Устройство задания больших перемещений рабочего органа машины по направляющей

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (1 1) (51)л G 05 D 3!00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

» . аююиюзкь

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4422204/24 (22) 06.05.88 (46) 30.11.91. Бюл. N 44 .(71) Московский авиационный институт им,Серго Орджоникидзе (72) В.Е.Мельников, К,M.Ëóêîìñêèé и Е.Н.Мельникова

Ф (53) 62-50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 432468, кл. G 05 0 3/00, 1976, Авторское свидетельства СССР

¹ 278352, кл. G 05 D 3/00, 1964, (54) УСТРОЙСТВО ЗАДАНИЯ БОЛЬШИХ

ПЕРЕМЕЩЕНИЙ РАБОЧЕГО ОРГАНА МАШИНЫ flO НАПРАВЛЯЮЩЕЙ (57) Изобретение относится к точному машиностроению, в частности, для решения задач позиционирования рабочих органов механизмов, имеющих направляющие.

Цель изобретения — повышение точности перемещения рабочего органа. Цель достигается за счет применения в качестве измеИзобретение относится к точному машиностроению и предназначено для решения задач прецизионного позиционирования или регулирования положения рабочих органов различных машин и механизмов, имеющих направляющие перемещения (движения) рабочих органов, Цель изобретения — повышение точности задания перемещения, Сущность изобретения заключается в том, что при задании больших перемещений рабочего органа машины по направляющей предварительно производится фиксация рителя положения обнуляемого прецизионного измерителя малых линейных перемещений и дискретного перемещения рабочего органа по направляющей. При каждом шаге перемещения, кроме последнего, производится определение условного нуля измерителя малых перемещений, перемещение рабочего органа на величину, не превышающую предела измерения измерителя, остановка рабочего органа, определение истинного перемещения на текущем шаге как разности показаний измерителя малых перемещений в момент остановки и значения условного нуля, суммирование истинного значения перемещения на текущем шаге с суммой предыдущих значений истинных перемещений и обнуление измерителя малых перемещений. Перемещение рабочего органа на последнем шаге контролируется по разности заданного смещения и суммарного смещения рабочега органа на предыдущих шагах. 2 ил.

{измерение) начального положения рабочего органа относительно направляющей, в качестве измерителя положения используется прецизионный измеритель малых линейных перемещений, диапазон измерения которого не менее чем на порядок меньше наибольшего перемещения рабочего органа перемещения рабочего органа по направляющей осуществляется дискретно, причем шаг дискретного перемещения устанавливается предварительно произвольным,. но не превышающим измерения прецизионного измерителя малых перемещений, начало

1695271 и окончание каждого шага перемещения компаратора 15 так же, как и аналогичный фиксируется с помощью измерителя, конт- вход третьего компаратора 17 подключены роль текущего положения рабочего органа к выходу блока 14 памяти заданного шага, осуществляется путем суммирования пере- Выход компаратора 15 соединен с выходом мещений на предыдущих шагах и сравне- 5 четвертого компаратора 18, которые поднии текущего перемещения с заданным, а ключены к цепи "Стоп" привода 4. Второй движение рабочего органа на последнем выход компаратора 17, а также вход второго шаге производится со скоростью по край- регистра 23 подключены к выходу вычитатенеим р . ере на порядок меньшей средней ско- ля 20, первый вход которого вместе " ерто а 16 рости движения на всех предыдущих шагах. 10 вым входом второго компаратора

На фиг, 1 представлена структурная подключены к выходу блока 13 памяти полосхема устройства;, на фиг. 2 — конструктив- жения, а второй вход вместе со вторым вхоная схема прецизионного измерителя ма- дом кампаратора 16 подключены к выходу лых перемещений. накапливающего сумматор 19. УправляюУстройство для задания больших пере- 15 щий вход накапливающего сумматора 19 и мещений рабочего органа машины по на- входсчитывания блока 13 подключены к выправляющейй содержит собственно сам ходу блока 21 стробирования, Управляющие абочий орган 1, имеющий возможность пе- входы регистров 22 и 23, блока 21 стробироремещаться по направляющей 2 от своего 20 вания и цепи "Замедл." привода 4 подклюнекоторого начального исходного положе- чены к выходу компаратора 17. Выходы ния, устанавливаемого упором 3, Движение регистров 22 и 23 подключены к входам Б и абочего органа 1 задается приводом 4, А компаратора.18, выход которого подклюснабженным сигналиэатором остановки чен к в>адной цепи элемента 12 задержки. привода (не показан), а также имеющим це- 25 Цепь "Ост прив," привода 4 подключена к вхопи включения("Вкл,"),замедления скорости ду блока 21 стробирования, к цепи "Откл." движения ("Замедл.") и остановки (" Стоп" ) фиксатора 7 и цепи "Вкл," арретира 8.

