Патент ссср 411985

 

О Г) И С А Н И Е 4ll985

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №вЂ”

М. Кл. В 23q 35/04

Заявлено 20.IV.1970 (№ 1436634/25-8) с присоединением заявки №вЂ”

Приоритет—

Опубликовано 25.1.1974. Бюллетень № 3

Дата опубликования описания 1.Х 1974

Гасударственный камитет

Саввта Министров СССР па,делам изобретений и аткрытий

УДК 621.914.37 (088.8) Автор изобретения

М. Е. Верхолат

Заявитель

ЭЛЕКТРОКОПИРОВАЛЬНАЯ СИСТЕМА СЛЕЖЕНИЯ

Изобретение относится к станкостроению.

Известна электрокопировальная система слежения с взаимосвязанными каналами для копировально-фрезерных станков на электромашинных усилителях с поперечным полем возбуждения, соединенных с одной стороны с исполнительными двигателями, а с другой через электромеханический преобразователь— с копировальным прибором.

Целью изобретения является повышение быстродействия и точностями копирования следящей системы, обеспечивающее увеличение производительности копировально-фрезерных станков и значительное повышение их технического уровня.

Это достигается благодаря тому, что в поперечную цепь электромагнитного усилителя введена жесткая отрицательная связь по току, В копировальный прибор установлен автономный датчик, соединенный с каждым из каналов управления через фазочувствительный выпрямитель и пассивный интегрирующий блок. В каждый из каналов встроен блок, осуществляющий коррекцию по угловой ошибке и ее производной.

Кроме того, пазовые двигатели известной системы заменены на малоинерционные с гладким якорем.

На фиг. 1 представлена блок-схема системы слежения; на фиг. 2 — устройство формирования угла выхода системы слежения.

Система слежения содержит два совершенно идентичных взаимосвязанных канала, исполнительные двигатели которых перемещают узлы станка по взаимноперпендикулярным направлениям. Каждый канал состоит из двухкаскадного промежуточного усилителя 1 и 2, электромашинного усилителя (ЭМУ), условно представленного в виде двух звеньев: поперечная цепь 3 ЭМУ и продольная цепь 4

ЭМУ; малоинерционного двигателя 5 постоянного тока, с валом которого жестко соединен измеритель скорости †тахогенерат б; рабочего узла копнровально-фрезерного станка.

Для обеспечения требуемого быстродействия и устойчивости системы слежения в каждом канале предусмотрены корректирующие о связи (так называемые внутриканальные связи) в частности: жесткая 7 и гибкая 8 отрицательные связи по току поперечной цепи

ЭМУ, а также жесткая 9 и гибкая 10 отрицательные связи по скорости исполнительного двигателя б. . 5Кесткая 7 отрицательная связь по току поперечной цепи ЭМУ необходима для уменьшения постоянной времени контура поперечной цепи. Уменьшение этой постоянной времени пропорционально глубине жесткой об411985 ратной отрицательной связи. При глубине этой связи, равной трехкратной, быстродействие системы для исполнительного двигателя постоянного тока с гладким якорем можно довесъи до о=2560 сек вместо 60 — 800 сек- при применении двигателя в общепромышленном исполнении с зубцовым якорем и ЭМУ без предлагаемой жесткой обратной отрицательной связи по току поперечной цепи.

Управляющие сигналы системы форми- 10 руются при помощи специального электромеханического преобразователя 11, измеряющего рассогласование между ощупывающим шаблон (модель) пальцем и фрезой, с последующим преобразованием этого рассогласования в электрическую величину, пропорциональную соответственно 6,.= 2 cosa и 6 „=г sinu, где r — величина рассогласования, а — угол слежения.

В данном случае копировальный прибор состоит из трех датчиков: датчиков 12 и 13 непрерывного пропорционального действия, формирующих управляющие сигналы по осям ох и оу; датчика 14 дискретного действия, формирующего сигналы, равные по амплитуде, но разные по фазе (фаза сигнала зависит от знака r — r, — — Л ).

Напряжение выхода датчиков 12 и 13 после суммирования подается на фазочувствительные выпрямительные устройства 15 обоих каналов, выходы которых служат управляющими сигналами этик каналов.

Кроме того, суммарное напряжение выхода датчиков 12 и 13 устройством 16 преобразуется в сигнал, пропорциональный углу входа системы (q:,, ), который вычитается из величины, пропорциональной углу выхода этой системы (cp х ° ), формируемой устройством 17.

