Устройство для позиционирования

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсинн

Соцналнстнчесннн

Республик ()932462 (61) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 03 .04.80 (21) 2904207/1824 (51) М. Кл.

G 05 В 19/18 с присоединением заявки РЙ— (осудерственный комнтет

СССР (23) Приоритет до делам нэобретеннй н открытнй (53) УДК 621. ,503.55 (088.8) Опубликовано 30.05.82. Бюллетень № 20

Дата опубликования описания 07.07.82

М . Н. Кривда и М. М. Биеле (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ

Изобретение относится к технике поггучения прецизионных перемещений обьектов, применяемых во многих отраслях техники и, в частности, в манипуляторах и координатных столах, преимущественно с шаговым электроприводом и кинематичес5 кой парой винт-гайка.

Известно устройство позиционирования с компенсацией люфта, включающее шаговый электропривоц, сервосистему, датчик угла поворота, цатчик перемещения и устто ройство коррекции (1).

Оцнако акое устройство сложно при реализации, поскольку требует наличия обратной связи и чувствительных элементов сложной конструкции.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство позиционирования, включающее генератор импульсов, подключенный через коммута20 тор к шаговому двигателю, связанному с исполнительным механизмом, блок ввода, соединенный с коммутатором и первым входом счетчика шагов, второй вход и вью хоц которого поцключен к коммутатору, блок выборки люфта и блок памяти люфта 121, Данное устройство позволяет в случае реверса движения скомпенсирозать люфт кинематической пары HB величину, записанную в блоке памяти люфта и обычно уста навливаемую равной его среднему значению. Однако вследствие неравномерного распрецеления величины люфта по длине винта такое устройство не позволяет обеспечить достаточной точности. позиционирования. Кроме того, погрешность при позиционировании возникает за счетупругтгх деформаций привода.

Цель изобретения» повышение точности устройства.

Поставленная цель цостигается тем, что в устройство цля позиционирования, соцержащее генератор импульсов, поцключенный через коммутатор ко входам шагового двигателя, соециненн ого выходом с входом исполнительного механизма, блок ввоца, подключенный первым выхоцом к информационному входу счетчика ыа ов, вторыми выходами к вторым входам коммутатора, с оециненного третьим входом с выходом счетчика шагов, а вторым вь . ходом - со считывающим входом счетчика, введены три счетчика, триггер и два элемента И-НЕ, соециненных первыми входами с третьим выходом коммутатора, Подключенного четвертыми входами к первым входам первого счетчика, соединенно-И го информационным входом с третьим выходом блока ввода, первым выходом с четвертым входом коммутатора, а вторым выходом с информационным входом второго счетчика, подключенного вычитаюшим 15 входом к выходу первого элемента И-НЕ, а управляющим входом к пятому выходу коммутатора, к первому входу триггера и к управлякицему входу третьего счетчика, поцкаюченного информационным входом к щ четвертому выходу блока ввода, вычитаюшим входом к выходу второго элемента

И-НЕ, соединенного вторым входом с первым выходом триггера, связанного вторым входом и вторым выходом свторым,2s вхоцом первого элемента И-HE, a третьим входом с выходом второго счетчика, причем выход третьего счетчика связан с пятым входом коммутатора.

На чертеже представленa блок-схема устройства, которое .:одаряет генератор

1 импульсов, коммутатор 2, ша.сивый двига тель Зе исп олниTB льн ый . эха низм блок 5 ввода, счетчик 6;.ъ1-::.= то,;ьий счетчик 7, второй счетчик 8.;.";.-яггор .- ; третий счетчик 10, первый элемент И:- ЯЕ

11, второй элеме:;.-.-.. И-НЕ 12.

Устройство работает следующим образом.

С блока 5 ввода на счетчик 6 шагов 4О поступает сигнал, соответствующий требуемой величине перемещения. Происходит его запись. Затем с блока 5 ввода на коммутатор 2 подается сигнал выбора на— правления, осуществляющий разрешение ф прохождения импульсов с генератора 1 на шаговый двигатель 3 и одновременно на считывающий вход счетчика 6 шагов. Про=исходит отработка заданного числа импульсов H перемещение исполнительного механизма 4 на требуемое расстояние в заданном направлении. Перемещение ис= полнительного механизма 4 осуществля:ется до тех пор, пока не обнуляется счетчик 6 шагов и с его выхода не поступает сигнал окончания цикла перемещения на коммутатор 2. Этот сигнал запрещает подачу импульсов с генератора 1

62 ф на шаговый двигатель 3 и на счетчик 6 ша гов.

После отработки заданного числа шагов двигателем 3 исполнительный механизм 4 должен переместиться в заданную точку позиционирования. Однако вследствие наличия люфтов и упругих деформаций в кинематической цепи исполнитель ного механизма 4 точность его установки невелика. Поэтому цалее начинается цикл выборки люфта и упругих деформаций.

По приходу сигнала со счетчика 6; шагов -коммутатор 2 выдает сигнал на вход записи первого счетчика 7 и вызы.вает запись сигнала, поступающего с блока 5 ввода на информационный вход счетчика 7. Затем на выходе коммутатора 2 формируется импульс, поступающий на входы записи счетчиков 8 и 10 и на первый вход триггера 9. В результате код первсго счетчика 7 переписывается в счетчик

8, а в счетчик 10 записывается код, поступаьхлий с блока 5 ввода.

