RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 160829 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 2 8 3 2 0 7 (51) IntCl5. F 1 5 B 1 9 /0 0 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: 0 5.0 1.1 9 9 0 (54) Urządzenie do badania serwonapędów hydraulicznych (73) Uprawniony z patentu: (43) Zgłoszenie ogłoszono: Instytut Mechaniki Precyzyjnej, 15.07.1991 BUP 14/91 Warszawa, PL (72) Twórcy wynalazku: (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: Janusz Zaliwski, Warszawa, PL Andrzej Sawicki, Warszawa, PL 30.04.1993 WUP 04/93 Maciej Guzowski, Warszawa, PL Zbigniew Stępień, Warszawa, PL Witold Puchalski, Warszawa, PL Jerzy Otrębski, Warszawa, PL Józef Urbanek, Warszawa, PL Grzegorz Gołębiewski, Warszawa, PL PL 160829 B1 (57) 1. U rządzenie do b ad an ia serw onapędów hydraulicznych, przeznaczonych, zwłaszcza dla robotów przem ysłow ych, zaw ierające układ hydrauliczny oraz pozio m ą ław ę w raz z elem entam i sterow niczym i i regulacyjnym i, znamienne tym, że na jednej poziom ej ławie (1) zam ocow ane są siłow nik liniow y (2) i siłow nik o b ro to w y (3), k tóre p o siad ają jeden w spólny zasilający układ stero w an ia (4) i jed n o, przeznaczone do p rzeprow adzania obciążeń ciśnieniow ych, w spólne źró d ło czynnika ciśnieniowego (5), przy czym na ław ie (1) osadzona jest rów nież pew na liczba bezw ładnościow ych o bciążn ików m asow ych ( 6) dla tych siłow ników liniow ego (2) i obrotow ego (3). Fig 1
Urządzenie do badania serwonapędów hydraulicznych Zastrzeżenia patentowe 1. U rządzenie do b ad ania serw onapędów hydraulicznych, przeznaczonych, zw łaszcza dla ro b o tó w przem ysłow ych, zaw ierające u k ład hydrauliczny oraz pozio m ą ławę w raz z elem entam i sterow niczym i i regulacyjnym i, znamienne tym, że na jednej poziom ej ław ie (1) zam ocow ane są siłow nik liniow y (2) i siłow nik o b ro to w y (3), k tó re p o siad ają jed en w spólny zasilający układ stero w an ia (4) i jed n o, przeznaczone d o p rzep ro w ad zan ia obciążeń ciśnieniow ych, w spólne źródło czynnika ciśnieniow ego (5), przy czym na ławie (1) osadzona jest rów nież pew na liczba bezw ładnościow ych obciążników m asow ych (6) dla tych siłow ników liniow ego (2) i obrotow ego (3). 2. U rządzenie w edług zastrz. 1, znamienne tym, że zarów no siłow nik liniow y (2) i siłow nik obro to w y (3) p o siad ają każdy co najm niej jeden serw ozaw ór sterujący (7) i (8). 3. U rządzenie w edług zastrz. 1, znamienne tym, że siłow nik liniow y (2) oraz siłow nik obrotow y (3) połączone są rozłącznie i w sp o só b w ybiorczy z w yw ierającym i wpływ na przyspieszenie m asow ym i obciążnikam i bezw ładnościow ym i (6) i siłowym i obciążnikam i graw itacyjnym i (9) i (16). 4. U rządzenie w edług zastrz. 3, znamienne tym, że m asow e obciążniki bezw ładnościow e (6) w raz z łącznikam i (10) i (11) są osadzone przesuw nie na ławie (1). 5. U rządzenie w edług zastrz. 3, znamienne tym, ze siłowe obciążniki graw itacyjne (9) siłow nika liniow ego (2) zam ocow ane są do tłoczyska tego siłow nika (2) za pośrednictw em sztyw nego łącznika (11), połączonego z obciążnikam i (9) cięgnam i (12), przy czym obciążniki graw itacyjne (9) um ieszczone są przesuw nie w zapobiegających ich ruchow i drgającem u prow adnicach stabilizujących (13). 