный воздух, такого как устройство привода гидро(пневмо)цилиндра, описанное в выложенной заявке на патент Японии, опубликованной под №2018-054117, размеры устройств должны быть выбраны надлежащим образом; в противном случае трудно выполнить требуемые условия и спецификации.
То есть производительность такого энергосберегающего контура текучей среды, который повторно использует отработанный воздух, может ухудшаться в зависимости от размеров различных устройств (клапанов регулирования текучей среды, трубопроводов, обратных клапанов, пилотных обратных клапанов, клапанов, глушителей шума, резервуаров и т.п.).
Настоящее изобретение было разработано с учетом вышеуказанных обстоятельств, и его задачей является создание системы выбора контура текучей среды и способа выбора контура текучей среды, позволяющих выбирать подходящие размеры блоков привода, используемых в энергосберегающем контуре текучей среды, который повторно использует отработанный воздух.
[1] В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения система выбора контура текучей среды для контура текучей среды, включающего в себя по меньшей мере цилиндр и множество устройств, соединенных с цилиндром, содержит:
блок выбора цилиндра, предназначенный для выбора цилиндра;
базу данных, включающую в себя информацию о комбинациях множества устройств, зарегистрированных предварительно по меньшей мере в порядке размера;
блок выбора комбинации, предназначенный для считывания информации о комбинациях множества устройств из базы данных в порядке размера, чтобы выбрать устройства; и
блок повторного выбора, предназначенный для повторного выбора устройств более больших размеров в случае, когда время хода, полученное в результате моделирования, выполненного с использованием части устройств, выбранных блоком выбора комбинации, превышает предварительно заданное максимальное время хода, или в случае, когда давление после процесса возврата, полученное в результате моделирования, меньше или равно минимальному рабочему давлению.
[2] В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения система выбора контура текучей среды для контура текучей среды, включающего в себя по меньшей мере цилиндр и множество устройств, соединенных с цилиндром содержит:
блок выбора цилиндра, предназначенный для выбора цилиндра;
базу данных, включающую в себя информацию о комбинациях множества устройств, зарегистрированных предварительно по меньшей мере в порядке размера;
блок выбора комбинации, предназначенный для считывания информации о комбинациях множества устройств из базы данных в порядке размера, чтобы выбрать устройства;
первый блок повторного выбора, предназначенный для повторного выбора устройств более больших размеров в случае, когда, время хода, полученное в результате моделирования, выполненного с использованием части устройств, выбранных блоком выбора комбинации, превышает предварительно заданное максимальное время хода, или в случае, когда давление после процесса возврата, полученное в результате моделирования, меньше или равно минимальному рабочему давлению; и
второй блок повторного выбора, предназначенный для повторного выбора устройств более больших размеров в случае, когда время хода, полученное в результате моделирования, выполненного с использованием всех выбранных устройств, превышает предварительно заданное максимальное время хода, или в случае, когда давление после процесса возврата, полученное с использованием устройств, выбранных в настоящее время, превышает или равно давлению после процесса возврата, полученному с использованием предварительно выбранных устройств.
[3] В соответствии с третьим аспектом настоящего изобретения способ выбора контура текучей среды для контура текучей среды, включающего в себя по меньшей мере цилиндр и множество устройств, соединенных с цилиндром, содержит:
этап выбора цилиндра, состоящий в выборе цилиндра;
этап выбора комбинации, состоящий в считывании информации о комбинациях множества устройств в порядке размера из базы данных, включающей в себя информацию о комбинациях множества устройств, зарегистрированных предварительно по меньшей мере в порядке размера, чтобы выбрать устройства; и
этап повторного выбора, состоящий в повторном выборе устройств более больших размеров в случае, когда время хода, полученное в результате моделирования, выполненного с использованием части устройств, выбранных на этапе выбора комбинации, превышает предварительно заданное максимальное время хода, или в случае, когда давление после процесса возврата, полученное в результате моделирования, меньше или равно минимальному рабочему давлению.
[4] В соответствии с четвертым аспектом настоящего изобретения способ выбора контура текучей среды для контура текучей среды, включающего в себя по меньшей мере цилиндр и множество устройств, соединенных с цилиндром содержит:
этап выбора цилиндра, состоящий в выборе цилиндра;
этап выбора комбинации, состоящий в считывании информации о комбинациях множества устройств в порядке размера из базы данных, включающей в себя информацию о комбинациях множества устройств, зарегистрированных предварительно по меньшей мере в порядке размера, чтобы выбрать устройства;
первый этап повторного выбора, состоящий в повторном выборе устройств более больших размеров в случае, когда время хода, полученное в результате моделирования, выполненного с использованием части устройств, выбранных на этапе выбора комбинации, превышает предварительно заданное максимальное время хода, или в случае, когда давление после процесса возврата, полученное в результате моделирования, меньше или равно минимальному рабочему давлению; и
второй этап повторного выбора, состоящий в повторном выборе устройств более больших размеров в случае, когда время хода, полученное в результате моделирования, выполненного с использованием всех выбранных устройств, превышает предварительно заданное максимальное время хода, или в случае, когда давление после процесса возврата, полученное с использованием устройств, выбранных в настоящее время, превышает или равно давлению после процесса возврата, полученному с использованием предварительно выбранных устройств.
В соответствии с настоящим изобретением размеры блоков привода, используемых в энергосберегающем контуре текучей среды, который повторно использует отработанный воздух, могут быть выбраны надлежащим образом.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1А - принципиальная схема контура, когда клапан первого контура текучей среды находится в первом состоянии, а
Фиг. 1 В иллюстрирует состояние первого контура текучей среды во время процесса привода;
Фиг. 2А - принципиальная схема контура, когда клапан первого контура текучей среды находится во втором состоянии, а
Фиг. 2 В иллюстрирует состояние первого контура текучей среды во время процесса возврата;
Фиг. 3 - внешний вид в перспективе примера цилиндра;
Фиг. 4А - принципиальная схема контура, когда клапан второго контура текучей среды находится в первом состоянии, а
Фиг. 4 В иллюстрирует состояние второго контура текучей среды во время процесса привода;
Фиг. 5А - принципиальная схема контура, когда клапан второго контура текучей среды находится во втором состоянии, а
Фиг. 5 В иллюстрирует состояние второго контура текучей среды во время процесса возврата;
Фиг. 6 - блок-схема, иллюстрирующая структуру системы выбора контура текучей среды в соответствии с вариантом осуществления;
Фиг. 7А - примерная схема строения базы данных по цилиндрам,
Фиг. 7 В - примерная схема строения базы данных по трубопроводам, а
Фиг. 7С - примерная схема строения базы данных по резервуарам;
Фиг. 8А - примерная схема строения базы данных по клапанам регулирования скорости,
фиг. 8 В - примерная схема строения базы данных по обратным клапанам,
Фиг.8C - примерная схема строения базы данных по клапанам, а
Фиг. 8D - примерная схема строения базы данных по глушителям шума;
Фиг. 9 - примерная схема строения базы данных по комбинациям устройств;
Фиг. 10 - примерная схема строения второй базы данных по комбинациям устройств;
Фиг. 11А - физическая модель системы привода цилиндра,
Фиг. 11 В - основные уравнения для дросселя, а
Фиг. 11С - основные уравнения для цилиндра;
Фиг. 12А - модель трубопровода, используемая для расчета характеристик,
Фиг. 12 В - основные уравнения для трубопровода,
Фиг. 12С - дискретная модель трубопровода для i-го элемента, который является одним из n элементов, полученных посредством разделения трубопровода на n элементов, а
Фиг. 12D - основные уравнения для i-го элемента дискретной модели трубопровода;
Фиг. 13 - символы и нижние индексы основных уравнений, показанных на фиг. 11А-11С и 12A-12D;
Фиг. 14 - график, иллюстрирующий результат примерного расчета на основе моделирования в блоке вычисления характеристик;
Фиг. 15 - блок-схема (1), иллюстрирующая операции обработки в системе выбора;
Фиг. 16 - график, иллюстрирующий время хода в процессе привода и давление после возврата, полученные с использованием устройств с номерами комбинаций от 1 до 18;
Фиг. 17 - блок-схема (2), иллюстрирующая операции обработки в системе выбора;
Фиг. 18 - график, иллюстрирующий время хода в процессе привода и давление после возврата, полученные с использованием устройств с номерами комбинаций от 18 до 21; и
Фиг. 19 - блок-схема (3), иллюстрирующая операции обработки в системе выбора.