Записываемый в третий счетчик 10 код соответствует перемещению исполнительного механизма 4 на величину—

Lm jn

2 а записываемый в первый счетчик 7 код соответствует перемещению на величину — гце 1. „„,„- максима2 2 льно возможный люфт в кинематической цепи, 4,„ - минимально возможный люфт. Одновременно выставляется разрец;эющий потенциал на втором выходе триг-гера 9, который соединен с его вторым входом и вторым входом элемента И-НЕ

11. На первом выходе триггера 9, ко о- рый соединен с входом элемента И-HE

12, выставляется запрещающий сигнал. B коммутаторе -- снимается запрет на прс хождение импульсов с генератора 1 на шйговый двигатель 3, Kpoìá того импу льсы с генаратора 1 поступают на входы элементов 11 и 12. На выходе элемен= та 11 появляются импульсы, поступающие на вычитаюший вход второго счетчика 8.

По ле того, как с второго счетчика 8: считывается записанное туда число, с его выхода поступает сигнал на третий вход триггера 9, который изменяет его сог..тояние. На первом выходе триггера 9 и на входе элемента И-НЕ 12 появляется разрешающий сигнал, а на втором выхоце и входе элемента 11 - запретный, С выг.oäâ элемента 12 на вычитаюший вход третьего счетчика 10 начинают поступать импульсы и считывается записанное в счетчик 10 число. Затем на выходе счетчика 10 появляется импульс, поступаю5 9324 щий на коммутаторе 2. При этом цигатель 3 срабатывает заданное счетчиками

10 и 7 числа импульсов и происходит перемещение исполнительного механизма вперед. Пссле прихода импульса с выхода третьего счетчика 10 с выхода коммутатора 2 на входы записи счетчиков 6 и 10 поступает импульс. При этом повторно содержимое первого счетчика 7 записы»вается во второй счетчик 8, в третий lÎ счетчик 10 записывается информация, поступающая с блока 5 ввоца, а триггер 9 устанавливается в исходное состояние. Импульсы с генератора 1 подаются на шаговый двигатель 3 с другого выхода коммутато- )5 ра 2, что вызывает реверс двигателя 3.

С выхода элемента 11 на вычитающий вход второго счетчика 8 начинают посту пать импульсы. Происходит считывание содержимого счетчиков 8 и 10, что приго водит к перемещению исполнительного механизма 3 на ту же величину в обратном направлении. Когца счетчики 8 и 10 об»-. нуляются, с выхода счетчика 10 на коммутатор 2 поступает второй импульс, ко»

25 торый снова вызывает перезапись инфор»мации из первого счетчика 7 во второй счетчик 8, запись информации в третий счетчик 10, установку триггера 9 в исходное состояние, и цикл повторяется. В

30 этом случае происхоцит перемещение исполнительного механизма на ту же величину, но без изменения направления движения. Когда с выхода третьего счетчика 10 на коммутатор 2 поступает третий импульс, цикл снова повторяется, но в этом случае происходит реверс цвижения.

По приходу с выхода третьего счетчика.

10 четвертого импульса на выходе коммутатора формируется импульс, который поступает на считывающий вход первого счетчика 7, с которого считывается emница. Затем в коммутаторе 2 формируется импульс и происходит пере запись новой информации со счетчика 7 в счетчик 8, запись в счетчик 10, установка триггера 9 в ис-е5 ходное состояние. Ll ance весь цикл работы повторяется, но величина перемещения уменьшаетмя на один шаг. Циклы работы устройства повторяются цо тех пор, пока не считывается вся информация с первого 5Э счетчика 7. Когцa счетчик 7 обнулен, HB его выходе формируется сигнал, поступающий на коммутатор 2. При приходе этого сигнала осуществляется запрет подачи импульсов на шаговый двигатель 3. Та- 55 .ким образом обеспечивается возвратно поступательное движение исполнительного механизма 4 в направлении перемещения

62 6 с линейно уменьшающейся амплитудой относительно точки позиционирования. В результате этого происходит позиционирование исполнительного механизма 4 с пог решностью, не превышающей половину шага уменьшения амплитуды.

Пре длагаемое устройство прецизионного позиционирования позволяет обеспечить погрешность установки х2,5 мк, тогда как известное позволяет обеспечить точность установки только порядка +5 км.

Формула изобретения

Устройство для позиционирования, содержащее генератор импульсов, подключенный через коммутатор к входам шагового двигателя, соединенного выходом с входом исполнительного механизма, блок ввода, подключенный первым выходам к информационному входу счетчика шагов, а вторыми выходами к вторым входам коммутатора, смциненного третьим входом с выходом счетчика шагов, а вторым выхоцом — с считывающим входом счетчика, отличающеес ятем, что,сцелью повышения точности устройства, в него ввецены три счетчика, триггер и цва элемента И-НЕ, соециненных первыми входами с третьим выходом коммутатора, подключенного четвертыми выходами к первым вхоцам первого счетчика, соединенного информационным входом с третьим выхоцом блока ввоца, tlBpBblM выходомс четвертым входом коммутатора, а вторым выходом-с информационным входом второго счетчика, подключенного вычитаюшим входом к выходу первого элемента

И-НЕ, а управляющим входом — к пятому выходу коммутатора, к первому входу триггера и к управляющему входу треть го счетчика, подключенного информационным входом к четвертому выходу блока ввода, вычитающим вхоцом-к выхоцу второго элемента И-НЕ, соединенного вторым входом с первым выхоцом триггера, связанного вторым вхоцом и вторьп м выходом с вторым входом первого элемента И-HE а третьим вхоцом-с выходом второго счетчика, причем выход третьего счетчика связан с пятым вхоцом коммутатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США N 3886424, кл. 318-630, 1975.

2. Патент США Nl 3560830, кл. 318-630, 1971 (прототип).

932462

Составитель Н. Горбунова

Редактор Е. Панн Техред М. Гергель Корректор Н. Швыцкая

Заказ 3782/67 Тираж 908 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по нваам изобретений и открытий

ll3O3S, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ПЛП Патент, r. Ужгор,од, уд. Проектная, 4