6. U rządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że siłowe obciążniki graw itacyjne (16) siłownika obro to w eg o (3) połączone są z jego obrotow ym tłoczyskiem za p om ocą um ożliwiającej przyłożenie zm iennego m om entu obrotow ego tarczy liniowej (14), przy czym obciążniki (16) są um ieszczone przesuw nie na p row adnicach stabilizujących (15). 7. U rządzenie w edług zastrz. 1, znamienne tym, że do siłow nika obrotow ego (3) przyłączony jest poprzez sprzęgło (18) u k ład pom iarow y, zaw ierający w skaźnik tarczow y (19) oraz osadzony na końcu dźw igni (20) dynam o m etr (21). * * * Przedm iotem w ynalazku jest urządzenie do b ad ania serw onapędów hydraulicznych, przeznaczonych zw łaszcza dla ro b o tó w przem ysłow ych, zaw ierające u k ład hydrauliczny oraz poziom ą ław ę w raz z elem entam i sterow niczym i i regulacyjnym i. U rządzenia tego rodzaju są znane i szeroko stosow ane. B adane w nich serw onapędy elektrohydrauliczne realizują ruchy elem entów wykonaw czych odpow iednio do zadanych sygnałów steru - jących i są stosow ane w przem yśle o b rab iark o w y m, m aszynach budow lanych, w lotnictw ie a p rzed e w szystkim w k o n stru k cjach ro b o tó w przem ysłow ych. I tak na przy k ład z opisu ogłoszeniowego R F N nr 3 043 782 znana jest m etoda i urządzenie do b ad an ia hydraulicznych i/lu b pneum atycznych cylindrów roboczych, w którym charakterystyka siła - skok jest przetw arzana w zależności ciśnienie - pojem ność. Z opisu p atentow ego R F N 2 152 699 znany jest p rzyrząd testujący do instalacji hydraulicznych, zaopatrzo n y w d odatkow y zbiornik w yrów naw czy do regulacji ilości czynnika hydraulicznego w zależności od tem peratury. Z kolei rów nież z opisu patentow ego R FN 2006 092 znane jest urządzenie do b ad an ia trw ałości i w ytrzym ałości hydraulicznych elem entów konstrukcyjnych, ch arakteryzujące się m ożliw ością szybkiego i pro steg o dopasow ania do wszelkich staw ianych w ym agań z w iększą niż dotychczas rów nom iernością i k tóre pozw ala na zasilanie elem entów hydrauliki periodycznym i im pulsam i ciśnieniowym i o dow olnie zadanym przebiegu
160 829 3 ciśnieniow o-czasow ym i częstotliw ości, co nie dopuszcza d o jakiegokolw iek w zbudzenia drgań własnych. Przytoczone wyżej ro zw iązan ia p o m im o niew ątpliw ych zalet p o siad ają pew ne niedogoności, polegające przede w szystkim na tym, że m ożliwości prow adzenia b ad ań na tych urządzeniach ograniczają się w zasadzie tylko do siłow ników liniowych. T akże z polskiego opisu p aten to w ego nr 107787 znane jest stanow isko do p ró b h y d rau licznych cylindrów, w któ ry m cylindry siłow ników liniow ych usytuow ane są pionow o jed en nad d rugim, co daje oszczędność m iejsca. U rządzenie to nie jest je d n ak zbyt d o k ład n e, gdyż jego k o n stru k cja nie uw zględnia d o d atk o w ego oddziaływ ania sił graw itacyjnych na poruszające się pionow o ruchom e elem enty siłow ników. C elem w ynalazku jest więc o p raco w an ie urządzenia do b ad a n ia siłow ników liniow ych, w ahli wych i obrotow ych oraz serw ozaw orów ja k i serw onapędów z siłow nikam i liniow ym i, w ahliw ym i i obro to w y m i, przy czym b ad anie um ożliw iać pow inno stosow anie różnych rodzajów obciążeń, na p rzykład obciążeń siłow ych i m om entow ych zew nętrznych ja k rów nież obciążeń m asow ych, zw iązanych z przyłożeniem pew nej siły bezw ładnościow ej w pow iązaniu z przyśpieszeniem liniow ym lub kątow ym. P ostaw iony cel został osiągnięty