ОПИСАНИЕ ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Ниже со ссылками на прилагаемые чертежи приводится подробное описание предпочтительного варианта осуществления системы выбора контура текучей среды и способа выбора контура текучей среды в соответствии с настоящим изобретением.
Со ссылками на фиг. 1А-19 приводится описание системы выбора контура текучей среды (именуемой ниже как "система 100 выбора") в соответствии с рассматриваемым вариантом осуществления.
Система 100 выбора выбирает размеры блоков привода, которые используются в энергосберегающем контуре текучей среды, который повторно использует отработанный воздух, на основе данных по размерам цилиндров, трубопроводов, устройств и т.п., хранимых в различных базах данных.
Ниже со ссылками на 1А-5 В приводится описание примеров энергосберегающего контура текучей среды, который повторно использует отработанный воздух и служит объектом выбора.
Как показано на фиг. 1А, первый контур 10А текучей среды включает в себя первый трубопровод 12а (В), второй трубопровод 12b (А) и клапан 16 (Н).
Цилиндр 30 включает в себя гильзу 32 цилиндра, крышку 34 головки и крышку 36 штока, как показано на фиг. 3, и поршень 38, поршневой шток 40 и другие элементы конструкции, как показано на фиг. 1А. Первый торец гильзы 32 цилиндра закрыт крышкой 36 штока, а второй торец гильзы 32 цилиндра закрыт крышкой 34 головки Поршень 38 (см. фиг. 1А) установлен внутри гильзы 32 цилиндра с возможностью возвратно-поступательного перемещения. Как показано на фиг. 1А, внутреннее пространство гильзы 32 цилиндра разбито, например, на первую воздушную камеру 42а, сформированную между поршнем 38 и крышкой 36 штока, и вторую воздушную камеру 42b, сформированную между поршнем 38 и крышкой 34 головки.
Поршневой шток 40, соединенный с поршнем 38, проходит через первую воздушную камеру 42а, а конец поршневого штока 40 выходит наружу через крышку 36 штока. Цилиндр 30 выполняет такую работу, как позиционирование обрабатываемых деталей (непоказанных) при выталкивании поршневого штока 40 (при выдвижении поршневого штока 40), и не выполняет никакой работы при втягивании поршневого штока 40.
Первый трубопровод 12а (В) расположен между первой воздушной камерой 42а цилиндра 30 и клапаном 16 (Н). Второй трубопровод 12b (А) расположен между второй воздушной камерой 42b цилиндра 30 и клапаном 16 (Н).
В определенных точках на втором трубопроводе 12b (А) установлены два клапана регулирования скорости (первый клапан 50а (F) регулирования скорости и второй клапан 50b (G) регулирования скорости). Первый клапан 50а (F) регулирования скорости представляет собой регулируемый дроссельный клапан так называемого дозирующего типа и позволяет осуществлять ручное регулирование расхода воздуха, выпускаемого из второй воздушной камеры 42b. В то же время второй клапан 50b (G) регулирования скорости представляет собой регулируемый дроссельный клапан так называемого дозирующего типа и позволяет осуществлять ручное регулирование расхода воздуха, подаваемого во вторую воздушную камеру 42b. Для воздуха, накопленного во второй воздушной камере 42b, отношение количества воздуха, подаваемого в первую воздушную камеру 42а, к количеству воздуха, выпускаемого наружу, может регулироваться посредством приведения в действие первого клапана 50а (F) регулирования скорости.
Первый клапан 50а (F) регулирования скорости включает в себя первый обратный клапан 52а и первый дроссельный клапан 54а, соединенные параллельно. Первый обратный клапан 52а позволяет воздуху проходить в сторону второй воздушной камеры 42b цилиндра 30 через клапан 16 (Н), но блокирует воздух, выходящий из второй воздушной камеры 42b цилиндра 30 в сторону клапана 16 (Н). Первый дроссельный клапан 54а регулирует расход воздуха, выходящего из второй воздушной камеры 42b цилиндра 30 в сторону клапана 16 (Н).
Второй клапан 50b регулирования скорости включает в себя второй обратный клапан 52b и второй дроссельный клапан 54b, соединенные параллельно. Второй обратный клапан 52b позволяет воздуху выходить из второй воздушной камеры 42b цилиндра 30 в сторону клапана 16 (Н), но блокирует воздух, проходящий в сторону второй воздушной камеры 42b цилиндра 30 через клапан 16 (Н). Второй дроссельный клапан 54b регулирует расход воздуха, проходящего в сторону второй воздушной камеры 42b цилиндра 30 через клапан 16 (Н).
В первом контуре 10А текучей среды третий обратный клапан 52 с (Е) соединен с точкой на втором трубопроводе 12b (А) между цилиндром 30 и первым клапаном 50а (F) регулирования скорости. Третий обратный клапан 52 с (Е) позволяет воздуху выходить из второго трубопровода 12b (А) в сторону клапана 16 (Н), но блокирует воздух, выходящий из клапана 16 (Н) в сторону второго трубопровод 12b (А).
В то же время клапан 16 (Н) выполнен как двухпозиционный соленоидный клапан с пятью портами, имеющий порты с первого порта 60а по пятый порт 60е и переключаемый между первым положением и вторым положением. Первый порт 60а соединен с первым трубопроводом 12а (В). Второй порт 60b соединен со вторым трубопроводом 12b (А). Третий порт 60 с соединен с источником 62 подачи воздуха. Четвертый порт 60d соединен с выпускным портом 64 с прикрепленным к нему глушителем 63 (I) шума. Пятый порт 60е соединен с третьим обратным клапаном 52 с (Е), описанным выше. Кроме того, первый порт 60а соединен с четвертым портом 60d, а второй порт 60b соединен с третьим портом 60 с. Третий трубопровод 12 с (С), проходящий от третьего обратного клапана 52 с (Е) до пятого порта 60е клапана 16 (Н), работает как один накопитель воздуха.
Как показано на фиг. 1А, когда клапан 16 (Н) находится в первом положении, первый порт 60а соединен с четвертым портом 60d, а второй порт 60b соединен с третьим портом 60 с. В то же время, как показано на фиг. 2А, когда клапан 16 (Н) находится во втором положении, первый порт 60а соединен с пятым портом 60е, а второй порт 60b соединен с четвертым портом 60d.
Клапан 16 (Н) удерживается во втором положении за счет смещающего усилия пружины, когда питание на него не подается, и переключается из второго положения в первое положение, когда на него подается питание. Питание на клапан 16 (Н) подается в ответ на команду подачи питания (включения подачи питания), поступающую на клапан 16 (Н) от PLC (программируемого логического контроллера; непоказанного), который является устройством более высокого уровня, а в ответ на команду прекращения подачи питания (отключения питания) подача питания прекращается.
Клапан 16 (Н) находится в первом положении в процессе привода цилиндра 30, при котором поршневой шток 40 выдвигается, и находится во втором положении в процессе возврата цилиндра 30, при котором поршневой шток 40 втягивается.
В точке на первом трубопроводе 12а (В) установлен резервуар 68 (D). Резервуар 68 (D) имеет большой объем, чтобы работать как воздушный резервуар, который накапливает воздух.
На фиг. 1А-2 В представлены принципиальные схемы первого гидравлического контура 10А. Некоторые каналы потока, проходящие внутри цилиндра 30, для удобства показаны как проходящие снаружи от цилиндра 30.
На практике участок, очерченный штрихпунктирной линией на фиг. 1А, то есть часть второго трубопровода 12b (А), включающая в себя третий обратный клапан 52 с (Е), и часть первого трубопровода 12а (В), включающая в себя резервуар 68 (D), встроены в цилиндр 30.
