Система управления шагающим транспортным средством
Изобретение относится к созданию шагающих механизмов и может быть использовано в работах, перемещающихся по вертикальным поверхностям. Цель изобретения - обеспечение непрерывного по скорости перемещения. После нажатия кнопки 36 запуска запускается генератор 24 частоты. Тактовый импульс, поступивший на вход схемы 34 совпадения, сбрасывает триггер 32, обеспечивая появление сигнала на выходах схемы 34 совпадения, и далее поступает для опроса блока 29 памяти. На каждый разряд первого цифрового регистра информация поступает от датчиков 14 - 19 контролирующих положение опор, датчиков 20 и 21 контроля подъема-опускания захвата и датчиков 22, 23 контроля сцепления муфт. При каждом опросе блока памяти на третьем цифровом регистре формируется код, согласно которому включаются соответствующие исполнительные органы транспортного средства. Таким образом, устройство управления обеспечивает циклическое исполнение команд для последовательных пошаговых перемещений транспортного средства, непрерывных по скорости. 2 ил.
Изобретение относится к созданию шагающих механизмов и может быть использовано в работах, перемещающихся по вертикальным поверхностям. Известна система управления шагающим транспортным средством при помощи поступательного движения гидроприводов, содержащая гидроприводы поворота, а также горизонтального и вертикального перемещения опор. Основными недостатками известного устройства является сложность эксплуатации шагающих гидросистем и неравномерность перемещения корпуса транспортного средства. Наиболее близка к предлагаемой система управления шагающим транспортным средством, содержащая блок программного управления, соединенный с приводами в виде двусторонних пневмоцилиндров и с блоком датчиков положения, а также ходовые опоры в виде вакуумных захватов с двигателями перемещения, размещенных на концах пневмоцилиндров. В известном объекте устранены горизонтальные качания корпуса, однако не достигается его непрерывное по скорости перемещение, что необходимо при выполнении ряда технологических операций, например таких, как автоматическая резка с помощью оборудования, установленного на шагающем транспортном средстве. Цель изобретения - обеспечение непрерывного по скорости перемещения при шагании. Для достижения поставленной цели в системе управления транспортным средством, содержащим привод в виде двусторонних пневмоцилиндром и ходовые опоры в виде вакуумных захватов с двигателями перемещения, размещенными на концах указанных пневмоцилиндров, включающей блок программного управления, соединенный с приводом и с блоком датчиков положения, система снабжена регулятором, состоящим из двух управляемых муфт, двух реечных передач и двух червячных передач, связанных соответственно с двумя электродвигателями, блок датчиков положения содержит двенадцать датчиков положения, а блок программного управления включает три цифровых регистра, два триггера, две схемы совпадения, генератор частоты, сумматор, блок памяти, счетчик времени, схему ИЛИ кнопку запуска, линию задержки, блок отрицания, а также двенадцать блоков включения, причем выходы всех датчиков положения связаны с информационными входами первого цифрового регистра, выход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход которого связан с выходом второго цифрового регистра через блок отрицания, а выход - с первым входом первой схемы совпадения, второй вход которой соединен с выходом первого триггера, первый выход которого связан с входом сброса счетчика времени, с выходом первой схемы совпадения и первым входом схемы ИЛИ, выход которой связан с входом блока памяти и вторым входом первого триггера, выход генератора частоты соединен с разрешающими входами первого цифрового регистра и счетчика времени, а также с первым входом второй схемы совпадения и через линию задержки - с кнопкой запуска, а выход - с входом запуска генератора частоты и через второй вход схемы совпадения - с вторым входом схемы ИЛИ, первый второй и третий выходы блока памяти связаны соответственно с информационными входами второго, третьего цифровых регистров и регистра счетчика времени, выходы третьего цифрового регистра соединены соответственно с двенадцатью блоками включения, четыре датчика положения размещены