Установка для испытаний шагового двигателя

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН И Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕйЬСТВУ пщ 600527

Союз Советских

Социалистических

Республик.(61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 14.03.75 (21) 2113664/07 с присоединением заявки № (51) Ч. Кл.- зб 05В 23/02

Н 02К 37/00

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.314.58 (088.8) (43) Опубликовано 30.03.78. Бюллетень № 12 (45) Дата опубликования описания 13.04.78 (72) Авторы изобретения

В. А. Кудинов, T С. Воробьева, Э. М. Пекарский, Р. А. Антонова, P. А. Тихонова и Б. В. Ленин

Ордена Трудового Красного Знамени экспериментальный научноисследовательский институт металлорежущих станков (71) Заявитель (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ШАГОВОГО ДВИГАТЕЛЯ

ГосУдаРственный комитет (23) Приоритет

Изобретение относится к области приборостроения, а именно к стендам для испытания шаговых двигателей.

Известны установки для испытания следящих систем, в том числе щаговых двигателей.

Одна из таких установок содержит блок управления движением вала двигателя, циклический датчик фактического положения вала и блок регистрации, в котором происходит сравнение фактического и заданного положения вала двигателя (1). Недостатком указанной установки является отсутствие средств для выделения низкочастотной составляющей рассогласования между заданным и фактическим углом поворота вала, а также средств для регистрации величины указанной составляющей в заданный момент времени, что снижает точность и усложняет процесс измерения при использовании этих устройств для диагностики и контроля работы шагового двигателя.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является установка для испытаний шагового двигателя, содержащая блоки управления и регистрации и циклический датчик положения (2).

Недостатком указанной выше установки также является отсутствие в ней средств для выделения низкочастотной составляющей рассогласования и средств для регистрации величины указанной составляющей в заданный момент времени, что снижает точность измерения при использовании указанной установки для диагностики и контроля работы шагового двигателя в реальных условиях эксплуатации, когда движение выходного элемента шагового двигателя сопровождается его интенсивными, например близкими к резонансным, колебаниями, высокочастотные составляющие которых

10 имеют, как правило, непериодический или случайный характер. В результате, когда из-за отсутствия достаточного количества времени практически невозможна дополнительная длительная математическая обработка результатов испытаний, необходимая для определения низкочастотной составляющей рассогласования в испытываемом двигателе, точность диагностики и контроля работы шагового двигателя в реальных у.словиях эксплуатации низКИ.

Целью изобретения является повышение точности и упрощение процесса контроля.

Указанная цель достигается тем, что установка снабжена механическим фильтром, входной вал которого соединен с валом шагового двигателя, а выходной вал — с валом датчика положения; механический фильтр содержит последовательно соединенные упругий, инерционный и демпфирующий элементы, причем упругий элемент соединен с валом шагового

600527

65 двигателя, а инерционный элемент — с валом датчика положения.

Такое выполнение установки обеспечивает повышение точности измерения (до долей одной дискреты) рассогласования двигателя путем выделения низкочастотной составляющей, имеющей меньший разброс случайных значений, а также упрощение процесса контроля работы шагового двигателя вследствие возможности получения информации в цифровой форме за короткий срок прн минимальном количестве измерительнои техники.

1-1а фиг. i приведена структурная схема установки; на фиг. 2 — сгрукгурная схема блока регистрации; на фиг. 3 — схема механического фильтр а. становка для испытания шагового двигателя содержит блок i управления испытуемым двигателем и, циклический датчик 3 положения и блок регистрации. ьлок < регистрации содержит формирователи б и о входных сигналов, формирователь i широтно-модулированного сигнала, анализатор б, делитель, блок iu обработки сигналов, реверсивныи счетчик 11, пульт 12 управления, генератор 13 тактовых импульсов и счетчик 1ч импульсов.

Механический фильтр 15 состоит из последовательно соединенных упругого элемента 1б, инерционного элемента k (и демпфирующего элемента 18, состоящего из звена 19, создающего вязкое трение, и дополнительного инерционного звена 20. причем упругий элемент б соединен с двигателем 2, а инерционный элемент li — с датчиком 3.

Установка работает следующим образом.

11еред началом испытании включается блок управления 1, останавливается движение испытуемого двигателя 2 и приводятся в исходное состояние элементы блока регистрации 4.

Испытания начинаются включением блока 1 и производятся при заданных установившихся средних значениях скорости движения двигателя 2.

1lериодические сигналы от блока управления 1 и циклического датчика 3, имеющие одинаковую цену дискреты, подаются на формирователи 5 и 6, от которых импульсные сигналы подаются на формирователь широтно-модулированного сигнала 7 и блок ооработки сигналов 10. Импульсные сигналы от формирователя 5 подаются также на делитель

У, с выхода которого сигнал подается на формирователь 7 и блок 10 через заданное число периодов, например, равное числу дискрет на один оборот вала шагового двигателя или один цикл кольцевого коммутатора в блоке управления 1.