Кроме того, например, первый трубопровод 12а (В) на участке, очерченном штрихпунктирной линией на фиг. 1А, проходит, как показано на фиг. 3, через крышку 36 штока, гильзу 32 цилиндра и крышку 34 головки. Часть участка, расположенная внутри гильзы 32 цилиндра, соответствует резервуару 68 (D). Например, гильза 32 цилиндра может иметь двухслойную конструкцию, включающую в себя внутреннюю гильзу и внешнюю гильзу, чтобы пространство между внутренней и внешней гильзами служило в качестве резервуара 68 (D).
Первый гидравлический контур 10А имеет в основном описанную выше конструкцию. Ниже со ссылками на фиг. 1А-2 В приводится описание работы этого контура. Состояние, при котором, как показано на фиг. 1А, клапан 16 (Н) находится в первом положении, а поршневой шток 40 - в наиболее втянутом положении, считается исходным состоянием.
Сначала, как показано на фиг. 1А и 1 В, в процессе привода в исходном состоянии воздух из источника 62 подачи воздуха подается во вторую воздушную камеру 42b через второй трубопровод 12b (А). Это приводит к тому, что воздух внутри первой воздушной камеры 42а выпускается из выпускного порта 64 наружу через первый трубопровод 12а (В). При этом воздух проходит через второй клапан 50b (G) регулирования скорости, в котором расход регулируется вторым дроссельным клапаном 54b, а затем подается во вторую воздушную камеру 42b через первый обратный клапан 52а первого клапана 50а (F) регулирования скорости. Воздух из источника 62 подачи воздуха также подается из второго трубопровода 12b (А) в третий трубопровод 12 с (С) через третий обратный клапан 52 с (Е).
Это приводит к тому, что давление во второй воздушной камере 42b начинает повышаться, а давление в первой воздушной камере 42а начинает понижаться. Когда давление во второй воздушной камере 42b становится выше, чем давление в первой воздушной камере 42а на величину, позволяющую преодолеть сопротивление статического трения поршня 38, поршневой шток 40 начинает перемещаться в направлении выталкивания. При этом, как показано на фиг. 1 В, поршневой шток 40 перемещается в положение максимального выдвижения и удерживается в этом положении с большим тяговым усилием.
После выдвижения поршневого штока 40 и выполнения такой работы, как позиционирование обрабатываемой детали, как показано на фиг. 2А и 2 В, клапан 16 (Н) переключается из первого положения во второе положение. То есть начинается процесс возврата поршневого штока 40.
В процессе возврата часть воздуха, накопленного во второй воздушной камере 42b, проходит через третий обратный клапан 52 с (Е) в сторону первой воздушной камеры 42а. В то же время другая часть воздуха, накопленного во второй воздушной камере 42b, выпускается из выпускного порта 64 через первый клапан 50а (F) регулирования скорости, второй клапан 50b (G) регулирования скорости и клапан 16 (Н). При этом воздух проходит через первый клапан 50а (F) регулирования скорости, в котором расход регулируется первым дроссельным клапаном 54а, а затем проходит в сторону переключающего клапана 16 (Н) через второй обратный клапан 52b второго клапана 50b (G) регулирования скорости.
В то же время воздух, подаваемый в сторону первой воздушной камеры 42а, накапливается в основном в резервуаре 68 (D). Это объясняется тем, что перед началом втягивания поршневого штока 40 в области, где воздух может находиться между третьим обратным клапаном 52 с (Е) и первой воздушной камерой 42а и которая включает в себя первую воздушную камеру 42а и трубопроводы, резервуар 68 (D) занимает наибольшее пространство.
Затем давление воздуха во второй воздушной камере 42b понижается, а давление воздуха в первой воздушной камере 42а повышается. Когда давление воздуха в первой воздушной камере 42а становится выше, чем давление воздуха во второй воздушной камере 42b на предварительно заданную величину или выше, начинается втягивание поршневого штока 40. При этом первый гидравлический контур 10А возвращается в свое исходное состояние, при котором поршневой шток 40 находится в наиболее втянутом положении.
Как показано на фиг. 4А, второй контур 10 В текучей среды имеет по существу такую же конструкцию, как и конструкция первого контура 10А текучей среды, описанного выше, за исключением того, что третий трубопровод 12 с (С) расположен между точкой M1 на первом трубопроводе 12а (В) и точкой М2 на втором трубопроводе 12b (А).
То есть во втором контуре 10 В текучей среды третий трубопровод 12 с (С: байпасный канал) ответвляется от точки на первом трубопроводе 12а (В), а третий трубопровод 12 с (С) соединяется со вторым трубопроводом 12b (А) в точке на втором трубопроводе 12b (А). То есть третий трубопровод (С) расположен между точкой M1 на первом трубопроводе 12а (В) и точкой М2 на втором трубопроводе 12b (А).
Третий трубопровод 12 с (С) снабжен четвертым обратным клапаном 52d (Е), установленным рядом с точкой М2 на втором трубопроводе 12b (Е), и пилотным обратным клапаном 56 (Е), установленным рядом с точкой M1 на первом трубопроводе 12а (В). Четвертый обратный клапан 52d (Е) позволяет воздуху проходить из второй воздушной камеры 42b в сторону первой воздушной камеры 42а, но блокирует воздух, проходящий из первой воздушной камеры 42а в сторону второй воздушной камеры 42b.
Пилотный обратный клапан 56 (Е) позволяет воздуху проходить из первой воздушной камеры 42а в сторону второй воздушной камеры 42b. Кроме того, пилотный обратный клапан 56 (Е) блокирует воздух, проходящий из второй воздушной камеры 42b в сторону первой воздушной камеры 42а, когда не действует пилотное давление, равное или превышающее заданное давление, но позволяет воздуху проходить из второй воздушной камеры 42b в сторону первой воздушной камеры 42а, когда действует пилотное давление, равное или превышающее заданное давление. Другими словами, в отсутствие действия пилотного давления пилотный обратный клапан 56 (Е) работает в качестве обратного клапана и позволяет воздуху проходить из первой воздушной камеры 42а в сторону второй воздушной камеры 42b, но блокирует воздух, проходящий из второй воздушной камеры 42b в сторону первой воздушной камеры 42а. В случае действия пилотного давления пилотный обратный клапан 56 (Е) в качестве обратного клапана не работает и позволяет воздуху проходить в любом направлении.
Пятый обратный клапан 52е (Е) установлен в точке на первом трубопроводе 12а (В) между точкой Ml на первом трубопроводе 12а (В) и переключающим клапаном 16 (Н). Пятый обратный клапан 52е (Е) позволяет воздуху проходить из точки M1 на первом трубопроводе 12а (В) в сторону переключающего клапана 16, но блокирует прохождение воздуха из переключающего клапана 16 (Н) в сторону точки Ml на первом трубопроводе 12а (В). В точке между пятым обратным клапаном 52е (Е) и переключающим клапаном 16 (Н) расположен пилотный канал 58, ответвляющийся от первого трубопровода 12а (В) и соединяющийся с пилотным обратным клапаном 56 (Е).
Клапан 16 (Н) во втором гидравлическом контуре 10 В также выполнен в виде двухпозиционного соленоидного клапана с пятью портами - с первого порта 60а по пятый порт 60е, переключаемого между первым положением и вторым положением. Первый порт 60а соединен с первым трубопроводом 12а (В). Второй порт 60b соединен со вторым трубопроводом 12b (А).
Третий порт 60 с соединен с первым выпускным портом 64а, к которому прикреплен первый глушитель 63а (I) шума. Четвертый порт 60d соединен с источником 62 подачи воздуха. Пятый порт 60е соединен со вторым выпускным портом 64b, к которому прикреплен второй глушитель 63b (I) шума.
Участок, очерченный штрихпунктирной линией на фиг. 4A, то есть резервуар 68 (D), третий трубопровод 12 с (С: байпасный канал), включающий в себя четвертый обратный клапан 52d (Е) и пилотный обратный клапан 56 (Е), участок первого трубопровода 12а (В), включающий в себя пятый обратный клапан 52е (Е), участок второго трубопровода 12b (А) и байпасный канал 58, встроены в цилиндр 30.
Второй гидравлический контур 10 В имеет в основном описанную выше конструкцию. Ниже со ссылками на фиг. 4А-5 В приводится описание работы этого контура. Состояние, при котором, как показано на фиг. 4А, клапан 16 (Н) находится в первом положении, а поршневой шток 40 - в наиболее втянутом положении, считается исходным состоянием.