соответственно в нижних положениях каждой пары вакуумных захватов, две пары датчиков положения размещены на корпусе соответственно с конечных положениях штоков двусторонних пневмоцилиндров и два датчика положения - между соответствующими парами датчиков конечного положения штоков, два датчика положения размещены в месте сцепления соответствующих муфт, первые четыре блока включения связаны соответственно с полостями пневмоцилиндров, а последующие - соответственно с электродвигателями, с пневмодвигателями перемещения, муфтами и каждой парой вакуумных захватов, причем червячные передачи связаны через управляемые муфты с реечными передачами, жестко соединенными со штоками соответствующих пневмоцилиндров. На фиг. 1 показана схема системы управления; на фиг. 2 представлен блок программного управления. Транспортное средство (фиг. 1) содержит корпус 1, пневмоприводы 2, 3 перемещения опор (движение вперед-назад), пневмоприводы 4, 5 перемещения захватов (подъем-опускание), опоры 6, 7, вакуумные захваты 8, 9, блоки 10, 11 управляющих двигателей с червячными передачами, управляемые муфты 12, 13 сцепления валов двигателей со штоками пневмоприводов 2, 3, две реечные передачи (на чертеже не показаны), датчики 14-19 контроля положения опор, датчики 20, 21 контроля подъема-опускания захватов и датчики 22, 23 контроля сцепления муфт. Блок программного управления (фиг. 2) содержит генератор 24 частоты, три цифровых регистра 25-27, сумматор 28, блок 29 памяти, счетчик 30 времени, два триггера 31, 32, две схемы 33, 34 совпадения, схему ИЛИ 35, кнопку 36 запуска, линию 37 задержки, блок 38 отрицания, блоки 39, 40 включения пневмоприводов перемещения захватов, блоки 41-44 включения пневмоприводов перемещения опор, блоки 45, 46 включения вакуума под захваты, блоки 47, 48 включения электродвигателей и блоки 49, 50 включения управления муфт. Корпус 1 жестко связан с двумя пневмоприводами 2, 3 перемещения. Штоки каждого из приводов 2, 3 связаны на концах соответственно с пневмоприводами 4, 5 перемещения (вверх-вниз). Штоки приводов 4, 5 служат опорами 6, 7, на которых установлены захваты, соответственно 8, 9, сцепления с поверхностью. Каждый из приводов 2, 3, установленный на корпусе 1, соответственно связан с корпусами электродвигателей 10, 11, валы которых через соответствующие управляющие муфты 12, 13 и реечные передачи связаны со штоками соответствующих приводов 2, 3. При этом на корпусе 1 установлены в определенном порядке (фиг. 1) датчики 14 - 16 и 17 -19 контроля положения опор 6 и 7 соответствующих приводов 2 и 3, датчики 20, 21 контроля подъема опускания соответствующих захватов 8, 9 а в корпусах управляющих муфт 12, 13 установлены датчики 22, 23 контроля сцепления соответствующих штоков приводов 2, 3 с валами соответствующих блоков 10, 11. Выходы датчиков 14 - 23 контроля связаны с информационными входами соответствующих разрядов первого цифрового регистра 25, выходы которых соединены с входами соответствующих разрядов первого регистра сумматора 28, соответствующие входы второго регистра которого связаны с выходами соответствующих разрядов второго цифрового регистра 26 через соответствующие разряды блока 38 отрицания, а выход сумматора - с первым входом первой схемы 33 совпадения, второй вход которой соединен с выходом первого триггера 31, первый вход которого связан с выходом первой схемы 33 совпадения, вход сброса счетчика 30 времени и первым входом схемы ИЛИ 35. Второй вход триггера 31 связан с выходом схемы ИЛИ 35 и входом блока 29 памяти, соответствующими разрядами второго 26 и третьего 27 цифровых регистров и регистра задания длительности счетчика 30 времени, запускающий вход которого связан с выходом генератора 24 частоты, первым входом второй схемы 34 совпадения, разрешающим входом первого цифрового регистра 25 и входом линии 37 задержки, выход которой связан с первым входом второго триггера 32, второй вход которого связан с кнопкой 36 запуска, а выход - с вторым входом второй схемы 34 совпадения и входом запуска генератора 24 частоты, при этом выходы разрядов третьего цифрового регистра 27 связаны с соответствующими блоками 41-44 включения давления в пневмоприводы 2, 3 справа и слева от их поршней, блоками 39, 40 включения давления в пневмоприводы 4, 5 для подъема опускания опор 