Разность Лср=ср„,, — гр„,. и производная Лср вводятся в систему слежения (отдельно в каж40 дый ее канал). Так в предлагаемой системе слежения осуществляется компенсация угловой ошибки.

При таком способе компенсации угловой ошибки системы этим звеном обхватываются

45 только ее электрические звенья, включая и исполнительные двигатели по параметру скорости.

Особенность такого способа компенсации о угловой ошиоки оистемы слежения состоит B том, что она действует при разомкнутой системе по положению. Это весьма важно для взаимосвязанных каналов системы слежения копировально-фрезерных станков, имеющих относительно большие зазоры (люфты), в кинематических цепях механизмов подачи.

Устройство 11 формирования угла выхода системы слежения состоит из двух элементов.

Первый элемент содержит постоянный магнит @>

18, внутри которого на шариковых опорах свободно вращается полый якорь 19. На якоре уложены две обмотки, электромагнитные оси которых смещены между собой на 90 . Эти обмотки питаются соответственно от напряжения тахогенераторов б исполнительных двигателей 5 обоих каналов следящей системы.

В результате взаимодействия между магнитным потоком постоянного магнита 18 и суммарным потоком обеих обмоток якоря 19 осуществляется соответствующая однозначная ориентация полого якоря в полости, перпендикулярной к оси его вращения.

Второй элемент устройства состоит из малоинерционного синуснокосинусного вращающегося трансформатора 20 с полым ротором

21. Обмотка статора 22 питается от источника переменного тока несущей частоты. Обмотки ротора 21 нагружены соответственно на выходные трансформаторы 23 и 24, вторичные обмотки которых питают рабочий трансформатор 25. Вторичные обмотки 23 и 24 включены согласно. При этом фаза напря>кения вторичной обмотки 25 зависит от поло>кения ротора 21 по отношению к статору 22. Так как вал якоря 19 жестко соединен с валом вращающегося трансформатора 20, то, следовательно, при соответствующем согласовании исходных положений обоих элементов устройство 17 будет формировать «угол выхода» системы слежения (гр.„,.) .. ,Повышение статической точности копирования достигается вводом в систему слежения сигнала =-Н, где где r — радиус начального рассогласования между фрезой и пальцем копировального прибора;

r — радиус текущего рассогласования между фрезой и пальцем копировального прибора. ,Это позволяет в установившемся режиме слежения ошибку ко ирования свести практически к нулю без нарушения исходных динамических качеств системы слежения.

Устройство формирования интегральной составляющей, описываемой выражением

JA =d t, состоит из автономного дискретного датчика 14, смонтированного в копировальном приборе 11, фазочувствительного выпрямителя 2б коррекции и пассивного интегрирующего звена 27, на вход которого подается напряжение выхода выпрямителя 2б, а выход звена 27 поступает на промежуточный усилитель 1. Дискретный датчик 14 питается напряжением переменного тока на несущей частоте от смесителя 28 копировального пр ибора 11.

Амплитуда этого напряжения является постоянной величиной.

Датчик 14 выполнен так, что при его действии на вход выпрямителя 2б подается напряжение с постоянной амплитудой, но фаза его зависит от знака Л; =r — r,.

Фазочувствительный выпрямитель 2б одного из каналов питается напря>кением переменного тока несущей частоты, изменяющегося по закону АяпЫ, тогда как выпрямитель второго канала — по закону АсозЫ. Это позволяет получить на выходе выпрямитель 2б

411985

11 первого канала напряжение постоянного тока (выпрямленное), пропорциональное Вяпср„., а на выходе выпрямителя 2б второго канала — соответственно Всояр,, Следовательно, первый канал корректируется по

Ьц (t) = (t) sin ... а второй — соответственно по Ып (t) =4;(t) cos q.... где t Ь - =- (/) + Ь - E J 1 (t) =

= ь (t).

Предмет изобретения

Электрокопировальная система слежения с взаимосвязанными каналами для копировально-фрезерных станков на электромашинных усилителях с поперечным полем возбуждения, соединенных с одной стороны с исполнительнымм двигателями, а с доугой через электромеханический преобразователь — с копировальным прибором, причем двигатели обхвачены глубокими жесткой и гибкой отрицательными связями по скорости, отличающаяся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности слежения системы, в поперечную цепь электромашинного усилителя введена жесткая, отрицательная связь по току, а в ко1О пировальный прибор установлен автономный датчик, соединенный с каждым из каналов управления через фазочувствптельный выпрямитель и пассивный интегрирующий блок, причем в каждый из каналов встроен блок, 15 осуществляющий коррекцию по угловой ошибке и ее производной.