Сначала, как показано на фиг. 4А и 4В, в процессе привода в исходном состоянии воздух из источника 62 подачи воздуха подается во вторую воздушную камеру 42b через второй трубопровод 12b (А). Это приводит к тому, что воздух внутри первой воздушной камеры 42а выпускается из второго выпускного порта 64b наружу через первый трубопровод 12а (В). При этом воздух проходит через второй клапан 50b (G) регулирования скорости, в котором расход регулируется вторым дроссельным клапаном 54b, а затем подается во вторую воздушную камеру 42b через первый обратный клапан 52а первого клапана 50а (F) регулирования скорости.
Это приводит к тому, что давление во второй воздушной камере 42b начинает повышаться, а давление в первой воздушной камере 42а начинает понижаться. Когда давление во второй воздушной камере 42b становится выше, чем давление в первой воздушной камере 42а на величину, позволяющую преодолеть сопротивление статического трения поршня 38, поршневой шток 40 начинает перемещаться в направлении выталкивания. При этом, как показано на фиг. 4 В, поршневой шток 40 перемещается в положение максимального выдвижения и удерживается в этом положении с большим тяговым усилием.
После выдвижения поршневого штока 40 и выполнения такой работы, как позиционирование обрабатываемой детали, как показано на фиг. 5А, клапан 16 (Н) переключается из первого положения во второе положение. То есть начинается процесс возврата поршневого штока 40.
В процессе возврата воздух из источника 62 подачи воздуха проходит на участок первого трубопровода 12а (В) между пятым обратным клапаном 52е (Е) и переключающим клапаном 16 (Н). Так как пятый обратный клапан 52е (Е) блокирует прохождение воздуха, то давление воздуха на этом участке первого трубопровода 12а (В) повышается. При этом давление в пилотном канале 58, соединенном с первым трубопроводом 12а (В), становится выше, чем или равным предварительно заданному уровню, что приводит к прекращению работы пилотного обратного клапана 56 (Е) в качестве обратного клапана.
Когда пилотный обратный клапан 56 (Е) прекращает работать в качестве обратного клапана, часть воздуха, накопленного во второй воздушной камере 42b, проходит через третий трубопровод 12 с (С: байпасный канал), включающий в себя четвертый обратный клапан 52d (Е) и пилотный обратный клапан 56 (Е), через точку М2 на втором трубопроводе 12b (Е) и подается из точки M1 на первом трубопроводе 12а (В) в сторону первой воздушной камеры 42а. В то же время другая часть воздуха, накопленного во второй воздушной камере 42b, выпускается из первого выпускного порта 64а наружу через второй трубопровод 12b (А). При этом воздух проходит через первый клапан 50а (F) регулирования скорости, в котором расход регулируется первым дроссельным клапаном 54а, а затем проходит в сторону переключающего клапана 16 (Н) через второй обратный клапан 52b второго клапана 50b (G) регулирования скорости. Это приводит к тому, что давление во второй воздушной камере 42b начинает понижаться, а давление в первой воздушной камере 42а начинает повышаться. При этом воздух, подаваемый в сторону первой воздушной камеры 42а, накапливается в основном в резервуаре 68 (D).
При понижении давления во второй воздушной камере 42b давление в первой воздушной камере 42а повышается. Когда давление во второй воздушной камере 42b становится равным давлению в первой воздушной камере 42а, вследствие срабатывания четвертого обратного клапана 52d (Е) подача воздуха из второй воздушной камеры 42b в сторону первой воздушной камеры 42а прекращается. Это приводит к тому, что повышение давления в первой воздушной камере 42а прекращается. В то же время давление во второй воздушной камере 42b продолжает понижаться. Когда давление в первой воздушной камере 42а становится выше, чем давление во второй воздушной камере 42b на величину, позволяющую преодолеть сопротивление статического трения поршня 38, поршневой шток 40 начинает перемещаться в направлении втягивания.
Когда поршневой шток 40 начинает перемещаться в направлении втягивания, объем первой воздушной камеры 42а увеличивается и поэтому давление в первой воздушной камере 42а понижается. Однако, так как объем первой воздушной камеры 42а существенно увеличен за счет резервуара 68 (D), то скорость понижения давления является низкой. Так как давление во второй воздушной камере 42b понижается с более высокой скоростью, чем указанное выше, то давление в первой воздушной камере 42а продолжает превышать давление во второй воздушной камере 42b. Кроме того, сопротивление скольжению поршня 38 с началом перемещения становится меньше, чем сопротивление трения поршня 38 в состоянии покоя. При этом поршневой шток 40 может без труда перемещаться в направлении втягивания. Таким образом, второй гидравлический контур 10 В возвращается в свое исходное состояние, при котором поршневой шток 40 находится в наиболее втянутом положении. Второй гидравлический контур 10 В поддерживается в этом состоянии до нового переключения переключающего клапана 16 (Н).
Ниже со ссылками на фиг. 6-19 приводится описание системы 100 выбора в соответствии с рассматриваемым вариантом осуществления. В этом описании второй трубопровод 12b, первый трубопровод 12а и третий трубопровод 12 с именуются соответственно как трубопровод А, трубопровод В и трубопровод С.Резервуар 68 именуется резервуаром D. Первый клапан 50а регулирования скорости и второй клапан 50b регулирования скорости именуются соответственно как клапан F регулирования скорости и клапан G регулирования скорости. Клапан 16 именуется как клапан Н. Глушитель 63 шума именуется глушителем I шума. Кроме того, каждый из клапанов - третий обратный клапан 52 с, примененный в первом контуре 10А текучей среды, а также четвертый обратный клапан 52d, пятый обратный клапан 52е и пилотный обратный клапан 56, примененные во втором контуре 10 В текучей среды, именуются как обратный клапан Е.
Как показано на фиг. 6, система 100 выбора включает в себя множество баз DB1-DB8 данных, компьютер 102, устройство 104 ввода (клавиатуру, мышь и другие устройства) и дисплей 106.
Множество баз данных включают в себя, например, базу DB1 данных по цилиндрам, базу DB2 данных по трубопроводам, базу DB3 данных по резервуарам, базу DB4 данных по клапанам регулирования скорости, базу DB5 данных по обратным клапанам, базу DB6 данных по клапанам, базу DB7 данных по глушителям шума и базу DB8 данных по комбинациям устройств.
База DB1 данных по цилиндрам хранит данные по цилиндру 30, расположенные, например, в порядке возрастания размера (например, диаметр D канала цилиндра или диаметр d штока), с прикрепленным к ним номером изделия. Как показано на фиг. 7А, например, данные по цилиндру 30 включают в себя номер изделия, диаметр D канала цилиндра, диаметр d штока, звуковую проводимость С0 фиксированного дросселя, силу Fs статического трения, силу Fd кинетического трения, коэффициент вязкого трения, массу штока и поршня, минимальное рабочее давление Pmin цилиндра и другие параметры.
База DB2 данных по трубопроводам хранит данные по трубопроводам (по трубопроводам А, В и С), расположенные, например, в порядке возрастания размера (например, внешние диаметры или внутренние диаметры) и отсортированные по номеру изделия. Как показано на фиг. 7 В, например, данные по трубопроводам включают в себя номер изделия, внешний диаметр De, внутренний диаметр Di, материал и другие параметры.
База DB3 данных по резервуарам хранит данные по резервуару D, расположенные, например, в порядке возрастания объема, с прикрепленным к ним номером изделия. Как показано на фиг. 7С, например, данные по резервуару D включают в себя номер изделия, объем, размер (максимальный внешний диаметр и максимальную длину) и другие параметры.
База DB4 данных по клапанам регулирования скорости хранит данные по клапану F регулирования скорости и клапану G регулирования скорости, расположенные, например, в порядке возрастания размера, с прикрепленным к ним номером изделия. Как показано на фиг. 8А, например, данные по клапанам F и G регулирования скорости включают в себя номер изделия, размер, звуковую проводимость и другие параметры.
