Электропривод перемещения механизма подачи станка

 

ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕМЕЩЕНИЯ МЕХАНИЗМА ПОДАЧИ СТАНКА, содержащий два электродвигателя, якорные обмотки которых подключены к вентильным преобразователям , в цепь управления каждого из которых включен регулятор тока якоря d подключенными к их входам датчиками тока, установленные на валах электродвигателей тахогенераторы, регулятор частоты вращения с сумматором на входе и люфтовыбирающий блок, отличающийся, тем, что, с целью улучшения качества выбора люфта и упрощения схемы управления, в него введены в-торой .регулятор частоты вращения с сумматором на входе, блок определения знака, два управляемых ключевых элемента и два неинвертирующих усилителя, а люфтовыбиракиций блок BMnojiHeH в виде подключенных к входам регуляторов тока двух источников напряжения, выходные сигналы которых равны по величине и разнополярны , при этом тахогенераторы подключены к входам соответствующих регуляторов частоты вращения, каждый из которых своим выходом соединен через соответствующий управляемый ключевой элемент с задающим входом подчиненного ему регулятора тока и через тот же ключевой элемент и неинвертирующий усилитель с входом другого регулятора тока, а цепи управления ключевых элементов через блок определения знака подключены к выходу сумматора одного из регуляторов чассл тоты вращения.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

ON4

РЕСПУБЛИН

0% (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCHCNVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЮ (21) 3448008/24-07 (22) 28.05.82 (46) 23.09.84. Бюл. У 35 (72) В.Л. Петухов, Л.С. Боркум, А.В. Майоров и Г.С. Болотин (71) Ивановское специальное конструкторсков бюро расточных станков (53) 621.83:621.314.5(088.8) (56) 1. Техническая документация на многоцелевой станок типа "обрабатывающий центр" модели ИР1600МФ4, изготовляемый Ивановским станкостроительным производственным объединением (ИСПО).

2. Авторское свидетельство СССР

У 864477, кл. Н 02 P 5/46, 1978. (54)(57) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕМЕЩЕНИЯ

МЕХАНИЗМА ПОДАЧИ СТАНКА, содержащий два электродвигателя, якорные обмотки которых подключены к вентильным преобразователям, в цепь управления каждого из которых включен регулятор тока якоря С подключенными к их входам датчиками тока, установленные на валах электродвигателей тахогенераторы, регулятор частоты вращения с суммазш Н 02 Р 5/46 В 23 15/00 тором на входе и люфтовыбирающий блок, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества выбора люфта и упрощения схемы управления, в него введены второй. регулятор частоты вращения с сумматором на входе, блок определения знака, два управляемых ключевьпс элемента и два неиивертирующих усилителя, а люфтовыбирающий блок вь полнен в виде подключенньпс к входам регуляторов тока двух источников напряжения, выкодные сигналы которых равны по величине и разнополярны, при этом тахогенераторы подключены к входам соответствующих регуляторов частоты вращения, каждый из которых своим выходом соединен через соответствующий управляемый ключевой элемент с задающим входом подчиненного ему регулятора тока и через тот же ключевой элемент и неинвертиру- g ющий усилитель с входом другого регулятора тока, а цепи управления ключевык элементов через блок определения знака подключены к выходу сумматора одного из регуляторов частоты вращения.

1115191

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение преимущественно в станках с ЧПУ, имеющих большую длину перемещения и требующих высокой точности позиционирования °,Сложность создания приводов перемещения механизмов подач станков с

ЧПУ, имеющих длину перемещения свыше

5 м, заключается в том, что обеспечение высокой добротности следящего контура электропривода, определяющей точность позиционирования и быстродействие механизмов подач, требует с точки зрения исполнения этого механизма создания беззазорной и достаточно жесткой кинематической цепи исполнительный двигатель — рабочий механизм - датчик положения, что трудно осуществимо при такой длине перемещения.

Так, при использовании в приводе беззазорной шарико-винтовой пары приходится устанавливать специальные дополнительные опоры винта для компенсации его прогиба, редуктор, так как движение осуществляется вращением гайки, и прецизионно устанавливать датчик положения. При перемещениях свыше 10 м вынужденно переходят на

30 зубчатые рейки с люфтовыбирающими пружинными торсионами или на прецизионные рейки. Все это приводит к значительным технологическим и эксплу атационным трудностям по сравнению с З5 приводами подач с меньшей длиной перемещения. Подобные приводы требуют наличия сложного редуктора, для кото-. рого необходимы постоянное обслуживание и регулировка, прецизионной уста-40 ковки датчика положения. Вследствие устранения люфта предварительным механическим натягом возникает быстрьн" износ реечного механизма.