На фиг. 2 представлен один из возможляющей установлен прецизионный измери- ных вариантов конструкции прецизионного тель малых перемещений, диапазон 30 измерителя малых перемещений, который измерения которого не менее чем на поря- содержит кронштейн 27, жестко закреплендок меньше диапазона поясного перемеще- ный на рабочем органе 1 и несущий на себе ния раЬочего органа и кот р который содержит статорную часть 28 емкостного преобрастатор 5 и кинематически связанный с ним зовател. перемещений и основание 29, ротор 6, снабженный фиксатором 7 положе- 35 несуь,ее роторную часть 30 этого преобрания ротора на направляющей. ющей. Статор 5 не- зователя. Кронштейн 27 снабжен электросет на себе арретир 8 ротора относительно магнитным аоретиром 31, имеющим . статора. Устройство содержит также блок 9 катушки 32. Сердечники 33 арретира жестко запуска три элемента 10 — 12 задержки, блок соединены с основанием 29 и проходят со

13 памяти положения и блок памяти задан- 40 скольжением через отверстия в кронштеине ного шага 14, четыре цифровых компарато- арретира 31, Для регулировки исходного ра 15 — 18, накапливающий сумматор 19, взаимного положения основания 29 и кронвычитатель 20, блок стробирования 21, два штейна 27 (нуля емкостного преобразоегистра 22 и 23, преобразователь 24 ана- вателя перемещения) предусмотрены лог-код, вход которого подключен к статору 45 регулируемые (винтовые) упоры 34, Основа5 прецизионного измерителя малых пере- ние 29 может перемещаться по направляюмещений, блок 25 вычитания и блок 26 син- щей на роликах 35, Фиксатор 36 положения хронизации. Управляющая цепь бло . У епь блока 9 ротора на направляющей выполнен в виде запуска и выход третьего элемент емента 12 за- сердечника 37 с намотанной на нем катушчены к епи "Вкл," фиксато- 50 кой 38 и закрепленного на жестком центре держки подключены к цепи кл,"

4 . Элект о ы 41 и злект оды ра 7 и входу первого элемента 10 задержки, 39 мембраны О. лектроды р выход которого подключен к цепи ткл." епи "Откл." 42 образуют дифференциальный емкостный арретира 8 и входу второго элемент емента 11 датчик прецизионного преобразователя пеэадержки. Выход элемента 11 задержки ремещений. подключен к цепи кл, привод

"В," ода4и управ- 55 Устройство задания больших перемеляющему входу блока, вход ко

25, оторого со- щений рабочего органа машины по направединен с выходом npeo разоват сгбразователя 24 ляющей работает следующим образом. — ирующим вхо- В исходном положении рабочий орган аналог-код, а выход —. с суммирующим вх— дом накапливающего сумматора ора 19 выхо- прижат к упору 3, задающему нулевой уродом первого регистра и входом и

22 ом А первого вень (базу), от которого задается и отсчитыцифрового компаратора . торой

"5. Второй вход вается перемещение рабочего органа 1 по

1695271 направляющей 2, При включении питания устройства все его блоки приводятся блоком 26 синхронизации в исходное состояние. B блоке 14 памяти заданного шага записан (или записывается) цифровой код сигнала, соответствующего значению несколько меньшему, чем диапазон измерения прецизионного измерителя малых перемещений (например, 0,75 — 0,9 от диапазона). В блоке 13 памяти положения записан (или записывается) цифровой код, соответствующий требуемому (задаваемому) положению (расстоянию) рабочего органа 1 от упора 3. При включении оператором блока 9 запуска осуществляется кратковременная подача напряжения питания в цепь включения ("Вкл.") фиксатора 7 положения ротора 6 на направляющей, через элемент

10 задержки в цепь отключения ("Откл.") арретира 8 ротора относительно статора, через первый и второй элементы 10 и 11 задержки в цепь включения ("Вкл.") привода