6, 7 с захватами 8, 9, блоками 45, 46 включения вакуума под захваты 8, 9, блоками 47, 48 включения электродвигателей блоков 10, 11 и блоками 49, 50 включения управляющих муфт 12, 13 для сцепления валов электродвигателей со штоками пневмоприводов 2, 3. Генератор частоты обеспечивает формирование тактовых импульсов, поступающих для опроса первого цифрового регистра и на счетный вход счетчика времени с частотой, определяемой точностью контроля положения перемещающихся приводов. По первому тактовому импульсу после запуска генератора также формируется опрос блока памяти. Блок памяти обеспечивает хранение программы последовательного выполнения команд различными органами транспортного средства, кодов состояний первого входного регистра, используемые для его контроля, и кодов задания интервалов времени выполнения команд исполнительными органами. Червячные передачи блоков 10, 11 при управлении обеспечивают гашение мощности пневмоприводов 2, 3. При каждом опросе блока памяти на его выходе формируются в заданном программой порядке информационные коды, поступающие соответственно на входы регистра счетчика времени и второго и третьего цифровых регистров. При этом на втором цифровом регистре формируется код, соответствующий состоянию первого цифрового регистра, которое он должен принять после поступления информации от датчиков контроля в результате исполнения транспортным средством очередной команды по перемещению. На третьем цифровом регистре формируется код команды, согласно которому включаются соответствующие исполнительные органы транспортного средства, а в регистр счетчика времени поступает код, соответствующий длительности времени исполнения очередной команды. Устройство работает следующим образом. При нажатии кнопки 36 запуска взводится триггер 32, и после появления на его выходе положительного импульса запускается генератор 24 частоты. Сигналы с выхода генератора с тактовой частотой поступают для опроса первого цифрового регистра 25 и для заполнения счетчика 30 времени. Первый тактовый импульс также поступает на первый вход схемы 34 совпадения, на второй вход которой поступает импульс с триггера 32, взведенного после нажатия кнопки запуска. Тактовый импульс, поступивший на вход схемы 34 совпадения, через линию 37 задержки сбрасывает триггер 32, тем самым обеспечивая однократное после запуска появление сигнала на выходе схемы 34 совпадения. С выхода схемы 34 совпадения сигнал через схему ИЛИ 35 поступает для опроса блока 29 памяти. Информация из блока 29 памяти в соответствии с последовательностью, заданной программой, заносится во второй цифровой регистр 26, третий цифровой регистр 27 и регистр счетчика 30 времени. С выхода второго цифрового регистра информация через схему 38 отрицания переписывается на сумматор 28, который постоянно складывает ее с информацией, поступающей в прямом коде с тактовой частотой от первого цифрового регистра. В тот момент, когда результат сложения становится равным нулю, на выходе сумматора появляется сигнал, который поступает на первый вход схемы 33 совпадений. На второй вход схемы 33 совпадений поступает сигнал с триггера 31, который взводится сигналом с выхода схемы ИЛИ 35 в момент опроса блока 29 памяти. После совпадения сигналов, поступающих на схему 33 совпадений, вырабатывается сигнал, осуществляющий сбросы счетчика времени и триггера 31 и новый опрос блока памяти. На каждый разряд первого цифрового регистра информация поступает от соответствующих датчиков 14-19, контролирующих положение опор, датчиков 20, 21 контроля подъема-опускания захватов и датчиков 22, 23 контроля сцепления муфт. Таким образом, первый цифровой регистр может иметь разрядность, равную 12 или более. Датчики контроля могут быть выполнены в виде контактов, которые при определенном положении, опор и муфт замыкают цепь сигналов, поступающих на соответствующий разряд первого цифрового регистра. Каждый разряд третьего цифрового регистра, как указывалось, связан с соответствующими блоками 39, 40 включения давления в пневмоприводы перемещения захватов, блоками 40, 50 включения муфт сцепления, блоками 41-44 включения давления в пневмоприводы перемещения опор, блоками 45, 46 включения вакуума под захваты, блоками 47, 48 включения электродвигателей. При этом в случае подачи