Устройство для управления приводами перемещения

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) ДополнитеЛьное к авт. свид-ву (22) Заявлено ЗОЯ9.74 (21) 2063811/24 с присоединением заявки № (51) М. Кл.

С 05 В 11/00

ГВЦДйфбтыым% 661ВТВТ

Воавта Мывбтрев OOOP ао делая азобрвт666(1

I 6тхфыт6% (23) Приоритет (43) Онубликовано250178. Бюллетень № 3 (53) УДК 62-50 (088.8) (45) Дата опубликования описания 130178 (72) Авторы изобретения

A.A.Êèðèëëîâ и Н.Т.Малюк (71) Заявитель

1 (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРИВОДАМИ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ

Изобретение относится к автоматическому управлению механизмами перемещения, работающими в автоматическом цикле с изменением направления движения. Устройство может быть применено для управления приводами пере мещения металлорежущих продольно-обрабатываемых станков, таких как строгальных, шлифовальных, долбежных и др ее

Известны устройства управления приводами перемещения. Устройство, являясь сложным по своей структуре и. технической реализации, не решает ряда требований, таких, как постоянство скорости и пути врезания, предъявляемых к данному классу устройств (1 ).

Устройство, обладая простотой схемного решения, не позволяет получать регулируемый темп перемещения не 20 обеспечивает симметричность тахограммы (разгон и торможение) привода, что крайне необходимо выполнять при управлении приводом перемещения шлифовальных станков. Кроме этого, оба ре- 5 шения позволяют максимально использовать свои положительные качества только при линейной характеристике .механизма перемещения станков. На практике характеристика механизма станка, д0 в значительной степени отличается от линейной вследствие зазора и упругости в кинематике, непостоянства коэффициента трения в направляющих перемещения, переменного характера нагруз" ки т. д. Отличие реальной характеристики механизма от линейной (идеальной) предъявляет специфические требования к устройствам управления дан» ного класса ° Так, максимальная производительность станков может быть обеспечена только в том случае, если при управлении предусмотрено снижение динамических моментов при работе механизма в зазоре. Требуемая точность обеспечивается при определенной тахограмме привода, имеющей в начале и конце заданной величины перемещения участки, на которых темп перемещения меньше предельно допустимого.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является устройство для управления приводами перемещения (31, содержащее датчик и эадатчики пути перемещения рабочего органа, блоки задания скорости и направления перемещения, блок определения интенсивности перемещения, датчики скорости двигателя и рабочего органа, усилитель, датчик тока дви589587 гателя, блок ограничения тока и датчик нагрузки.

Недостатком его является низкая производительность привода вследствие нелинейной характеристики механизма 5 перемещения (2J.

Целью изобретения является повышение быстродействия устройства перемещения.

Сущность изобретения заключается в том, что устройство содержит блок

)О сравнения, скоростей валов двигателя и рабочего органа, причем выход датчика тока двигателя через блок ограничения тока подключен к входу блока задания направления перемещения, ло- 15 выходы датчиков скоростей двигателя и рабочего органа череэ блок сравнения скоростей двигателя и рабочего органа подключены к первому входу блока определения интенсивности перемещения, датчик скорости двигателя через блок формирования управляющего сигнала подключен к второму входу блока определения интенсивности перемещений, а выход датчика нагрузки соединен с входом блока сравнения скоростей двигателя и рабочего органа и с третьим входом блока определения интенсивности перемещения.

На фиг. 1 приведена блок-схема

30 предлагаемого устройства; на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы, поясняющие принцип его работы.

Устройство содержит датчик 1 и задатчики 2 и 3 пути перемещения, блоки э(адания скорости 4, направления 5 и определения интенсивности б перемещения, усилитель 7, исполнительный двигатель 8, редуктор 9, датчик 10 тока двигателя, ограничитель 11 тока, 4" датчик 12 скорости двигателя, блок 13 формирования управляющего сигнала, датчик 14 скорости рабочего органа, блок 15 сравнения скоростей валов, датчик 16 нагрузки и рабочий орган 17. 45

На фиг. 2 и 3 позициями 18-45 обозначены характерные точки временных диаграмм.

