7.3. Пневмоклапаны выдержки времени

Пневмоклапаны выдержки времени предназначены для регулирования временного интервала между по­ступающим входным и генерируемым выходным сигналами в пневматических системах управления.

Конструкции подобных устройств базируются на моностабильном 3/2-распределителе с пневматическим управлением (рис. 7.15).

Рис. 7.15. Пневмоклапан выдержки времени

В пневмоклапане выдержки времени управляющий пневматический сигнал, подаваемый в канал X, посту­пает на приводной поршень не напрямую, как в стандартных распределителях, а после прохождения через дроссель с обратным клапаном и небольшую емкость. Настройка дросселя влияет на величину расхода возду­ха, следовательно, она определяет время, за которое давление в емкости повысится до уровня, достаточного для срабатывания распределителя.

Клапан возвращается в исходное состояние одновременно со снятием сигнала управления из входного канала X, поскольку воздух из емкости практически мгновенно сбрасывается в атмосферу через обратный клапан.

В качестве примера использования пневмоклапана выдержки времени рассмотрим пневматическую схему установки для подачи деталей в гальваническую ванну (рис. 7.16).

Рис. 7.16. Применение пневмоклапана выдержки времени

Нажатием пусковой кнопки 1.2 распределитель 1.1 переключается в позицию, обеспечивающую выдвиже­ние штока цилиндра 1.0 (подача деталей в ванну). При достижении штоком крайнего выдвинутого положения (детали опущены в ванну) включается путевой выключатель 1.3, сигнал от которого поступает на управление пневмоклапаном выдержки времени 1.5. По истечении определяемого настройкой дросселя пневмоклапана временного интервала, необходимого для нанесения гальванического покрытия на детали, с выхода клапана

1.5 на распределитель 1.1 подается сигнал на возврат штока цилиндра 1.0 в исходное положение (подъем готовых деталей).

Очевидно, что в пневмоклапанах выдержки времени могут применяться как нормально открытые, так и нормально закрытые распределители. При этом в зависимости от направления действия обратного клапана можно получить временную задержку либо момента включения распределителя (задержка по переднему фронту), либо момента его возврата в исходное положение (задержка по заднему фронту).

Рис. 7.17. Диаграммы функционирования пневмоклапанов выдержки времени

На рис. 7.17 представлены диаграммы функционирования различных пневмоклапанов выдержки времени.

Задержка по переднему фронту

Задержка по заднему фронту

Задержка по переднему и заднему фронтам

Формирователь импульса

Пневмоклапаны выдержки времени часто применяют для реализации различного рода блокировок, в част­ности, при осуществлении двуручного управления прессами.

Практический опыт показывает: использование логического пневмоклапана «И» (см. рис. 7.10) оказывается недостаточным условием безопасной работы операторов прессов по причине реальной возможности обеспе­чить постоянно включенное состояние одной из пусковых кнопок с помощью каких-либо механических средств, что дает также возможность управления пневмоцилиндром посредством только второй из двух имеющихся кнопок.

Чтобы исключить указанную возможность, применяют схемы, сигнал на выходе которых появляется только при одновременном включении двух пусковых кнопок (допускается малое — десятые доли секунды — вре­менное рассогласование). На практике используют достаточно большое количество схемных решений для реализации двуручного управления прессами с применением пневмоклапанов выдержки времени. Рассмот­рим одно из таких решений (рис. 7.18).

Рис. 7.18. Формирователь импульса в системе двуручного управления прессом

В исходном состоянии системы в канале управления Y распределителя 1.1 присутствует сигнал, поступаю­щий через пневмоклапан «ИЛИ» 1.3 от обеих пусковых кнопок 1.2 и 1.4.

При одновременном (или с интервалом, не превышающим 0,5 с) нажатии пусковых кнопок 1.2 и 1.4 сигнал на выходе пневмоклапана «ИЛИ» 1.3 пропадает и через пневмоклапан «ИЛИ» 1.6 от формирователя импульса 1.8 на распределитель 1.1 (в канал X) подается импульсный сигнал (импульс) длительностью 0,5 с, приводя­щий к переключению распределителя 1.1, в результате чего шток цилиндра 1.0 начинает выдвигаться.

Если нажатие на пусковые кнопки осуществляется с временным интервалом, превышающим 0,5 с, то снача­ла в канал управления X распределителя 1.1 поступает сигнал длительностью 0,5 с от первой из нажатых кнопок. Но в канале управления Y уже присутствует сигнал от ненажатой пусковой кнопки, следовательно, переключение распределителя 1.1 не может произойти (см. раздел 5.1.2 «Бистабильные распределители»). Последующее нажатие на вторую кнопку приведет к снятию сигнала в канале Y, однако и в этот момент пере­ключение распределителя 1.1 также не происходит, поскольку формирователь импульса 1.8 уже сработал от первой пусковой кнопки и на его входе имеется сигнал от нее.

При отпускании одной или обеих пусковых кнопок в канал управления Y распределителя 1.1 поступает сиг­нал от пневмоклапана «ИЛИ» 1.3, что приводит к незамедлительному втягиванию штока цилиндра 1.0.

Если необходимо обеспечить интервалы выдержки времени большие, чем позволяют соответствующие се­рийно выпускаемые пневмоклапаны (рис. 7.19), то к ним подключают дополнительные внешние пневмоемкости.

Рис. 7.19. Пневмоклапаны выдержки времени

Пневмоклапаны выдержки времени традиционного исполнения имеют один недостаток, ограничивающий область применения подобных устройств в автоматизированных системах, в которых при выполнении техно­логических операций требуется соблюдение точных временных интервалов. Суть этого недостатка в том, что время наполнения встроенной в клапан емкости в значительной мере зависит от степени чистоты воздуха и постоянства давления в сети.

Более точные временные интервалы между входными и выходными пневматическими сигналами реализу­ются таймерами (рис. 7.20). Так, при выдержке времени до 30 секунд точность повторения составляет ± 0,3 с, а при выдержке до 5 минут — ± 3 с.

Рис. 7.20. Таймер

Точность выдержки времени обеспечивается наличием в таймере часового механизма, в котором функцию механической пружины выполняет сжатый воздух.