положительного сигнала на соответствующий разряд третьего цифрового регистра замыкается электрическая цепь клапана, который подает давление в полость цилиндра пневмопривода, или реле, которое включает муфту или электродвигатель. При каждом опросе блока памяти на третьем цифровом регистре формируется код, согласно которому включаются соответствующие исполнительные органы транспортного средства. Перед этим запускается счетчик времени, который заполняется как указывалось до момента, определенного кодом, поступающим на его регистр при опросе памяти. Если до этого момента срабатывает сумматор (в результате совпадения информации на первом и втором цифровых регистрах), это значит, что задающие команды исполняются верно и в заданное время, и тем самым дается разрешение для нового опроса блока памяти и исполнения следующей команды. Если счетчик времени успевает заполниться, а транспортное средство команду не выполнило, происходит останов выполнения программы перемещения до принятия решения со стороны оператора. Таким образом, устройство управления обеспечивает циклическое исполнение команд для последовательных пошаговых перемещений транспортного средства. Для принятия исходного положения кнопкой запуска включается блок управления. С помощью сигналов генератора частоты начинается опрос первого цифрового регистра и выполняется однократный опрос блока памяти. При первом опросе блока памяти в регистр счетчика времени заносится код длительности принятия исходного положения, во второй цифровой регистр - код, соответствующий информации от датчиков контроля при исходном положении, и последовательно подаются команды на расцепление штока приводов 2, 3 от валов двигателей штоков 10, 11 соответственно с помощью муфт 12, 13, включение вакуума с помощью блоков 45, 46 под захваты 8, 9, включение давления в приводы 2, 3 перемещения, для установления опор в крайнее левое (здесь и далее положение определяется по чертежу) положение через блоки 43, 44, опускание опор 6, 7 с помощью приводов 4, 5 через блоки 39, 40, выключение давления, устанавливающего опоры в крайнее положение. После принятия исходного положения для начала движения, например влево, подают последовательно команды: снять вакуум с захватов 8, поднять опоры 6, соединить вал блока 11 со штоком привода 3 с помощью муфты 13, подать давление слева от поршня в привод 3, выключить двигатель блока 11. Так как захваты 9 в этом случае сцеплены с поверхностью, а привод 3 жестко связан с корпусом, то в момент включения двигателя начинается перемещение корпуса относительно поверхности или, что то что же самое, относительно опор 7 привод 3. В тот момент, когда датчик 18 контроля положения оказывается над опорой 7 привода 3, на первом цифровом регистре устройства управления появляется кода, по которому вырабатываются команды на сцепление вала блока 10 со штоком привода 2 с помощью муфты 12, подачу давления в привод 2 слева от поршня - для перемещения опор вправо и на включение двигателя блока 10. Так как штоки приводов 2 и 3 оказываются связанными с валами двигателей, то перемещение опор 6 привода 2 относительно поверхности в этом случае не происходит из-за вращения двигателей с одинаковой скоростью. При необходимости выравнивания скоростей вращения двигателей можно использовать стабилизаторы оборотов (см., например, "Микроэлектродвигатели для систем автоматики, под ред. Э. Ф. Лодочникова, М.: "Энергия", 1969, с. 68-79). После этого выполняются последовательно команды на включение вакуума под захваты 8 привода 2 и на их опускание. В тот момент, когда датчики 15 и 19 оказываются над соответствующими опорами, для дальнейшего движения необходимо выполнить последовательно команды на выключение вакуума под захватами 8 у привода 3, на расцепление штока привода 3 от вала мотора с помощью муфты 13, на снятие давления в приводе 3, обеспечивающего движение корпуса влево при закрепленных на поверхности захватах 9, и на поднятие захватов. После принятия этого положения вырабатывается команда на подачу давления в привод 3 справа от поршня для перемещения опор 7 в крайнее левое положение. В тот момент, когда датчик 16 располагается над опорами 6 привода 2, на первом цифровом регистре вырабатываются последовательно команды: на сцепление штока привода 2 с валом блока 