Заданное число периодов широтно-модулированных сигналов, скважность которых определяется сдвигом во времени между сигналами с формирователей 5 и 6, подается на анализатор 8 от формирователя 7 при поступлении на последний сигнал от делителя 9.

4

Сигналы от блока 10 подаются на входы реверсивного счетчика 11 таким образом, что число, определяемое состоянием счетчика 11, равно мгновенной разности чисел импульсных сигналов, поступивших от формирователей 5 и 6 на блок 10 с момента начала движения.

При поступлении сигнала от делителя 9 в блок 10 в последнем подготавливается сигнал

«Запрет» на доступ сигналов в счетчик 11, Далее, для остановки счета, подается сигнал от пульта 12 на блок 10, в котором после этого при очередном поступлении сигнала от делителя 9 запрещается прохождение сигналов в счетчик l l. 11оследующий сигнал от пульта 12 подается на тактовый генератор 13, при работе которого реверсивный счетчик ll приводится в исходное состояние, а в счетчик

1ч поступают импульсы, число которых определяется состоянием реверсивного счетчика il в момент запрета доступа в него сигналов.

Механический фильтр 15 выделяет постоянную и низкочастотную составляющие скорости движения двигателя 2, которые в сумме равны скорости движения инерционного элемента

1 /. Двигатель 2, инерционный элемент 17 и дополнительное инерционное звено 20 имеют равные постоянные составляющие скорости движения. Равенство низкочастотных составляющих движения двигателя 2 и инерционного элемента 17 обеспечивается демпфирующим элементом 18, сила воздействия которого на элемент 17 обусловлена вязким трением в звене 19 и пропорциональна относительной скорости движения элемента 17 и звена 20.

Скорость движения элемента 17 не содержит высокочастотных составляющих, которые отфильтровываются динамической системой последовательно соединенных упругого элемента 16, инерционного элемента li и демпфирующего элемента 18. Перемещение элемента 17 с момента начала движения измеряется циклическим датчиком 3.

Значение низкочастотной составляющей рассогласования между заданным и фактическим положением выходного элемента шагового двигателя при установившемся процессе его движения определяется по формуле

Ь = o (N + f — 05), где б — величина дискреты шагового двигателя 2 и циклического датчика положения 3;

А — число, определяемое состоянием реверсивного счетчика 11 в момент запрета доступа в него сигналов; т — отставание во времени сигналов формирователя 6 относительно сигналов формирователя 5;

f — средняя частота периодических сигналов от блока управления 1.

Совокупность значений указанной выше низкочастотной составляющей рассогласования, измеренных при различных заданных положениях выходного элемента шагового двигателя, определяет собой постоянную и низко600527 Рог 1 частотную переменную составляющие рассогласования. Измерение этих составляющих рассогласования дает информацию о статических характеристиках шагового двигателя и их периодических изменениях в процессе его движения.

Высокая точность измерения (до долей одной дискреты), небольшое количество операций при работе с измерительной аппаратурой и соответственно малое время, необходимое для их выполнения позволяют применять установку в производственных условиях, обеспечивают возможность автоматизации процесса диагностики и контроля работы шагового двигателя.

Использование предложенной установки для предварительного контроля работы шагового двигателя до его установки на оборудование (металлорежущий станок и т. п.) позволяет сократить время на сборку и отладку последнего и производить диагностику отказов и некачественной работы указанного оборудования.

Формула изобретения

1. Установка для испытаний шагового двигателя, содержащая блоки управления и реги5 страции и циклический датчик положения, связанный своим валом с валом шагового двигателя, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности и упрощения процесса контроля, она снабжена механическим фильт10 ром, входной вал которого соединен с валом шагового двигателя, а выходной вал — с валом датчика положения.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что механический фильтр содержит по15 следовательно соединенные упругий, инерционный и дсмпфирующий элементы, причем упругий элемент соединен с валом шагового двигателя, а инерционный с валом датчика положения.

20 Источники информации, принятые во внимание прп экспертизе

1. Патент СШЛ М 3586953, кл. 318-685, 1971.

2. Дискретный электропривод с шаговыми двигателями. Под ред. Чиликина М. Г. N., «Энергия», 1971, с. 575.

600527 Рва ./

Составитель 3, Горник

Техред И. Михайлова

Корректор И. Позняковская

Редактор 3. Старикова

Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 923/3 Изд. ¹0 353 Тираж 1075

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

-з

1

11

1 (I

I 1

1 1

1 !

J 1

1

1

1

1 ! !

I

1 !

I ! !

I

1 !