dzięki rozw iązaniu konstrukcyjnem u urządzenia do badania serw onapędów hydraulicznych w edług niniejszego w ynalazku, którego isto ta polega na tym, że na jednej poziom ej ław ie są zam o co w an e siłow nik liniow y i siłow nik o b ro to w y, k tóre p o siad ają jeden w spólny zasilający układ stero w an ia, i jed n o, przeznaczone do p rzep ro w ad zan ia obciążeń ciśnieniow ych, w spólne źródło czynnika ciśnieniow ego, przy czym rów nież na ław ie jest osadzona pew na liczba bezw ładnościow ych obciążników m asowych dla siłow ników liniow ego i obrotow ego. Z aró w n o siłow nik liniow y ja k i o b ro to w y posiadają każdy co najm niej jeden serw ozaw ór sterujący. Siłow nik liniow y i siłow nik o b ro to w y połączone są rozłącznie i w sposób w ybiorczy z w yw ierającym i wpływ na przyspieszenie m asow ym i obciążeniam i bezw ładnościow ym i i siłowym i obciążnikam i graw itacyjnym i, p rzy czym m asow e obciążniki bezw ładnościow e w raz z łącznikam i są osadzone na ławie w sposób przesuw ny. Siłowe obciążniki graw itacyjne siłow nika liniow ego zam ocow ane są do tłoczyska tego siłown ik a za pośrednictw em sztyw nego łącznika, połączonego z obciążnikam i za p o m o cą cięgien, przy czym obciążniki graw itacyjne um ieszczone są przesuw nie w p row adnicach stabilizujących, zapobiegającem u ich ruchow i drgającem u. Siłowe obciążniki graw itacyjne siłow nika obrotow ego są n ato m iast połączone z jego o b ro to - wym tłoczyskiem za pom ocą um ożliw iającej przyłożenie zm iennego m om entu obro to w eg o tarczy liniow ej, przy czym obciążniki te są um ieszczone przesuw nie na prow adnicach stabilizujących. P o za tym do siłow nika o b ro to w eg o przyłączony jest poprzez sprzęgło u k ład pom iarow y, zaw ierający w skaźnik tarczow y oraz d ynam om etr, osadzony n a końcu wychylnej dźwigni. U rządzenie do b ad a n ia serw onapędów hydraulicznych w edług w ynalazku jest p o k azan e tytułem p rzykładu w ykonania n a załączonym rysunku, na k tó ry m fig. 1 p rzed staw ia urządzenie w edług w ynalazku w w idoku z b o k u, fig. 2 - to sam o urządzenie do b ad ania serw onapędów z zestaw em do b ad ania siłow ników obrotow ych i w ahliw ych, fig. 3 - urządzenie do b ad ania serw onapędów w w idoku z p rzodu, o raz fig. 4 - w idok z p rzodu na urządzenie do b ad ania serw onapędów z siłow nikam i obrotow ym i lub wahliwym i. Z godnie z w ynalazkiem, urządzenie zawiera poziom o ławę 1, m ieszczącą zasilający układ stero w an ia 4 i źródło czynnika ciśnieniow ego 5, które są w spólne dla siłow ników liniow ych 2, i siłow ników obrotow ych 3, oraz inne elem enty tw orzące układ m echaniczny do b ad ań tych siłow ników i innych elem entów hydraulicznych. N a w spom nianej poziom ej ławie 1 zam ocow ane są siłow nik liniow y 2 i siłow nik o b ro to w y 3, przy czym siłow nik liniow y 2 i siłow nik bad an y 22 są zam ocow ane swoim i wolnym i końcam i w osadzonych na ławie 1 skrajnych elem entach opornych. N a ław ie 1 osadzona jest rów nież pew na liczba bezw ładnościow ych obciążników m asow ych 6, k tó re w raz z łącznikam i 10 i 11 są u sytuow ane na ławie 1 pom iędzy siłow nikiem liniow ym 2 i siłow nikiem badanym 22. W celu odpow iedniego oddziaływ ania u kładu sterow ania h y d rau licznego, na siłow nik, siłow nik liniow y 2 i siłownik obrotow y 3 są zao p atrzo n e każdy co najm niej w jeden serw ozow ór sterujący 7 i 8.