4. Для фиксации соответствующих состояний элементов 7 и 8 в цепях "Вкл." и "Откл." в конструкции измерителя малых перемещений предусмотрены блокировки по питанию этих цепей, например, на поляризованных реле. Тем же импульсом напряжения, что и в цепи включения привода 4. осуществляется приведение к исходному уровню блока 25 вычитания таким образом, что первое же значение кода с преобразователя 24 принимается за нулевое, Таким образом, к моменту трогания рабочего органа по направляющей 2 ротор 6 измерителя малых перемещений оказывается жестко сцеплен с направляющей 2 (например, за счет притяжения фиксатора 36 в конструкции измерителя по фиг. 2) и освобожден от сцепления (жесткой связи) со статором 5 (обе катушки

32 обесточены). Исходный сигнал с измерителя малых перемещений, пройдя преобразователь 24, записывается в блоке 25 в качестве начала отсчета измерительных малых перемещений, В процессе движения рабочего органа происходит изменение взаимного положения ротора 6 и статора 5 (изменение зазора между электродами 41 и 42 емкостного преобразователя). В течение такта, задаваемого блоком 26 синхронизации, происходит формирование разностного сигнала в блоке

25 вычитания и подача его на вход А первого цифрового компаратора 15 и входы первого регистра 22 и накапливающего сумматора

19, а также считывание кода из блока 14 памяти заданого шага и его подача на входы

Б цифровых компараторов l5 и 17. Так как сигналы на управляющих входах блоков 19, 22 и 23 отсутствуют, изменения состояния этих блоков не происходит, а в блоках 15 и

17 осуществляется сравнение кодов с Входов А и Б. Как только цифровое значение с блока 25 вычитания на входе А компаратора

15 превысит значение, записанное в блок 14 на входе Б, на выходе А Б компаратора 15 появится импульс напряжения. Этим импульсом в цепи остановки (" Стоп" ) привода

4 прекращается движение рабочего органа по направляющей. В момент остановки привода сигнализатор остановки привода вырабатывает сигнал, поступающий в цепи включения ("Вкл.") арретира ротора относительно статора и в цепь отключения ("Откл,") фиксатора ротора на направляющей, а также на вход блока 21 стробирования. Последний вырабатывает управляющий импульс, поступающий на управляющий вход накап20 ливающего сумматора 19, в котором происходит суммирование цифрового кода, имеющегося на выходе блока 25 вычитания.

Кроме того, управляющий импульс с блока

21 обеспечивает считывание кода, записан25 ного в блок 13 памяти положения. Таким образом, на входы вычитателя 20 и второго цифрового компаратора 16 поступают цифровые кодь с блоков 13 и 19. Разность кодов с вычитателя 20 поступает на вход А третье30 ro цифрового компаратора 17 и вход второго регистра 23.До тех пор,пока разность между зна;ением координаты заданного положения и значением текущей координаты рабочего органа на направляющей больше, чем рабо35 чий диапазон измерителя малых перемещений, состояние блоков 17, 18, 22 и 23 не изменяется. В то же время на выходе Б<А цифрового компаратора 16 появляется импульс, который через третий элемент -адер40 жки 12 приводит измеритель малых перемещений в исходное состояние для начала следующего цикла перемещения рабочего органа по направляющей с малым шагом, т.е. происходит фиксация ротора 6

45 на направляющей 2, разретирование ротора относительно статора 5, включение привода 4 и приведение блока 25 вычитания в исходное состояние, Таким образом импульсом с блока 16 осуществляется повтор50 ный запуск всего устройства, но уже не оператором от схемы запуска, а автоматически и весь описанный цикл работы устройства повторяется многократно. Но как только путь, пройденный рабочим органом

55 по направляющей, достигнет значения, при котором разность кодов на выходе блока 20 становится меньше кода, записанного в блок 14 памяти заданного шага, вся схема переходит в новое состояние, соответствующее последнему, заключительному шагу перемещения рабочего органа. В этом слу1695271

50 чае в кон це и редыдущего (предпоследнего) цикла разность кодов с вычитателя 20 оказывается меньше, чем код, считываемый из блока 14 памяти заданного шага и третий цифровой компаратор 17 выдает по выходу

РфБ уровень напряжения, который поступает на управляющие входы регистров 22 и 23, блока 21 стробирования, а также в цепь замедления ("Замедл,") работы привода 4, В результате схема стробирования оказывается заблокированной и перестает выдавать управляющий импульс на сумматор 19, В то же время регистры 22 и 23 разблокируются и с их выходов на входы цифрового компаратора 18 поступают соответствующие коды, а на его выходе А1Б появляется импульс напряжения в цепи остановки привода (" Стоп" ). Однако в связи с тем, что привод уже остановлен, никаких изменений в схеме не происходит. Таким образом, в конце предпоследнего шага измерения происходит переключение привода на замедление и блокировка работы накапливающего сумматора 19. Поступивший с блока 16 импульсс (через элемент, задержки 12), производит эапус <устройства на последний, замедленный шаг перемещения рабочего органа па на, правляющей. Последовательно происходит, фиксация ротора 6 измерителя малых перемещений на направляющей 2, освобожде, ние ротора 6 от жесткой связи со статаром

