Способ регулирования скорости надвигания пилы при распиловке лесоматериалов и устройство для его осуществления

 

Использование: средства деревообработки . Сущность изобретения: формируют сигнал, пропорциональный току в любой из фаз цепи питания электродвигателя привода пилы, после чего сравнивают данный сигнал с установленной величиной. По результатам сравнения, реализуемом на нелинейном элементе с лямбда-характеристикой , регулируют число оборотов привода подачи. 2 с,п.ф-лы, 2 ил.. - .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л В:27 В 5/24

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) 1 Й !р1Цс) f

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

- " О1 1 г

К ПАТЕНТУ (21) 4853242/15 (22) 24,07.90 (46) 07,02,93. Бюл, N 5 (71) Ухтинский индустриальный институт (72) Б.А,Перминов, В.В.Сабов и Л.С.LtJopoхов (73) Ухтинский индустриальный институт (56) Авторское свидетельство СССР

N 1685043, кл, В 27 В 5/24, 1989. (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ НАДВИГАНИЯ ПИЛЫ ПРИ РАСПИЛОВКЕ ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ И

Изобретение относится к лесной промышленностити.

Известен способ регулирования скорости надвигания пилы при поперечной распиловке лесоматериалов, заключающийся в автоматическом вводе поправки на поперечный размер, например, бревен, измерении удельного сопротивления резания и корректирование скорости надвигания по величине отклонейия удельного сопротивления резанию от его значения в предыдущем случае.

Недостатком известного способа является отсутствие возможности управления в динамике, сложность его аппаратной реализации, а также сложность эксплуатации оборудования в связи с большим числом операций настройки, что затрудняет работу оператора, снижает производительность процесса..

Известен способ регулирования скорости надвигания пилы при поперечной распиловке лесоматериалов и устройство для его осуществления, включающее формиро„„50„„1794009 АЗ

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Использование: средства деревообработки. Сущность изобретения: формируют сигнал, пропорциональный току в любой из фаз цепи питания электродвигателя привода пилы, после чего сравнивают данный сигнал с установленной величиной, По результатам сравнения, реализуемом на нелинейном элементе с лямбда-характеристикой, регулируют число оборотов привода подачи. 2 с.п.ф-лы, 2 ил. вание первого сигнала, пропорционального величине тока в одной из фаз питания электродвигателя привода дисковой пилы, и регулирование числа оборотов электродвигателя привода подачи лесоматериала, формирование второго сигнала, пропорционального величине тока в другой фазе питания электродвигателя привода ди- Q сковой пилы, после чего оба сигнала подают,фЪ на инерционные цепи с разными постоян- (" ными времени и между соответствующими С) выходными сигналами формируют разностный сигнал, по величине которого корректируют число оборотов электродвигателя привода подачи лесоматериала.

Способ реализует регулирование по САЭ производной и позволяет оптимизировать процесс пиления при резких динамических нагрузках. Однако, когда нагрузка нарастает плавно, т.е. длительность фронта формирования нагрузки, обусловленная ростом тока нагрузки электродвигателя привода велика, то выходной сигнал, который пропорционален производной фронта изменения, 1794009 может оказаться равным нулю, что может группами задания ширины зоны регулиропривести к выходу электродвигателя из вания. строя. Таким образом, существенным недо- Изобретение иллюстрируется следую; статком рассмотренного способа и устрой- щими примерами, На фиг.1а приведена схества, является исключение процесса 5 ма регенеративного оптрона,.содержащая регулированияприплавныхизмененияхто- регулируемый источник 1 напряжения алека нагрузки электродвигателя, что сущест- мента подсветки (источник уставок), эле-. венно снижает надежность устройств, мент подсветки оптрона 2, фоторезистор 3, реализованных по данному способу. Кроме элемент 4 излучения положительной опти-. того, устройство сложно в эксплуатации в 10 ческой обратной связи, переменное сопро .связи с большим числом настроек. тивление нагрузки 5, источник питания 6