4 160 829 N iezależnie od bezw ładnościow ych obciążników m asow ych 6, siłow nik liniow y 2 i siłow nik o b ro to w y 3 są połączone rozłącznie i w sposób w ybiorczy nie tylko z m asow ym i obciążnikam i bezw ładnościow ym i 6, lecz także z siłow ym i obciążnikam i graw itacyjnam i 9 i 16. W tym też celu m asow e obciążniki bezw ładnościow e 6 w raz z łącznikam i 10 i 11 są osadzone przesuw nie na ławie 1. O bciążniki m asow e 6 i graw itacyjne 9 i 16 w yw ierają znaczny w pływ na przyspieszenia ruchom ych elem entów badanych zestaw ów hydraulicznych. Siłow e obciążniki graw itacyjne 9 siłow nika liniow ego 2 i b ad an eg o 22 zam ocow ane są do siłow nika 2 za pośrednictw em sztyw nego łącznika 11, połączonego z obciążnikam i 9 za p om ocą cięgien 12. W celu zapobieżenia ruchow i drgającem u obciążników graw itacyjnych 9, są one um ieszczone przesuw nie na p ro w ad n icach stabilizujących 13. C ięgna 12 prow adzone są na rolkach liniow ych 17. N ato m iast siłowe obciążniki graw itacyjne 16 siłow nika o b ro to w ego 3 połączone są z jeg o obro to w y m tłoczyskiem za pośrednictw em tarczy liniowej 14, k tó ra um ożliw ia przyłożenie zm iennego m om entu obrotow ego. O bciążniki graw itacyjne 16 są um ieszczone przesuw nie na p ro w ad n i- cach stabilizujących 15. W celu uzyskania sprzężenia zw rotnego siłow niki bad an e są w yposażone w enkodery. I tak b ad any siłow nik liniowy 22 p o siad a enkoder 23, natom iast en k o d er badanego siłow nika o b ro to - wego 24 nie został uw idoczniony na rysunku. Poza tym do siłow nika obrotow ego 3 jest przyłączony poprzez sprzęgło 18 układ pom iarow y, zaw ierający w skaźnik tarczow y 19 a także dynam om etr 21, osadzony na końcu dźwigni 20. O pisane wyżej urządzenie według w ynalazku um ożliw ia d o k o n an ie niespotykanego d o ty ch - czas zakresu b ad ań podstaw ow ych takich, ja k zm iany natężenia przepływ u, histerezy, błędu zera, p ro g u czułości, liniow ości, w zm ocnienia, oporów tarcia lub innych. O siągnięte to zostało dzięki tem u, że urządzenie według w ynalazku w yposażone jest rów nież w precyzyjny układ sterow ania hydraulicznego i kom puterow y u k ład steru jąco-k o n tro ln y, k tó re nie zostały opisane, gdyż stan o - w ią przedm iot odrębnych zagadnień technicznych a tym sam ym więc odrębnych projektów w ynalazczych.
160829 F ig. 4 F ig. 3
160829 Fig. 2 F ig. 7 Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 10 000 zł