Известен электропривод перемеще- 45 ния саней в многоцелевом станке типа

"обрабатывающий центр" модели

ИР1600ИФ4, состоящий из беэзазорной шарико-винтовой пары, исполнительного высокомоментного электродвигателя, редуктора, тиристорного преобразователя, представляющего собой двухконтурную систему подчиненного регули-, рования скорости с ПИ-регуляторами тока и скорости, линейного датчика 55 положения механизма (индуктосина) И1.

Использование известного электропривода позволяет получить нвобходимую точность позиционирования механизма подачи, но приводит к значительным технологическим и эксплуатационным трудностям, вызванным необходимостью установки дополнительной динамической опоры и специальных приспособлений для "растяжки" винта с целью устранения его прогиба; необходимостью установки дополнительного редуктора, связанной с тем, что движение осуществляется вращением гайки шарико-винтовой пары, так как вращение винта такой длины технически неосуществимо; прецизионной установкой линеек индуктосина на длине 6 м и необходимостью постоянного контроля за прогибом винта в процессе эксплуатации станка.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является электропривод, содержащий два электродвигателя, якорные обмотки которых подключены к вентильным преобразователям, в цепь управления каждого из которых включен . регулятор тока якоря с подключенными к их входам датчиками тока, установленные на валах электродвигателей тахогенераторы, регулятор частоты вращения с сумматором на входе и люфтовыбирающий блок С21.

Недостатком известного устройства является то, что при моменте нагрузки, большем половины максимально возможного, тормозной двигатель переходит зазор и берет на себя часть нагрузки, что приводит к возникновению противофаэных колебаний между двигателями.

Введение дополнительных элементов, усложняя схему, не решает вопроса перехода тормозного (ведомого) двигателя через зазор и не дает возможности использования указанных устройств в механизмах подачи станков, требующих высокой точности позиционирования и качественных переходных процессов.

Цель изобретения — улучшение качества выбора люфта и упрощение схемы управления электроприводом.

Цель доостигается тем, что в электропривод перемещения механизма подачи станка, содержащий два электродвигателя, якорные обмотки которых подключены к вентильным преобразователям, в цепь управления каждого иэ которых включен регулятор тока якоря с подключенными к их входам датчиками то3 111519 ка, установленные на валах электродвигателей тахогенераторы, регулятор частоты вращения с сумматором на входе и люфтовыбирающий блок, введены второй регулятор частоты вращения с сумматором на входе, блок определения знака, два управляемых ключевых элемента и два неинвертирующих .усилителя, а люфтовыбирающий блок выполнен в виде подключенных к вхо- 1р дам регуляторов тока двух источников напряжения, выходные сигналы которых равны по величине и разнополярны, при этом тахогенераторы подключены к входам соответствующих регуляторов частоты вращения, каждый из которых своим выходом соединен через соответствующий управляемый ключевой элемент с задающим входом подчиненного ему . регулятора тока и через тот же ключевой элемент и неинвертирующий усилитель с входом другого регулятора тока, а цепи управления ключевых элементов через блок определения знака подключены к выходу сумматора 25 одного из регуляторов частоты вращения.

На фиг. 1 изображена блок-схема двухдвигательного электропривода с люфтовыбирающим устройством; на Зо фиг. 2 — реечный передаточный механизм; на фиг. 3 — характеристика моментов Х,, = Й (М ндг ) .

Электропривод (фиг. 1) содержит электродвигатели 1 и 2, якорные 35 обмотки которых подключены к вентильным преобразователям 3 и 4, в цепи управления которых включены соответственно регуляторы 5 и 6 тока якоря с подключенными к их входам через 40 сумматоры 7 и 8 датчиками 9 и 10 тока, установленные на валах электродвигателей 1 и 2 тахогенераторы 11 и 12, регулятор 13 частоты вращения с сумматором 14 на входе, а также 45 регулятор 15 частоты вращения с сумматором 16 на входе, блок 17 определения знака, управляемые ключевые элементы 18 и 19 и инвертирующие усилители 20 и 21, Люфтовыбирающий 50 блок выполнен в виде подключенных к входам регуляторов 5 и 6 тока двух источников 22 и 23 напряжения, выходные сигналы которых равны по величине и разнополярны. Тахогенераторы 55

11,и 12 подключены к входам соответ-твующих регуляторов частоты вращения, каждый из которых своим выхо1 4 дом через соответствующий управляемый ключевой элемент (регулятор 13 якрез ключевой элемент 18, а регулятор 14 через ключевой элемент 19) соединен с задающим входом подчиненного ему регулятора тока и через тот же ключевой элемент и инвертор с входом другого регулятора тока, а цепи управления ключевых элементов 18 и 19 через блок 17 определения знака подключены к выходу сумматора одного из регуляторов частоты вращения (в данном случае к сумматору 14).