База DB5 данных по обратным клапанам хранит данные по обратному клапану Е, расположенные, например, в порядке возрастания размера, с прикрепленным к ним номером изделия. Как показано на фиг. 8 В, например, данные по обратному клапану Е включают в себя номер изделия, размер, звуковую проводимость и другие параметры.
База DB6 данных по клапанам хранит данные по клапану Н, расположенные, например, в порядке возрастания размера, с прикрепленным к ним номером изделия. Как показано на фиг. 8С, например, данные по клапану Н включают в себя номер изделия, размер, звуковую проводимость, время отклика и другие параметры.
База DB7 данных по глушителям шума хранит данные по глушителю I шума, расположенные, например, в порядке возрастания размера, с прикрепленным к ним номером изделия. Как показано на фиг. 8D, например, данные по глушителю I шума включают в себя номер изделия, размер, звуковую проводимость и другие параметры.
Как показано на фиг. 9, например, база DB8 данных по комбинациям устройств хранит данные по комбинации устройств с прикрепленным к ним номером комбинации. При отображении данных по комбинации вдоль первого контура 10А текучей среды, представленного на фиг. 1А, и второго контура 10 В текучей среды, представленного на фиг. 4А, например, данные по комбинации имеют формат данных, в котором размеры расположены в соответствии с трубопроводом А, трубопроводом В, трубопроводом С, резервуаром D, обратным клапаном Е, клапаном F регулирования скорости и клапаном G регулирования скорости. Каждая порция данных по комбинации отличается от других размером одного устройства.
Что касается клапана Н, то клапан Н, имеющий ту же характеристику расхода, что и характеристика расхода выбранного клапана регулирования скорости, выбирается из базы DB6 данных по клапанам. Пользователь, например, выполняет, выбор с помощью устройства 104 ввода. Кроме того, глушитель 1 шума, имеющий характеристику расхода, в два раза превышающую характеристику расхода выбранного клапана регулирования скорости, выбирается из базы DB7 данных по глушителям шума. Пользователь, например, также выполняет выбор с помощью устройства 104 ввода.
Само собой разумеется, что размеры клапана Н и глушителя I шума, соответствующие номеру комбинации, могут быть зарегистрированы как во второй базе DB8 данных по комбинациям устройств, показанной на фиг. 10, аналогично другим устройствам. В этом случае можно обойтись без выбора клапана Н и глушителя 1 шума посредством ввода команды от пользователя, так как клапан Н и глушитель 1 выбираются автоматически.
В то же время, как показано на фиг. 6, компьютер 102 включает в себя вычислительный блок 110, блок 112 памяти, интерфейс 114 ввода/вывода и другие элементы конструкции. Вычислительный блок 110 включает в себя процессор, снабженный CPU и т.п.Процессор исполняет программы, хранимые в блоке 112 памяти, для реализации различных функций.
В рассматриваемом варианте осуществления вычислительный блок 110 работает как блок 120 выбора цилиндра, блок 122 ввода условий, блок 124А выбора первой комбинации, блок 124 В выбора второй комбинации, блок 126 вычисления характеристик, первый блок 128А повторного выбора, второй блок 128 В повторного выбора, блок 130 выбора клапана, блок 132 выбора глушителя шума, блок 134 вычисления степени открытия, блок 136 вывода результатов выбора и блок 138 управления связью.
Блок 112 памяти включает в себя, например, энергозависимую память и энергонезависимую память. Энергозависимая память включает в себя, например, RAM (оперативную память), флэш-память и т.п.
Блок 120 выбора цилиндра сначала считывает информацию, например, о типе цилиндра (круглый, прямоугольный, тонкий, с направляющей или т.п.) из базы DB1 данных по цилиндрам по команде ввода от пользователя, а затем отображает эту информацию вместе с номером изделия для цилиндра на дисплее 106. Само собой разумеется, что цилиндр 30 подходящего типа может быть выбран из базы DB1 данных по цилиндрам на основе диаметра канала цилиндра, длины цилиндра и других параметров, которые были введены по команде, и отображены на дисплее 106 вместе с номером изделия для цилиндра. Кроме того, блок 120 выбора цилиндра сохраняет номер изделия для цилиндра, введенный по команде от пользователя, в блоке 112 памяти.
Блок 122 ввода условий сохраняет различные параметры, введенные через устройство 104 ввода, в блоке 112 памяти через блок 138 управления связью. Эти различные параметры включают в себя, например, условия использования и направления действия (использование: транспортировка, запрессовка или зажатие; положение установки и направление во время процесса привода: горизонтальное и выдвижение, горизонтальное и втягивание, вертикальное вверх и подъем или вертикальное вниз и опускание), условия хода и давление (ход, максимальное время Tmax хода и давление PS подачи), условия по трубопроводам (длину L1 трубопровода (слева) и длину L2 трубопровода (справа)), и условия по нагрузке (массу Mw нагрузки во время процесса привода, массу Mr нагрузки во время процесса возврата, усилие запрессовки и зажимное усилие; по внешней направляющей: без использования, с использованием качения, с использованием скольжения, любое условие или коэффициент трения).
Блок 124А выбора первой комбинации и блок 124 В выбора второй комбинации считывают номер комбинации из базы DB8 данных по комбинациям устройств в порядке возрастания, а затем считывают данные по трубопроводу А, трубопроводу В и трубопроводу С, соответствующие считанному номеру комбинации, из базы DB2 данных по трубопроводам. Кроме того, блок 124А выбора первой комбинации и блок 124 В выбора второй комбинации считывают данные по резервуару D, соответствующие считанному номеру комбинации, из базы DB3 данных по резервуарам, и данные по обратному клапану Е, соответствующие считанному номеру комбинации, из базы DB5 данных по обратным клапанам. При этом данные по обратному клапану Е, соответствующие третьему обратному клапану 52 с, считываются для первого контура 10А текучей среды, а данные по обратному клапану Е, соответствующие четвертому обратному клапану 52d, пятому обратному клапану 52е и пилотному обратному клапану 56, считываются для второго контура 10 В текучей среды. Кроме того, блок 124А выбора первой комбинации и блок 124 В выбора второй комбинации считывают данные по клапану F регулирования скорости и клапану G регулирования скорости, соответствующие считанному номеру комбинации, из базы DB4 данных по клапанам регулирования скорости. После считывания описанных выше порций данных блок 124А выбора первой комбинации и блок 124 В выбора второй комбинации запускают блок 126 вычисления характеристик.
Блок 126 вычисления характеристик выполняет моделирование, чтобы определить различные характеристики выбранной системы привода цилиндра (контура 10 текучей среды). При моделировании основные уравнения для цилиндра 30, трубопровода А, трубопровода В, трубопровода С, резервуара D, обратного клапана Е, клапана F регулирования скорости, клапана G регулирования скорости и т.п., показанные на фиг. 11А-11С и фиг. 12A-12D, решаются посредством численных расчетов.
То есть блок 126 вычисления характеристик выполняет моделирование на основе размеров и т.п.цилиндра, трубопроводов, резервуара, обратного клапана и клапанов регулирования скорости, описанных выше, чтобы определить время Ts хода в процессе привода и давление Pr после возврата в процессе возврата. При необходимости блок 126 вычисления характеристик выполняет численные расчеты, дополнительно используя клапан и глушитель шума для определения времени Ts хода во время процесса привода и давления Pr после возврата во время процесса возврата.
В частности, массовый расход qm текучей среды на дросселе в физической модели системы привода цилиндра, показанной на фиг. 11А, может быть выражен уравнениями (1а) и (1b), как основными уравнениями для дросселя на фиг. 11 В. В частности, массовый расход выражается уравнением (1а) в случае дросселируемого потока, то есть, когда p2/p1≤b, и выражается уравнением (1b) в случае дозвукового потока, то есть, когда p2/p1>b.
Массовый расход в клапанах регулирования скорости, клапане, глушителе шума, и других элементах конструкции может быть получен из уравнений (1а) и (1b), показанных на фиг. 11 В. С учетом изменений температуры воздуха уравнения (2)-(4) состояния, уравнения (5)-(7) энергии и уравнение (8) движения приведены как основные уравнения для цилиндра на фиг. 11С.
Для модели трубопровода на фиг. 12А основные уравнения для трубопровода на фиг. 12 В выражены как уравнение (9) непрерывности, уравнение (10) состояния, уравнение (11) движения и уравнение (12) энергии.