Устройство работает следующим образом. б0

Управлякщее напряжение при движении вперед изменяется по точкам 18, 19ю 21ю 22ю .23ю 24г 26 30с 31 (см.фиг.2а) . Контроль величины перемещения осуществляется датчиком 1 пути перемещения. Величина пути перемеще-55 ния устанавливается задатчиками 2 и 3 (между точками 18 и 32 на фиг. 2а) .

На участке между точками 18, 20, 21 происходит вреэание в металл, в т.21 управляющее напряжение на входе блока 6 определения интенсивности изменяется скачком до величины, соответствующей заданной скорости обработки определяемой регулятором блока задания скорости и привод разгоняется с заданным темпом между точками 21, 23 (см. фиг. 2а). В т.25 блоком 5 задания направления перемещения подается команда на снижение скорости, управляющее напряжение на входе блока б определения интенсивности изменяется по точкам 25, 27, 29, 30, 31 (см. фиг. 2а). Блок 5 работает в функции трех сигналов: напряжения датчика 12 скорости, связанного с валом двигателя 8; напряжения, пропорционального углу поворота эадатчиков 2 и 3 пути перемещения относительно ротора датчика 1 и определяющего расстояние до точки реверса 32 (см. фиг. 2а); напряжения, пропорционального току якоря двигателя (величина нагрузки), ограниченного на уровне его номинального значения. Сигнал, пропорциональный току нагрузки, воздейсгвует так, что -;время подачи команды на снижение скорости изменяется от т.24 до т.25. В т.24 подается команда на сни жение скорости при токе нагрузки

3„ = 0 и скорость изменяется по точК ф кам 24, 29. При номинальной нагрузке команда на снижение скорости подается в т.25 и скорость изменяется по точкам 25, 29, при этом исключается перемещение механизма на участке точек

28, 29 с пониженной скоростью.. Снижение ударов в кинематике привода при реверсе направления перемещения осуществляется за счет изменения интенсивности перемещения при работе в зазоре. В точках 18 и 32 скорость двигателя 8 равна нулю и при работе в цикле выходное напряжение датчика 12 скорости двигателя изменяет знак, что является входной информацией для блока 13 формирования управляющего сигнала, который подает команду на снижение интенсивности изменения выходного напряжения блока 6.

Привод проходит зазор. Контроль его величины осуществляется датчиком 1 и блоком 5 задания направления перемещения. В т.33 на фиг. 2б последний подает команду на блок 13 формирования и интенсивность перемещения увеличивается до заданной (участок точек

33, 20 на фиг. 2б).

При.снижении скорости в т.25 (см. фиг. 2а и фиг. 3) вступает в работу блок 15 сравнения скоростей валов.

Предположим, что механизм тормозится на выбеге по точкам 25, 34, 35, 36 (см. Фиг. 3). В т.25 подается команда на снижение скорости, двигатель тормозится, его скорость изменяется по линии точек 25, 37, 38, зазор в кинематике привода раскрывается. В т.37 (см. Фиг. 3) разность скоростей двн ,гателя и рабочего органа, а, соответственно, выходных напряжений,датчиков 12 и 14 скоростей, достигает зна

589587 чения, достаточного для срабатывания блока 15 сравнения скоростей ° Последний изменяет интенсивность снижения выходного напряжения блока б, двигатель тормозится по линии точек 37, 34. В т.34 разность скоростей становится минимальной (Ж О), блок 15 сравнения скоростей увеличивает интенсивность изменения выходного напряжения блока б, двигатель тормозится по линии точек 34, 39 ° В т.39 снова снижается интенсивность и двигатель тормозится по линии точек 39, 35. Предположим, что в т ° 35 закончена выборка зазора. В этом случае разность скоро-, стей датчиков 12 и 14 равна нулю, блок 15 изменяет интенсивность снижения выходного напряжения блока б, двигатель и рабочий орган тормозятся но линии точек 35, 40 с заданной интенсивностью, определяемой механической прочностью механизма перемещения и технологическими требованиями, обус ловленными режимом обработки. На фиг.