Цель изобретения — повышение эффек- цепи. регенеративного оптрона. Известно, тивности процесса пиления путем увеличе- что оптрон с положительной оптической обния точности и надежности регулирования ратной связью имеет вольт-амперную хаскорости надвигания пилы при быстро ме- "5 рактеристику с ярко выраженным няющихся и плавно изменяющихся нагруз- падающим участком, определяющим отриках, ... цательное динамическое сопротивление

Поставленная цель достигается тем, что (3,4), Срабатывание оптрона, т.е. его опров способ регулирования скорости надвига- кидывание в неустойчивых точках вольт-амния пилы при распиловке лесоматериалов, 20 перной характеристики определяется включающем формирование сигнала, про- тремя факторами. порционального величине тока в одной из 1, Изменением напряжения на элеменфаз питания электродвигателя привода пи- те подсветки. В этомслучаепроисходит,сме-:. лы, операцию сравнения этого сигнала и щение точки максимума вольт-амперной регулирование числа оборотов электродви- 2б характеристики, определяющей уровень погателя. привода подачи, введена операция рога срабатывания оптрона. Вольт-ампер i . сравнения сформированного сигнала с за- ные характеристики, приведенные на данной на нелинейном элементе с R-харак- фиг.1б; определяются различным напряжетеристикой и при превышении заданного кием на элементе подсветки, при этом чем значения напряжения увеличивают нагруз- З0 больше. уровень этого напряжения, тем нику данного нелинейного элемента и умень- же уровень срабатывания оптрона, Точка М1 шают напряжение питания обмотки определяет минимальный уровень напрявозбу>кдения электродвигателя привода жения элемента подсветки, а точка Мз— подачи, в противном случае уменьшают на- максимальный. Таким образом, задавая то грузку нелинейного элемента и одновре- Зб или иное напряжение на элементе 2 подменно увеличивают напряжение питания светкиспомощьюисточникауставок1,мож- обмотки возбуждения электродвигателя но задавать тот или иной уровень порога привода подачи, срабатывания регенеративного оптрона.

Указанная цель достигается также и 2. Изменением напряжения питания истем, что в устройство для регулирования 40 точника 6 последовательной цепи регенераскорости подачи пилы, содержащее транс- тивного оптрона. Б этом случае линия форматор тока для включения в фазу пита- нагрузки, обусловленная .постоянным знания электродвигателя привода дисковой чением сопротивления 5, смещается парал.; пилы, резистор нагрузки трансформатора. лельно самой себе под углом й, величина введен регенеративный оптрон, последова-. 45 которого определяется сопротивлением нательная цепь которого с переменным сопро- грузки 5. При этом, чем больше напряжение тивлением нагрузки через надстроечный на элементе подсветки нужно иметь, чтобы резистор подключены к вторичной обмотке получить точку сопряжения М1, определяютрансформатора тока, элемент подсветки .щую опрокидывание оптрона для данного оптрона подключен к регулируемому источ- 50 сопротивления нагрузки, при котором ток нику опорного напряжения уставок, выход скачком возрастает от значения I< до значерегенеративного оптрона подключен через ния 1 (фиг,1в), Уменьшение напряжения исдифференцирующую цепь v электронному . точника 6 приводит к снижению уровня ключу в цепи управления микродвигателя, линии нагрузки и при достижении положекоторый кинематически связан со скользя- 55 ния CD, когда происходит сопряжение лищим контактом переменного сопротивле- нии нагрузки со второй неустойчивой точки ния нагрузки регенеративного оптрона и Мг происходит обратное срабатывание оптскользящим контактом потенциометра об- рона, при котором ток скачком уменьшается мотки возбуждения двигателя привода под- от значения l3 до значения 14. Таким о6раачи лесоматериала, а также с контактными зом, изменение напряжения питания цепи

1794009 регенеративного оптрона приводит к срабатыванию регенеративного оптрона, при котором ток в его цепи либо скачком возрастает либо скачком убывает.

3, Изменение сопротивления 5 в цепи нагрузки регенеративного оптрона. Изменение сопротивления нагрузки приводит к изменению угла наклона нагрузочной прямой а (фиг.1в). что изменяет положение точки сопряжения вольт-амперной характеристики регенеративного оптрона и нагрузочной прямой при постоянном HBпряжении на элементе подсветки и постоянном напряжении источника 6.