5, приведение блока 25 вычитания в исходное положение и включение привода с относительно малой скоростью. В эта время на выходе вычитателя 20 остается тэ же разность кодов, что и в предпоследнем цикле работы устройства и, таким образом, посредством блока 17 поддерживается блокировка блока 21 стробиравания и открытое состояние регистров 22 и 23. B каждом такте в блоке 25 текущее значение кода с его выхода поступает на вход А блока 15 и нэ вход первого регистра 22. Так как рабочий орган перемещается на последнем шаге, не превышающем значения записанного в блок 14 памяти заданного шага, та блок 15 па выходу А Б уже сработать не может. В компараторе 16 происходит сравнение кодов — када, соответствуюшега остатку пути рабочего органа (коду, поступившему на вход А с вычитателя

20 через регистр 23) и кода, соответствующего текущему значению координаты рабочего органа на последнем шаге (коду, поступившему на вход Б с блока 25 вычитания через регистр 22), Срабатывание компаратора 18 происходит в момент прохождения рабочего органа с малой скоростью ерез заданное положение (записанное в блоке 13 памяти положения, что приводит к окончательной остановке привода, 5

Формула изобретения

Устройство задания больших перемещений рабочего органа машины па направляющей, содержащее привод с цепями включения и остановки, иэмеригель положения рабочего органа, содержащий ротор и статор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, чта, с целью повышения точности задания перемещения, в него дополнительно введены блок запуска, первый, второй и третий элементы задержки, блок памяти заданного шага, блок памяти положения рабочего органа на направляющей, первый, второй, третий и четвертый цифровые компараторы, накапливающий сумматор, вычитатель, блок стробирования, первый и второй регистры, преобразователь "аналог-код", блок синхронизации и блок вычитания, причем привод дополнительно снабжен сигнализатором остановки и цепью замедления, а измеритель положения рабочего оргэ - а выполнен в виде прецизионного измерителя малых перемещений с диапазоном измерения не менее, чем на порядок меньшим полного перемещения рабочего органа, жестко соединенного са статором измерителя, связанного с арретиром ротора, а ротор измерителя связан с фиксатором положения ротора на направляющей, выход измерителя положения рабочего органа подключен к информационному входу преобразователя аналог — код, к тактирующему входу которого подключен первый выход блока синхронизации, а к выходу — информационный вход блока вычитания, выход которого подключен к информационным входам накапливающего сумматора и первого регистра и к первому входу первого цифрового компаратора, а управляющий вход — к выходу первого элемента задержки и к цепи включения привода, цепь замедления которого соединена с тактирующими входами первого и второго регистров, с входом запирания блока стробиравания и с выходом второго цифрового компэратара, первый вход которого подключен к второму входу первого цифрового компаратора и к выходу блока памяти заданного шага, вход считывания которога подключен к второму выходу блока синхронизации, выход блока запуска подключен к цепи включения фиксатора положения ротора на направляющей, к выходу второго элемента задержки и к входу третьего элемента задержки, выход которого подключен к входу первого элемента задержки и к цепи отключения арретира ротора, сигнализатор остановки привода подключен к цепи включения фиксатора положения ротора на направляющей, к цепи включения арретира ротора и входу

1695271

10 разрешения блока стробирования, выход которого подключен к управляющему входу накапливающего сумматора, входу считывания блока памяти заданного положения рабочего органа на направляющей, выход которого подключен к вычитающему входу вычитателя, и первому входу третьего цифрового компаратора, второй вход которого подключен к суммирующему входу вычитателя и выходу накапливающего сумматора, а выход — к входу второго элемента задержки, выход вычитателя подключен к второму входу цифрового компаратора и информационному входу второго регист5 ра, выход которого подключен к первому входу третьего цифрового компэратора, второй вход которого подключен к выходу первого регистра, а выход — к выходу первого цифрового компаратора и цепи останова

10 привода.

1695271

Составитель В.Пилишкин

Редактор Л.Пчолинская Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор М,Цемчик

Заказ 4161 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушскэя наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101