3 видно, что интенсивность снижения скорости двигателя при работе в зазо- 25 ре (линия точек 25, 37, 38) и с выбранным зазором (линии точек 35, 40 или 41„ 42) различна. Это увеличение интенсивности торможения двигателя при работе в зазоре, которая ограни- 80 чнвается перегрузочной воэможностью последнего, позволяет сформировать оптимальную тахограмму привода н повысить производительность работы привода. Действительно при отсутствии зазора в кинематике привода возможно

35 было бы торможение двигателя и рабочего органа по линии точек 25, 43.

Из-за наличия зазора рабочий орган тормозится, например, по линии точек

25, 36 а двигатель — по линии точек 4

25, 43. В т.44 (см. фиг. 3) зазор будет выбран и разность скоростей двигателя и рабочего органа, пропорциональная отрезку между точками 44, 45, .обусловит удар в кинематике. Введение блока 15 сравнения скоростей обеспечивает изменение интенсивности тормо жения двигателя при работе в зазоре, исключает динамические удары в кинематике, так как в этом случае в моментбО

- замыкания кинематики обеспечивается минимальная разность скоростей двигателя и рабочего органа..Формула изобретения устройство для управления привода,ми перемещения, содержащее датчик и задатчики пути перемещения рабочего органа, блоки задания скорости и направления перемещения, блок определения интенсивности перемещения, датчики скорости двигателя и рабочего органа, усилитель, датчик тока двигателя, блок ограничения тока и датчик нагрузки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, оно содержит блок сравнения скоростей валов двигателя и рабочего органа, причем выход датчика тока двигателя через блок ограничения тока подключен к входу блока задания направления перемещения, выходы датчиков скоростей двигателя и рабочего органа через блок сравнения скоростей двигателя и рабочего органа подключены к первому входу блока определения интенсивности перемещения, датчик скорости двигателя через блок фсрмирования управляющего сигнала подключен к второму вхолу блока определения интенсивности перемещений, а выход датчика нагрузки соединен с входом блока сравнения скоростей двигателя и рабочего органа и с третьим входом. блока определения интенсивности перемещения.

Рассмотрим работу датчика Еб нагрузки в схеме устройства управления. При работе в зазоре сигнал на выходе датчика 16 равен нулю и интенсивность торможения двигателя определяется его перегрузочной возможностью. После выборки зазора на выходе датчика 16 по- 80 является сигнал, пропорциональный динамическому моменту, который, посту- пая на вход блока 6, обеспечивает заданную интенсивность торможения. Если зазор будет., выбран не в т.35, а в,5 т .41 (см..фиг. 3), на выходе датчика 16 появляется напряжение, блок 15 сравнения скоростей отключается и привод тормозится по линии точек 41, 42 с заданной интенсивностью. Таким образом, датчик 16 обеспечивает снижение интенсивности до заданной после выборки зазора и ограничивает работу привода с малой интенсивностью (например, участок между точками 41, 35) с выбранным зазором.

Использование предлагаемого изобретения при автоматизации, например, тяжелых продольно-строгальных, продольно-шлифовальных, долбежных и др. металлорежущих станков позволит увеличить производительность их работы при одновременном снижении динамических ударов в кинематике приводов станков, что позволит повысить их долговечность. Расчеты и эксПеримент показывают, что применение предлагаемого устройства позволит повысить производительность оборудования до 20%.

Предложенное решение предлагается использовать при разработке унифицированных устройств управления элек- троприводами тяжелых продольно-обрабатывающих станков. ф44ф ч/ . 7 »

589587 фиг. f фиг. 2 фиг.8

Тираж /РИ Подписное

Заказ 391/34

ЦНИИП И

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Источники информации, принятые Во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство. 9180682, кл. 21 с, 62/80, 28.09.64.

2. Авторское свидетельство 9312673, кл. В 23 В, 7/10, 14.02.66.

3. Авторское свидетельство 9 413471 кл. G 04 G 5/00, 05.01.70.