В предлагаемом способе реализованы все три метода управления регенеративным оптроном. С помощью источника 1 (фиг.1а) устанавливается то или иное напряжение уставки на элементе подсветки 2, которым определяется уровень порога срабатывания, т.е, точка максимума вольт-амперной характеристики (фиг,1б), Этот уровень порога срабатывания, в определенной пропорции, определяет допустимый ток электродвигателя привода пилы, Напряжение вторичной обмотки трансформатора, пропорциональное току нагрузки электродвигателя привода пилы, подается на цепь питания регенеративного оптрона 3, 4 и 5, а

его изменение, определяемое сопротивлением резания {нагрузкой) приводит к перемещению линии нагрузки (фиг.1в).

Предположим, в исходном состоянии линия нагрузки занимала положение FE, но при увеличенийсопротивления резанию, возрос ток электродвигателя привода пилы, что привело к увеличению напряжения в цепи питания регенеративного оптрона и перемещению линии нагрузки к положению, например АВ, при котором имеется неустойчивая точка сопряжения М1, а это, в свою очередь, приведет к срабатыванию оптрона, т.е, броску тока в его цепи от значения I) до l2 (фиг.1в), который может быть использован для формирования сигнала управления электроприводом скорости подачи лесоматериала с одновременным увеличением сопротивления 5 нагрузки оптрона. Увеличение сопротивления 5 нагрузки приводит к выходу линии нагрузки из .состояния сопряжения с вольт-амперной характеристикой за счет увеличения угла до а1, что может быть использовано для окончания процесса управления уменьшением скорости подачи лесоматериала, При уменьшении сопротивления резанию линия нагрузки смещается вниз, так как ток потребления электродвигателя привода пилы уменьшается и может занять положение, например CD, при котором имеет место неустойчивая точка сопряжения Mz, наблюдается обратный бросок тока в сторону его уменьшения от значения!з до l4, который может быть использован для увеличения скорости подачи лесоматериала с одновременным уменьшением сопротивления нагрузки до значения угла ар, что приведет к выводу линии нагрузки из зоны сопряжения с неустойчивой точкой вольтамперной характеристики и может быть использовано для остановки процесса управления скорости подачи лесоматериала, Таким образом, непосредственное управление уровнем порога срабатывания и самим срабатыванием регенеративного оптрона в зависимости от тока потребления электродвигателя привода пилы может быть использовано для регулирования скорости

20 подачи лесоматериала.

Схема устройства, реализованного по описанному способу, представлена на фиг,2. Устройство для регулирования скорости надвигания пилы при распиловке лесо25 материалов содержит электродвигатель 1 привода пилы, трансформатор тока 2, подстроечное сопротивление 3, оптрон 4, потенциометр 5 уставок, источник 6 опорного напряжения, емкость 7 и резистор 8 диффе30 ренцирующей цепи, электронный ключ 9, например RS триггер, микроэлектродвигатель управления 10, регулируемое сопротивление 11 нагрузки регенеративного оптрона, регулируемое сопротивление 12

35 источника 13, обмотки возбуждения 14 электродвигателя 15 привода надвигания пилы, контактные группы 16 задания ширины зоны регулирования.

В фазу питания электродвигателя

40 включена первичная обмотка трансформатора 2 тока, его вторичная обмотка подключена к подстроечному сопротивлению 3. часть напряжения с которой подается на цепь питания регенеративного оптрона 4, 45 последовательно в цепь которого включено регулируемое сопротивление 11 нагрузки с контактной группой 16 задания ширины зоны регулирования, С регулируемого сопротивления 5 источника опорного напряжения

50 6 часть напряжения уставок подается на .элемент подсветки оптрона 4. Выход регенеративной цепи оптрона 4 подключен через дифференцирующую цепь, состоящую из конденсатора 7 и резистора 8 к входу

55 электронного ключа 9, например RS триггера, выход которого через управляющую контактную группу 16 подключен к цепи управления микроэлектродвигатель 10, Приводной вал двигателя 10 кинематически