Для i-го элемента, который является одним из n элементов, полученных разделением трубопровода на n элементов, как показано на фиг. 12С, основные уравнения выражены как уравнение (13) непрерывности, уравнение (14) состояния, уравнение (15) движения и уравнение (16) энергии, как показано на фиг. 12D. Описание символов и нижних индексов основных уравнений, показанных на фиг. 11А-11С и 12A-12D, приведено на фиг. 13.
На фиг. 14 представлен график, полученный в результате расчета на основе моделирования в блоке 126 вычисления характеристик. На фиг. 14 пунктирная линия L1, штрихпунктирная линия L2 и сплошная линия L3 показывают соответственно смещение поршня 38, давление в цилиндре 30 со стороны головки и давление в цилиндре 30 со стороны штока. Ts обозначает время хода в процессе привода. Pr обозначает давление после возврата в процессе возврата.
В то же время в случае, когда время Ts хода, полученное в результате моделирования, выполненного с использованием выбранного цилиндра 30 и части выбранных устройств, превышает предварительно заданное максимальное время Tmax хода, или в случае, когда давление Pr после возврата, полученное в результате моделирования, меньше или равно минимальному рабочему давлению Pmin, первый блок 128А повторного выбора повторно выбирает устройства более больших размеров. То есть первый блок 128А повторного выбора добавляет единицу к индексу для выбора (к номеру комбинации), используемому блоком 124А выбора первой комбинации, а затем запускает первый блок 124А выбора первой комбинации. Часть устройств, описанных выше, включает в себя трубопровод А, трубопровод В, трубопровод С, резервуар D, обратный клапан Е, клапан F регулирования скорости и клапан G регулирования скорости.
В случае, когда время Ts хода, полученное в результате моделирования, выполненного с использованием всех выбранных устройств, превышает предварительно заданное максимальное время Tmax хода, или в случае, когда давление Pr после возврата, полученное с использованием устройств, выбранных в настоящее время, превышает или равно давлению Pr после процесса возврата, полученному с использованием предварительно выбранных устройств, второй блок 128 В повторного выбора повторно выбирает устройства более больших размеров. То есть второй блок 128 В повторного выбора добавляет единицу к индексу для выбора (к номеру комбинации), используемому блоком 124А выбора первой комбинации, а затем запускает первый блок 124А выбора первой комбинации.
Блок 130 выбора клапана сначала считывает информацию, например, о контуре внешнего пилотного клапана (типа одиночного прямого трубопровода, типа одиночного основного трубопровода и т.д.) из базы DB6 данных по клапанам по команде ввода от пользователя, а затем отображает эту информацию вместе с номером изделия для клапана на дисплее 106. Кроме того, блок 130 выбора клапана сохраняет номер изделия для клапана, введенный по команде от пользователя, в блоке 112 памяти.
Блок 132 выбора глушителя шума выбирает глушитель 1 шума, соединяемый с клапаном Н, выбранным блоком 130 выбора клапана. Глушитель I шума выбирается с использованием, например, таблицы соответствия клапана и глушителя шума. Блок 130 выбора клапана сохраняет номер изделия для выбранного глушителя I шума в блоке 112 памяти.
Блок 134 вычисления степени открытия вычисляет время Ts хода, среднюю скорость, конечную скорость, кинетическую энергию и допустимую энергию, а также время установления 90% тягового усилия и т.п. в процессе привода поршня 38 для каждой степени открытия клапана G регулирования скорости. Кроме того, блок 134 вычисления степени открытия вычисляет давление Pr после возврата, время хода, среднюю скорость, конечную скорость, кинетическую энергия и допустимую энергию и т.п. в процессе возврата поршня 38 для каждой степени открытия клапана F регулирования скорости.
Блок 136 вывода результатов выбора выводит результаты выбора, выполненного описанными выше блоками выбора, на дисплей 106 через блок 138 управления связью для отображения результатов выбора на дисплее 106.
Результаты выбора включают в себя, например, номера изделий, коэффициент сокращения, сокращение потребления воздуха, потребление воздуха, результаты, относящиеся к процессу привода (к клапану G регулирования скорости), результаты, относящиеся к процессу возврата (к клапану F регулирования скорости), а также поперечную нагрузку и допустимую поперечную нагрузку.
Номера изделий соответствуют цилиндру, клапану, трубопроводу, резервуару, клапанам регулирования скорости, обратному клапану и глушителю шума, которые были выбраны.
Результаты, относящиеся к процессу привода (к клапану G регулирования скорости), включают в себя, например, время Ts хода, среднюю скорость, конечную скорость, кинетическую энергию и допустимую энергию, а также время установления 90% тягового усилия для каждой степени открытия. Результаты, относящиеся к процессу возврата (к клапану F регулирования скорости), включают в себя, например, давление Pr после возврата, время Ts хода, среднюю скорость, конечную скорость, а также кинетическую энергию и допустимую энергию.
По командам от описанных выше блоков выбора и т.п. блок 138 управления связью данных загружает данные по цилиндру, трубопроводам, устройствам и т.п.из базы данных и сохраняет эти данные в блоке 112 памяти через интерфейс 114 ввода/вывода. Кроме того, блок 138 управления связью выводит данные (например, графические данные, табличные данные и т.д.), хранимые в блоке 112 памяти в результате процесса, проводимого описанными выше блоками выбора и т.п., на дисплей 106 через интерфейс 114 ввода/вывода.
Ниже со ссылками на фиг. 15-17 приводится описание операций обработки в системе 100 выбора в соответствии с рассматриваемым вариантом осуществления.
Сначала на этапе S1 на фиг. 15 блок 120 выбора цилиндра считывает информацию, например, о типе цилиндра (круглый, прямоугольный, тонкий, с направляющей или т.п.) из базы DB1 данных по цилиндрам по команде ввода от пользователя, а затем отображает эту информацию вместе с номером изделия для цилиндра на дисплее]06. Блок 120 выбора цилиндра сохраняет номер изделия для цилиндра, введенный по команде пользователя, в блоке 112 памяти.
На этапе S2 блок 122 ввода условий сохраняет различные условия, введенные через устройство 104 ввода, в блоке 112 памяти через блок 138 управления связью.
На этапе S3 блок 124А выбора первой комбинации выбирает номер комбинации из базы DB8 данных по комбинациям устройств в порядке возрастания и считывает данные по трубопроводу А, трубопроводу В и трубопроводу С, соответствующие выбранному номеру комбинации, из базы DB2 данных по трубопроводам. Кроме того, блок 124А выбора первой комбинации считывает данные по резервуару D, соответствующие выбранному номеру комбинации, из базы DB3 данных по резервуарам, и данные по обратному клапану Е, соответствующие выбранному номеру комбинации, из базы DB5 данных по обратным клапанам. Кроме того, блок 124А выбора первой комбинации считывает данные по клапану F регулирования скорости и клапану G регулирования скорости, соответствующие выбранному номеру комбинации, из базы DB4 данных по клапанам регулирования скорости. Затем блок 124А выбора первой комбинации запускает блок 126 вычисления характеристик.
На этапе S4 блок 126 вычисления характеристик выполняет моделирование на основе размеров и т.п.цилиндра 30, трубопровода А, трубопровода В, трубопровода С, резервуара D, обратного клапана Е, клапана F регулирования скорости и клапана G регулирования скорости, которые были выбраны, чтобы таким образом определить время Ts хода в процессе привода и давление Pr после возврата в процессе возврата.
На этапе S5 первый блок 128А повторного выбора определяет, является ли время Ts хода, полученное на этапе S4, меньшим, чем предварительно заданное максимальное время Tmax хода, или равным ему. Если результат определения положительный (ДА на этапе S5), процесс переходит на этап S6, и первый блок 128А повторного выбора определяет, является ли давление Pr после возврата меньшим, чем минимальное рабочее давление Pmin, или равным ему.
