Следящий электропривод с компенсацией люфта

 

00 535550

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Йоюа Соеетскик

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 04.12.74 (21) 2082118/24 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.11.76. Бюллетень № 42

Дата опубликования описания 10.11.76 (51) М. Кл,2 G 05В 11/01

Госедарственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.3(088.8) (72) Авторы изобретения

М. И. Коваль, В. С. Андреев и А. Г. Лаврехо (71) Заявитель

Ульяновское головное специальное конструкторское бюро тяжелых и фрезерных станков

ВП1( (54 СЛЕ ЯЩИЙ ЭЛЕКТРОПРИВО, р г — () Д

С КОМПЕНСАЦИЕЙ ЛЮФТА, "-, ьс м".; Г 11Ф

Изобретение относится к автоматическому управлению механизмами перемещения и может быть применено, например, в числовом программном управлении (ЧПУ) металлорежущих станков при наличии люфта в кинематике их приводов и необходимости в высокой точности слежения.

Известен следящий привод с коррекцией люфта, осуществляемой охватом привода в зоне его реверса жесткой отрицательной обратной связью по скорости, вместо гибкой (1).

Известен также следящий привод с компенсацией люфта в редукторе, осуществляемой с помощью блока компенсации в функции разности углов поворота входного и выходного валов редуктора (2). Известные следящие приводы характеризуются:понижением точности слежения в зоне реверса при вода, особенно при переменном по величине люфте; невозможностью скомпенсировать разность углов поворота входного и выходного валов редуктора, возникающую без раскрытия люфта и упругих деформаций, которая имеет место в следящем приводе тяжелых металлорежущих станков в виде кинематической погрешности, накапливающейся при перемещении за счет неравномерных точности изготовления и износа кинематики привода. Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство, содержащее задатчик, последовательно соединенные первый делитель частоты, первый фазовый дискриминатор, регулятор, силовой редуктор с люфтом, рабочий орган, датчик положения рабочего

5 органа, а также датчик положения вала двигателя, выход которого через первый импульсный формирователь подключен ко входу первого фазового дискриминатора (3). Это устройство характеризуется невозможностью со10 хранения с его помощью устойчивости привода в люфте, переменном по величине в различных положениях рабочего органа, вследствие возможного увеличения скорости выхода двигателя из люфта.

15 Целью изобретения является повышение точности и обеспечение устойчивости работы при переменном по величине люфте силового редуктора, В описываемом электроприводе это достигается тем, что в него введены вто20 рой делитель частоты, второй импульсный формирователь, блок коммутации, формирователь пачки импульсов, второй фазовый дискриминатор, фазоимпульсный преобразователь и сумматор частот. При этом выход задатчика через второй делитель частоты и выход датчика положения рабочего органа через второй импульсный формирователь подсоединены ко входам блока коммутации и второго фазового дискриминатора, выход блока ком30 мутации связан со входом формирователя

535550 пачки импульсов, а выход второго ф; попого дискриминатора — со входом фазонмпульсного преобразователя, выходы формирователя начин им льсов и фазоимпульсного нреооразователя подсоединены ко входам сумматора частот, включенного между выходом задатчика и входом первого делителя :астоты.

На чертеже представлена струкгурная схема описываемого электропривода и приняты обозначения:

f, — частота задающего сигнала;

, — частота сигнала, соответствующего слежению за неподвижным положением рабочего органа;

f > — частота сигнала, компенсирующего люфт силового редуктора в зоне реверса привода;

1, — частота сигнала, компенсирующего износ и неточности изготовления кинематики силового редуктора;

f — частота скомпенсированного сигнала;

f„ f — частота сигналов положения рабочего органа и вала двигателя.

1О

20

Компенсация переменной составляющей люфта Л- осуществляется следующим образом. В процессе отработки рабочим органом 6 задающего сигнала f3 происходит накопление отставания или опережения в его положении относительно положения вала двигателя, вызванное неравномерным износом и неточностью изготовления кинематики привода. Это отставание (опережение) измеряется по рассогласованию фаз сигналов f, и f„вторым фазовым дискриминатором 13 и далее с помощью фазоимпульсного преобразователя 15 преобразуется в пропорциональное количество одиночных импульсов, следующих с частотой

f„. Величина частоты /„ устанавливается по ожидаемой скорости изменения Л, но с учетом фактического быстродействия следящего электропривода. Знак сигнала f зависит от знаков сигнала /, и рассогласования фаз сигналов /, и fо. Например, сигнал +f. формируется как нри отработке сигнала +f и накоплении отставания в положении рабочего органа 6 относительно вала двигателя, так и при отработке сигнала — f и накоплении

45 опережения. В обоих случаях сигнал +f„ снимается с первого выхода фазоимпульсного преобразователя 15 и подается на суммирование с сигналом f3 в сумматоре частот 16. Соответственно сигнал — („ формируется как при отработке сигнала +f и накоплении опережения, так и при отработке сигнала — f3 и накоплении отставания, В этих случаях сигнал — /„ снимается со второго выхода фазоимпульсного преобразователя 15 и подается на вычитание из сигнала f, в сумматоре частот 16. Выходной сигнал сумматора частот

16 на частоте 1,=/, + через первый делитель частот 2 подается на вход первого фазового дискриминатора 3, на выходе которого появляется рассогласование, равное Л . Последнее отрабатывается следящим электроприводом с контролем по датчику 8 положения вала двигателя.