10 с помощью муфты 13, на подачу давления в привод 3 для движения поршня вправо, на включение вакуума под захваты 9 и на опускание захватов 9. После выполнения этих команд блок программного управления вырабатывает последовательно исполнительные команды на отключение вакуума с захватов 8, на поднятие захватов, на расцепление штока привода 2 с валом двигателя с помощью муфты 12 и на подачу давления в привод 2 для перевода опор 6 в крайнее левое положение. Затем выполняются следующие команды; на сцепление штока привода 2 с валом двигателя с помощью муфты 12 и на подачу давления в привод 2 для перевода опор 6 в правое положение. В дальнейшем цикл непрерывного перемещения механизма с помощью пошагового движения опор двух приводов повторяется. Расположение датчика 18 относительно датчика 19 и датчика 15 относительно датчика 16 на расстоянии, не меньшем произведения скорости движения штока на время выполнения фиксации (опускание опоры, подача вакуума под захват, отключение противоположного привода), позволяет завершить фиксацию до окончания движения поршня соответствующего привода перемещения в горизонтальном направлении. Таким образом достигается непрерывное по скорости перемещение шагающего транспортного средства, в том числе по наклонным и вертикальным поверхностям.
Формула изобретения
СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ШАГАЮЩИМ ТРАНСПОРТНЫМ СРЕДСТВОМ, содержащим привод в виде двусторонних пневмоцилиндров и ходовые опоры в виде вакуумных захватов с двигателями перемещения, размещенными на концах указанных пневмоцилиндров, включающая блок программного управления, соединенный с приводом и с блоком датчиков положения, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения непрерывного по скорости перемещения, система снабжена регулятором, состоящим из двух управляемых муфт, двух реечных передач и двух червячных передач, связанных соответственно с двумя электродвигателями, блок датчиков положения содержит двенадцать датчиков положения, а блок программного управления включает три цифровых регистра, два триггера, две схемы совпадения, генератор частоты, сумматор, блок памяти, счетчик времени, схему ИЛИ, кнопку запуска, линию задержки, блок отрицания, а также двенадцать блоков включения, причем выходы всех датчиков положения связаны с информационными входами первого цифрового регистра, выход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход которого связан с выходом второго цифрового регистра через блок отрицания, а выход - с первым входом первой схемы совпадения, второй вход которой соединен с выходом первого триггера, первый вход которого связан с входом сброса счетчика времени, выходом первой схемы совпадения и первым входом схемы ИЛИ, выход которой связан с входом блока памяти и вторым входом первого триггера, выход генератора частоты соединен с разрешающими входами первого цифрового регистра и счетчика времени, а также с первым входом второй схемы совпадения и через линию задержки - с кнопкой запуска, а выход - с входом запуска генератора частоты и через второй вход второй схемы совпадения - с вторым входом схемы ИЛИ, первый, второй и третий выходы блока памяти связаны соответственно с информационными входами второго, третьего цифровых регистров и регистра счетчика времени, выходы третьего цифрового регистра соединены соответственно с двенадцатью блоками включения, четыре датчика положения размещены соответственно в нижних положениях каждой пары вакуумных захватов, две пары датчиков положения размещены на корпусе соответственно в конечных положениях штоков двусторонних пневмоцилиндров и два датчика положения - между соответствующими парами датчиков конечного положения штоков два датчика положения размещены в месте сцепления соответствующих муфт, первые четыре блока включения связаны соответственно с полостями двусторонних пневмоцилиндров, а последующие - соответственно с электродвигателями, пневмодвигателями перемещения, муфтами и каждой парой вакуумных захватов, причем червячные передачи связанны через управляемые муфты с реечными передачами, жестко соединенными со штоками соответствующих двусторонних пневмоцилиндров.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Номер и год публикации бюллетеня: 10-2002
Извещение опубликовано: 10.04.2002
