3.5. Комбинированный привод

Стремление максимально использовать достоинства отдельных типов приводов привело к разработке и применению в промышленных роботах комбинированных приводов. Чаще всего в промышленных роботах применяют комбинацию пневматического и гидравлического приводов.

Если в качестве исполнительного двигателя используют гидродвигатель, а пневмосистему применяют для создания необходимого давления, что позволяет отказаться от гидронасосной станции, то привод называют гидропневматическим. Схема гидропневматического привода приведена на рис. 3.11.

Рис.3.11. Схема гидропневматического привода

Давление воздуха используют в качестве источника энергии, а гидропривод обеспечивает необходимое усилие на исполнительном звене. Такие приводы применены на вертикальных степенях подвижности промышленных роботов "Аутохенд", ПР-10, "Циклон-ЗБ".

В гидропневматическом приводе при подаче воздуха под давлением р через пневмораспределитель 5 в поршневую полость пневмоцилиндра 1 создается давлениер₂в поршневой полости промежуточного гидроцилиндра 2, которое передается в исполнительный гидроцилиндр 3, обеспечивающий соответствующее движение исполнительного устройства ПР. При движении поршня пневмоцилиндра 1 в обратном направлении жидкость из штоковой полости гидроцилиндра 2 поступает в штоковую полость гидроцилиндра 3, вызывая обратный ход. Емкость 4 служит для компенсации разности объема штоковой и поршневой полостей цилиндра 2, а также утечки жидкости. Обратный клапан 6 предотвращает попадание жидкости в штоковую полость при прямом ходе гидроцилиндра 2.

Давление жидкости в поршневых полостях гидроцилиндров 2 и 3 при прямом ходе:

Усилие на штоке исполнительного гидроцилиндра 3:

где: р - давление в поршневой полости пневмоцилиндра 1;D_I, D₂, D₃ - диаметры поршней пневмоцилиндра 1, гидроцилиндров 2 и 3 соответственно;К =D²₁ /D²₂- коэффициент усиления. Обычно принимаютК=2...3.

Если в качестве исполнительного двигателя используют пневмоцилиндр, а гидроцилиндр обеспечивает коррекцию скорости выходного звена, то привод называют пневмогидравлическим. На рис. 3.12. показана схема комбинированного пневмогидравлического привода.

Рис. 3.12. Схема комбинированного пневмогидравлического привода

Воздух поступая под давлением из магистрали через пневмораспределитель 7 в поршневую полость пневмоцилиндра 1, перемещает поршень со штоком, скорость которого определяется настройкой гидродросселей 3. При этом гидрораспределитель 5 соединяет обе полости гидроцилиндра 2. Обратные клапаны 4 обеспечивают свободный доступ жидкости в заполненную полость гидроцилиндра 2. Для компенсации разности объемов штоковой и поршневой полостей гидроцилиндра и пополнения утечек масла в схеме предусмотрен масляный аккумулятор 6. В начальный момент времени при подаче воздуха в поршневую полость пневмоцилиндра, гидрораспределитель находится в крайнем левом положении, обеспечивая свободное перетекание жидкости в полостях гидроцилиндра 2. При достижении пневмоцилиндром 1 заданного положения срабатывает гидрораспределитель 5, прекращая движение жидкости в полостях гидроцилиндра 2, обеспечивая жесткую фиксацию положения штока пневмоцилиндра 1.

Применяют также комбинированные гидроэлектрические приводы, в которых последовательно соединены маломощный электрический и выходной гидравлический приводы. Электропривод преобразует входной электрический сигнал в перемещение, которое служит входным воздействием для гидроусилителя гидропривода.

Существуют аналогичные комбинированные пневмоэлектрические приводы, в которых вместо выходного гидропривода применен пневмопривод.