В результате отработки приводом компенси65 рующих сигналов Л вЂ” и Л- .повышается точОн содержит задатчик 1, первый делитель частоты 2, первый фазовый дискриминатор 3, регулятор 4, силовой редуктор с люфтом 5, рабочий орган 6, датчик 7 положения рабочего органа, датчик 8 положения вала двигателя, первый импульсный формирователь 9, второй делитель частоты 10, второй импульсный формирователь 11, блок коммутации 12, второй фазовый дискриминатор 13, формирователь пачки импульсов 14, фазоимпульсный преобразователь 15 и сумматор частот 16. Первый делитель частоты 2 служит для согласования по величине частоты скомпенсированного сигнала f с частотой f сигнала положения вала двигателя. Аналогично второй делитель частоты 10 служит для согласования задающей частоты f3 с частотой /, сигнала положения рабочего органа. Первый 9 и второй 11 импульсные формирователи предназначены для преобразования гармонических сигналов датчика 8 положения вала двигателя и датчика 7 положения рабочего органа в импульсные, что необходимо для нормальной работы привода.

Компенсация постоянной составляющей люфта Л вЂ” осуществляется при реверсе привода по изменению знака задающего сигнала f..

Знак «+» сигнала f, соответствует соотношению f>) f>, (перемещение, например, вправо), знак « — » — соотношению f,(f, (перемеще0 ние влево).

По первому импульсу сигнала /„ после изменения его знака, блок коммутации 12 выдает команду HB запуск формирователя пачки импульсов 14. Выходной сигнал формирователя 14 в виде пачки импульсов на частоте (., с одного из двух его выходов подается на входы суммирования или вычитания сумматора частот 16.

Количество импульсов в пачке устанавливается равным величине Л вЂ, а частота импульсов -- равной максимальной скорости перемещения привода.

При изменении знака сигнала f, с «+» на

« — -» пачка импульсов на частоте — /„снимается со второго выхода формирователя 14 подается на вычитание из сигнала в сумматоре частот 16. При обратном изменении знака сигнала f,, пачка импульсов на частоте +f., ñíèìàåòñÿ с первого выхода формирователя 14 и подается на суммирование с сигналом +f,, в сумматоре частот 16.

Выходной сигнал сумматора частот 16 на частоте f, f,+-f, через делитель частоты 2 подается на вход первого фазового дискриминатора 3. В результате на выходе первого фазового дискриминатора 3 появляется рассогласование, равное Л вЂ”, которое форсированно отрабатывается приводом с контролем по датчику положения 8 вала двигателя.

535550

I ! !

Lл

Составитель В, Губанов

Техред М. Семенов

Редактор Л. Сюрина

Корректор Л. Котов»

Заказ 2479i8 Изд, № 1759 Тираж 1029 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2 ность слежения при сохранении устойчивости привода.

Технико-экономическая эффективность описываемого следящего электропривода определена по повышению производительности работы тяжелого продольно-фрезерного станка с

ЧПУ модели 6620МФ4, разрабатываемого в

Ульяновском ГСКБ..Повышение производительности работы станка достигается путем повышения жесткости его кинематики при оснащении станка описываемом приводом. Расчетная технико-экономическая эффективность от внедрения описываемого привода на одном указанном станке составляет 6,3 тыс. р. в год, Формула изобретения

Следящий электропривод с компенсацией люфта, содержащий задатчик, последовательно соединенные первый делитель частоты, первый фазовый дискриминатор, регулятор, силовой редуктор с люфтом, рабочий орган, датчик положения рабочего органа, а также датчик положения вала двигателя, выход которого через первый импульсный формирователь подключен ко входу первого фазового дискриминатора, отлич а ющийся тем, что, с целью повышения точности и обеспечения устойчивости привода при переменном люфте силового редуктора, в него введены второй делитель частоты, второй импульсный формирователь, блок коммутации, второй фазовый дискриминатор, формирователь пачки импульсов, 5 фазоимпульсный преобразователь и сумматор частот, при этом выход задатчика через второй делитель частоты и выход датчика положения рабочего органа через второй импульсный формирователь подсоединены ко входам

10 блока коммутации и второго фазового дискриминатора, выход блока коммутации связан со входом формирователя пачки импульсов, а выход второго фазового дискриминатора — со входом фазоимпульсного преобразователя, вы15 ходы формирователя пачки импульсов и фазонмпульсного преобразователя подсоединены ко входам сумматора частот, включенного между выходом задатчика и входом первого делителя частоты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Бровман Я. С. Следящий электрод мсталлорежущих станков. Электричество, 1964, № 8.

25 2. Авторское свидетельство ¹ 376753,Ì. Кл.

G 05В 11/32, 20.03.71.

3. Авторское свидетельство № 180232, М. Кл.- G 05В 5/00, 19.07.63.