Если результат определения на этапе S5 отрицательный (НЕТ на этапе S5) или если результат определения на этапе S6 положительный (ДА на этапе S6), процесс переходит на этап S7, чтобы повторно выбрать устройства более больших размеров. То есть первый блок 128А повторного выбора добавляет единицу к индексу для выбора (к номеру комбинации), используемому блоком 124А выбора первой комбинации, а затем запускает первый блок 124А выбора первой комбинации, чтобы повторить процесс с этапа S3.
В процессе от этапа S3 до этапа S6, описанных выше, устройства выбираются, как показано, например, на фиг. 16. То есть, например, обнаруживается, что устройства с номерами комбинаций от 1 до 5, не работают и, таким образом, недоступны для выбора. Среди устройств с номерами комбинаций от 6 до 11, время Ts хода, полученное с использованием устройств с такими номерами комбинаций, как 6 и 11, является меньшим, чем максимальное время Tmax хода, или равным ему. Однако, так как давление Pr после возврата является меньшим, чем минимальное рабочее давление Pmin, или равным ему, эти устройства недоступны для выбора. Устройства с номерами комбинаций от 7 до 10 также недоступны для выбора, так как давление Pr после возврата является меньшим, чем минимальное рабочее давление Pmin, или равным ему.
Точно так же обнаруживается, что устройства с номерами комбинаций от 12 до 14, не работают и, таким образом, недоступны для выбора. Устройства с номерами комбинаций от 15 до 17 недоступны для выбора, так как давление Pr после возврата является меньшим, чем минимальное рабочее давление Pmin, или равным ему. Устройства с номером комбинации 18 доступны для выбора, так как время Ts хода является меньшим, чем максимальное время Tmax хода, или равным ему, а давление Pr после возврата превышает минимальное рабочее давление Pmin.
В то же время, если результат определения на этапе S6 на фиг. 15 отрицательный (НЕТ на этапе S6; как в случае номера комбинации 18 в примере на фиг. 16), процесс переходит на этап S8 на фиг. 17. Сначала блок 130 выбора клапана считывает информацию, например, о внешнем контуре пилотного клапана (типа одиночного прямого трубопровода, типа одиночного основного трубопровода и т.д.) из базы DB6 данных по клапанам по команде ввода от пользователя, а затем отображает эту информацию вместе с номером изделия для клапана Н на дисплее 106. При этом блок 130 выбора клапана сохраняет номер изделия для клапана, введенный по команде от пользователя, в блоке 112 памяти.
На этапе S9 блок 132 выбора глушителя шума выбирает глушитель I шума, соединяемый с клапаном Н, выбранным блоком 130 выбора клапана из базы DB7 данных по глушителям шума. При этом блок 132 выбора глушителя шума сохраняет, например, номер изделия для глушителя I шума, введенного по команде от пользователя, в блоке 112 памяти.
На этапе S10 блок 124 В выбора второй комбинации выбирает номер комбинации, который не был выбран на этапе S3, из базы DB8 данных по комбинациям устройств в порядке возрастания и считывает данные по трубопроводу А, трубопроводу В и трубопроводу С, соответствующие выбранному номеру комбинации, из базы DB2 данных по трубопроводам. Кроме того, блок 124 В выбора второй комбинации считывает данные по резервуару D, соответствующие выбранному номеру комбинации, из базы DB3 данных по резервуарам, и данные по обратному клапану Е, соответствующие выбранному номеру комбинации, из базы DB5 данных по обратным клапанам. Кроме того, блок 124 В выбора второй комбинации считывает данные по клапану F регулирования скорости и клапану G регулирования скорости, соответствующие выбранному номеру комбинации, из базы DB4 данных по клапанам регулирования скорости. Затем блок 124 В выбора второй комбинации запускает блок 126 вычисления характеристик.
На этапе S11 блок 126 вычисления характеристик выполняет моделирование на основе размеров и т.п.цилиндра 30, трубопровода А, трубопровода В, трубопровода С, резервуара D, обратного клапана Е, клапана F регулирования скорости, клапана G регулирования скорости, клапана Н и глушителя 1 шума, которые были выбраны, чтобы таким образом определить время Ts хода в процессе привода и давление Pr после возврата в процессе возврата.
На этапе S12 второй блок 128 В повторного выбора определяет, является ли время Ts хода, полученное на этапе S11, меньшим, чем предварительно заданное максимальное время Tmax хода, или равным ему. Если результат определения положительный, процесс переходит на этап S13, и второй блок 128 В повторного выбора определяет, является ли давление Pr после возврата в №Х-1 меньшим, чем давление Pr после возврата в №X, или равным ему, где "№X" и "№Х-1" соответственно относятся к текущему и предыдущему номерам комбинаций.
Если результат определения на этапе S12 отрицательный (НЕТ на этапе S12) или если результат определения на этапе S13 положительный (ДА на этапе S13), процесс переходит на этап S14, и второй блок 128 В повторного выбора повторно выбирает устройства более больших размеров. То есть второй блок 128 В повторного выбора добавляет единицу к индексу для выбора (к номеру комбинации), используемому блоком 124 В выбора второй комбинации, а затем запускает блок 124 В выбора второй комбинации, чтобы повторить процесс с этапа S10.
Если результат определения на этапе S13 отрицательный, на этапе S15 блок 124 В выбора второй комбинации окончательно выбирает комбинацию устройств, соответствующую предыдущему номеру комбинации, выбранному непосредственно перед текущим номером комбинации.
В процессе от этапа S11 до этапа S14, описанных выше, устройства выбираются, как показано, например, на фиг. 18. То есть для выбора доступны все устройства с номерами комбинаций от 18 до 21, так как время Ts хода является меньшим, чем максимальное время Tmax хода, или равным ему, а давление Pr после возврата превышает минимальное рабочее давление Pmin. Однако среди устройства с номерами комбинаций от 18 до 21 только устройства с таким номером комбинации, как 21, создают давление Pr после возврата, являющееся меньшим, чем давление Pr после возврата, соответствующее предыдущему номеру комбинации. Таким образом, устройства с номером комбинации 20 непосредственно перед номером комбинации 21 окончательно выбираются на этапе S15.
Затем на этапе S16 на фиг. 19 блок 134 вычисления степени открытия запускает блок 126 вычисления характеристик и вычисляет время Ts хода, среднюю скорость, конечную скорость, кинетическую энергию и допустимую энергию, а также время установления 90% тягового усилия и т.п.в процессе привода поршня 38 для каждой степени открытия клапанов F и G регулирования скорости.
На этапе S17 определяется, закончилось ли моделирование для каждой из предварительно заданных степеней открытия. Если нет (НЕТ на этапе S17), процесс переходит на этап S18, и блок 134 вычисления степени открытия изменяет степени открытия клапанов F и G регулирования скорости, чтобы выполнить процесс с этапа S16.
При вычислении степени открытия моделирование выполняется для каждой из предварительно заданных степеней открытия. Само собой разумеется, что моделирование может выполняться либо для всех степеней открытия, либо для множества предварительно заданных степеней открытия.
Если определено, что моделирование для каждой из предварительно заданных степеней открытия завершено на этапе S17 (ДА на этапе S17), процесс переходит на этап S19, и блок 136 вывода результатов выбора выводит результаты выбора, выполненного описанными выше блоками выбора, на дисплей 106 через блок 138 управления связью для отображения результатов выбора на дисплее 106.
ИЗОБРЕТЕНИЕ, ПОЛУЧЕННОЕ ИЗ ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Ниже приводится описание изобретения, которое можно понять из описанного выше варианта осуществления.
Система 100 выбора контура текучей среды в соответствии с рассматриваемым вариантом осуществления, которая представляет собой систему выбора для контура 10 текучей среды, включающего в себя по меньшей мере цилиндр 30 и множество устройств, соединенных с цилиндром 30, включает в себя блок 120 выбора цилиндра, предназначенный для выбора цилиндра 30, базу DB8 данных, включающую в себя информацию о комбинациях множества устройств, зарегистрированных предварительно по меньшей мере в порядке размера, блок 124А (124 В) выбора комбинации, предназначенный для считывания информации о комбинациях множества устройств из базы DB8 данных в порядке размера, чтобы выбрать устройства, и блок 128А (128 В) повторного выбора, предназначенный для повторного выбора устройств более больших размеров в случае, когда время Ts хода, полученное в результате моделирования, выполненного с использованием части устройств, выбранных блоком 124А (124 В) выбора комбинации, превышает предварительно заданное максимальное время Tmax хода, или в случае, когда давление Pr после возврата, полученное в результате моделирования, меньше или равно минимальному рабочему давлению Pmin.