Системы импульсно-фазового управления преобразователей содержат формирователи 24 и 25 импульсов, распре- делители 26 и 27 импульсов и импуль-сные трансформаторы 28 и 29, предназначенные для гапьванической развязки силовых цепей и цепей управления °

Питание преобразователей 3 и 4 осуществляется от трансформатора 30.

На фиг. 2 показано размещение привода на механизме станка, при этом электродвигатели 1 и 2 установлены на санях подвижного механизма 31. На валах электродвигателей 1 и 2 установлены шестерни 32 и 33 реечного передаточного механизма, рейка 34 которого установлена на неподвижной части станка 35. Электродвигатели

lи 2осуществляют перемещение подвижного механизма 31 относительно неподвижной части станка 35.

Реечный передаточный механизм пред Ъ назначен для преобразования движения вращения электродвигателей l и 2 в поступательное. движение подвижного механизма 31.

Электропривод работает следующим образом.

Выбор люфта в сочленении шестерен

32,и 33 с рейкой 34 передаточного механизма при скорости механизма п = 0 осуществляется начальными моментами двигателей, установленных и регулируемых задатчиками начальных моментов (источников) 22 и 23.

В переходных процессах в зависимости от направления перемещения механизма один из двигателей, например

1 (ведущий), работает в режиме подцержания скорости и его электропривод (фиг. 1) представляет собой двухконтурную систему подчиненного регулирования скорости. Контур скорости содержит тахогенератор 11, сумматор 14, ПИ-регулятор 13 частоты вращения, 1115191

ПИ-регулятор 15 частоты вращенйя ведомого двигателя 2 и подключает к выходу ПИ-регулятора 13 частоты вращения ведущего двигателя 1 неинвертирующий усилитель 20. Сигналом задания ПИ-регулятора 6 тока ведомого двигателя 2 является выходное напряжение работающего неинвертирующего усилителя 20. При обратном направле10 нии движения подвикного узла по направляющим станины ведущим двигателем становится двигатель 2, ведомым двигатель 1, и система работает аналогично, 15 сигнал выхода которого подается на вход контура тока, содержащего сумматор 7, ПИ-регулятор 5 тока, формиро" ватель 24 импульсов, распределитель

26 импульсов, импульсный трансформатор 28, вентильный преобразователь 3 и сопротивление шунта датчика тока 9 в якорной цепи электродвигателя 1.

Другой двигатель 2 (ведомый) работает в режиме пропорционального слежения за динамическим моментом (током) ведущего двигателя 1 и его привод представляет собой одноконтурную систему регулирования тока,,содержащую сумматор 8, ПИ-регулятор 6 тока, формирователь 25 импульсов, распределитель 27 импульсов, импульсный трансформатор 29, вентильный преобразователь 4, сопротивление шунта датчика тока 1О в якорной цепи двигате- 20 ля 2.

Необходимые изменения в структуре электроприводов обоих двигателей осуществляет блок 17 определения знака с двумя логическими ключами 18 и 19, 2S работающий в функции разности напряжений задания скорости механизма и тахогенератора 11 электродвигателя 1.

Блок 17 определения знака с логи ческими ключами 18 и 19 отключает 30

Согласование характеристик моментов двигателей )l « = Е (М н г ) в соответствии с фиг. 3, которое осуществляют приводы, позволяет в переходных процессах исключить режим приоткрывания зазора и таким образом добиться требуемой точности позиционирования механизма. Возможность перенастройки неинвертирующих усилителей и источников начальных моментов люфтовыбирающего устройства повышает универсальность электропривода, что позволяет использовать его s приводах с различными по характеристикам механизмами подач.

Фие. 1115191

amp. j. Составитель В. Кузнецова

Редактор И. Николайчук Техред M.Ãåðãåëü

Корректор Е. Сирохман

Филиал !НП! "Патент", г. У кгород, ул. Проектная, 4

Заказ 6788/42 Тирал 666 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5