Для реализации энергосберегающего контура 10 текучей среды, который повторно использует отработанный воздух, такого как устройство привода гидро(пневмо)цилиндра, размеры устройств должны быть выбраны надлежащим образом; в противном случае трудно выполнить требуемые условия и спецификации.
То есть производительность описанного выше энергосберегающего контура 10 текучей среды, который повторно использует отработанный воздух, может ухудшаться в зависимости от размеров блоков привода (клапанов регулирования скорости, трубопроводов, обратных клапанов, клапанов, глушителей шума, резервуаров и т.п.).
Таким образом, устройства выбираются с использованием базы DB8 данных, включающей в себя информацию о комбинациях множества устройств, зарегистрированных предварительно по меньшей мере в порядке размера. Кроме того, в случае, когда время Ts хода, полученное в результате моделирования, выполненного с использованием части устройств, выбранных блоком 124А (124 В) выбора комбинации, превышает предварительно заданное максимальное время Tmax хода, или в случае, когда давление Pr после возврата, полученное в результате моделирования, меньше или равно минимальному рабочему давлению Pmin, повторно выбираются устройства более больших. В результате размеры блоков привода, используемых в энергосберегающем контуре текучей среды, который повторно использует отработанный воздух, могут быть выбраны надлежащим образом.
Система 100 выбора контура текучей среды в соответствии с рассматриваемым вариантом осуществления включает в себя блок 130 выбора клапана предназначенный для выбора клапана Н посредством операции ввода, и блок 132 выбора глушителя шума, предназначенный для выбора глушителя I шума посредством операции ввода, причем клапан Н и глушитель I шума входят в состав множества устройств.
Это эффективно в случае, когда база данных DB8 не хранит информации ни о клапане Н, ни информации о глушителе 1 шума. Кроме того, в случае, когда один клапан Н может быть адаптирован к устройствам различных размеров, посредством операции ввода можно применить другой клапан Н, чтобы проверить, например, повышение производительности по сравнению с постоянно выбираемым клапаном Н.
Кроме того, система 100 выбора контура текучей среды в соответствии с рассматриваемым вариантом осуществления, которая представляет собой систему выбора для контура текучей среды, включающего в себя по меньшей мере цилиндр 30 и множество устройств, соединенных с цилиндром 30, включает в себя блок 120 выбора цилиндра, предназначенный для выбора цилиндра 30, базу DB8 данных, включающую в себя информацию о комбинациях множества устройств, зарегистрированных предварительно по меньшей мере в порядке размера, блок 124А (124 В) выбора комбинации, предназначенный для считывания информации о комбинациях множества устройств из базы DB8 данных в порядке размера, чтобы выбрать устройства, первый блок 128А повторного выбора, предназначенный для повторного выбора устройств более больших размеров в случае, когда время хода Ts, полученное в результате моделирования, выполненного с использованием части устройств, выбранных блоком 124А (124 В) выбора комбинации, превышает предварительно заданное максимальное время Tmax хода, или в случае, когда давление Рr после возврата, полученное в результате моделирования, меньше или равно минимальному рабочему давлению Pmin, и второй блок 128 В повторного выбора, предназначенный для повторного выбора устройств более больших размеров в случае, когда время хода Ts, полученное в результате моделирования, выполненного с использованием всех выбранных устройств, превышает предварительно заданное максимальное время Tmax хода, или в случае, когда давление Pr после возврата, полученное с использованием устройств, выбранных в настоящее время, превышает или равно давлению Pr после возврата, полученному с использованием предварительно выбранных устройств.
В результате размеры блоков привода, используемых в энергосберегающем контуре текучей среды, который повторно использует отработанный воздух, могут быть выбраны надлежащим образом. В частности, в дополнение к первому блоку 128А повторного выбора второй блок 128 В повторного выбора может оптимизировать выбор устройств. То есть в случае, когда время Ts хода превышает предварительно заданное максимальное время Tmax хода, или в случае, когда давление Pr после возврата, полученное с использованием устройств, выбранных в настоящее время, превышает или равно давлению Pr после процесса возврата, полученному с использованием предварительно выбранных устройств, повторно выбираются устройства более больших размеров. В результате время Ts хода может быть задано равным значению, наиболее близкому к максимальному времени Tmax хода, без превышения предварительно заданного максимального времени Tmax хода. Кроме того, можно выбрать комбинацию устройств, создающих наибольшее давление Pr после возврата.
В рассматриваемом варианте осуществления второй блок 128 В повторного выбора повторно выбирает устройства более больших размеров, за исключением клапана Н и глушителя I шума, которые были выбраны посредством операции ввода.
Так как клапан Н и глушитель I шума уже были выбраны посредством операции ввода, второй блок 128 В повторного выбора оптимизирует устройства без изменения клапан Н и глушителя I шума. То есть второй блок 128 В повторного выбора повторно выбирает устройства более больших размеров, за исключением клапана Н и глушителя I шума. В результате время выбора может быть сокращено.
В рассматриваемом варианте осуществления контур 10 текучей среды включает в себя цилиндр 30, включающей в себя первую воздушную камеру 42а и вторую воздушную камеру 42b, разделенные поршнем 38, клапан 16 (Н), предназначенный для переключения между положением для процесса привода поршня 38 и положением для процесса возврата поршня 38, первый трубопровод 12а (В), установленный между первой воздушной камерой 42а и клапаном 16 (Н), и второй трубопровод 12b (А), установленный между второй воздушной камерой 42b и клапаном 16 (Н). Резервуар 68 (D) установлен на первом трубопроводе 12а (В) рядом с первой воздушной камерой (42а). Два клапана 50а (F) и 50b (G) регулирования скорости установлены последовательно на втором трубопроводе 12b (А).
В процессе привода поршня 38 расход при подаче из клапана 16 (Н) во вторую воздушную камеру 42b может регулироваться регулируемым дроссельным клапаном 54b клапана 50b (G) регулирования скорости. В процессе возврата поршня 38 расход при выпуске из второй воздушной камеры 42b в клапан 16 (Н) может регулироваться регулируемым дроссельным клапаном 54а клапана 50а (F) регулирования скорости. То есть расход при подаче в цилиндр 30 и расход при выпуске из цилиндра 30 может регулироваться по отдельности. Это приводит к сокращению времени Ts хода в процессе привода и повышению давления Pr внутри гидро(пневмо)цилиндра после процесса возврата, которые являются требуемыми характеристиками контура 10 текучей среды. Кроме того, эти два клапана 50а (F) регулирования скорости и 50b (G) просто устанавливаются последовательно на второй трубопровод 12b (А), что также приводит к упрощению конструкции.
Система выбора контура текучей среды и способ выбора контура текучей среды в соответствии с настоящим изобретением не ограничиваются, в частности, вариантом осуществления, описанным выше, и могут иметь самые различные конструкции и процессы реализации, само собой разумеется, не выходящие за пределы объема настоящего изобретения.
Реферат
Система (100) выбора для гидравлических контуров содержит: блок (120) выбора цилиндра; базу (DB8) данных, в которой заранее зарегистрирована информация, относящаяся к комбинации множества устройств; блоки (124А, 124B) выбора комбинации для считывания информации, относящейся к комбинации множества устройств в порядке их размера из базы данных, и выбора устройства; и блоки (128А, 128В) повторного выбора для повторного выбора устройства, которое на следующий размер больше, когда время хода, полученное в результате моделирования, выполненное с использованием части устройств, выбранных блоком выбора комбинации, превышает верхний предел времени хода, или когда давление после процесса возврата меньше или равно минимальному рабочему давлению. Техническим результатом является сокращение времени, требуемого для возврата гидро(пневмо)цилиндра, в максимально возможной степени и экономия энергии за счет повторного использования давления выпуска для возврата гидро(пневмо)цилиндра, а также упрощение контура для возврата гидро(пневмо)цилиндра за счет повторного использования давления выпуска. 4 н. и 5 з.п. ф-лы, 33 ил.