1794009

15

40 устройства в целом

50 связан со скользящим контактом регулируемых сопротивлений 11 и 12, а также с контактной группой 16. Регулируемое сопротивление 12 включено по схеме потенциометра к источнику напряжения 13, часть напряжения с которого подключена к обмотке возбуждения 14 электродвигателя привода 15 надвигания пилы.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы задается уставка напряжения на элемент подсветки оптрона

4 с помощью потенциометра 5 уставок, скользящий контакт потенциометров 11 и

12 устанавливается в среднее положение, потенциаметром З.задается такое значение напряжения питания цепи регенеративного оптрона 4, чтобы линия нагрузки занимала среднее положение, т.е. практически совпадала бы с линией нагрузки EF (фиг,1в). При надвигании пилы с равномерной скоростью вследствие изменения сопротивления резанию возможно либо увеличение тока электродвигателя i пил ы, л ибо его уменьшение.

При увеличении тока нагрузки электродвигателя i напря>кение вторичной обмотки трансформатора 2 возрастает, возрастает и часть напряжения, снимаемая с потенциометра 3. что приводит к смещению линии нагрузки. Если линия нагрузки займет положение АВ (фиг.1в), то произойдет опрокидывание оптрона с броском тока от значения

t> до 1, Бросок тока дифференцируется цепью 7 и 8 и запускает первый триггер ключа 9 положительным перепадом импульса, с одновременной установкой в исходное положение второго триггера электронного ключа 9; На выходе первого триггера формируется сигнал управления микроэлектродвигателя 10, который приведет B движение ротор двигателя с одновремецным riepeMe. щением скользящих контактов потенциометров 11 и 12, при этом сопротивление 11 будет увеличиваться и будет уменьшаться напряжение, снимаемое с части сопротивления 12, которое питает обмотку возбуждения электродвигателя 14 привода надвигания, а это приведет к уменьшению скорости надвигания и увеличение угла лиФормула изобретения

1. Способ регулирования скорости надвигания пилы при распиловке лесоматериалов, включающий формирование сигнала, пропорционального величине тока в одной из фаз питания электродвигателя привода пилы, сравнение этого сигнала с заданной величиной и регулирование числа обонии нагрузки, т.е. ее смещению вниз относительно неустойчивой точки М1. При смещении скользящего контакта потенциометра 16 до контактной группы 16, установленной заранее в определенной зоне регулирования, происходит сброс первого триггера электронного ключа S и останов микроэлектродвигателя 10. Скорость подачи при этом будет несколько меньше. При уменьшении сопротивления резанию ток нагрузки уменьшается, что может привести к смещению линии нагрузки к положению

CD, При этом ток броском уменьшает значения от I3 AG 14,, бросок уменьшения тока формируется цепью 7 и 8 в отрицательный импульс, которым запускается втррой триггер электронного ключа 9, при этом формируется реверсивный сигнал управления и микродвигатель 10 начинает вращаться в другую сторону, уменьшая сопротивление

11 и увеличивая напряжение на обмотке возбуждения 14, что приведет к повышению. скорости надвигания. Останов микродвигателя 10 произойдет по достижении установленной контактной группы 16, Однако останов двигателя 10 в срединном положении линии нагрузки можно производить и без контактной группы 16, используя для этого сброс триггера ключа 9 при смещении линии нагрузки из области неустойчивой точки iVl1 или М2 (фиг.1в). Возникающий перепад напряжений при этом может быть использован для формирования импульса противоположной полярности, которыЙ и может быть использован для установа триг- . гера в исходное состояние.

Таким образом, устройство, реализуемое по предложенному способу, отсле>кивает малейшие изменения сопротивления резанию и в зависимости от этого меняет скорость надвигания,.Способ и устройство позволяет отслеживать как быстро изменяющиеся моменты изменения сопротивления резанию, так и плавно изменяющиеся

45 нагрузки, что позволяет существенно повысить надежность технологического процесса и повысить эффективность применения

1 ротов электродвигателя привода подачи, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности, сравнение сформированного сигнала с заданной величиной осуществляют на нелинейном элементе с лямбда-характеристикой и при превышении заданного значения увеличивают нагрузку данного нелинейного эле1794009

10 мента и уменьшают напряжение питания обмотки возбуждения электродвигателя привода подачи, в противном случае, уменьшают нагрузку нелинейного элемента и одновременно увеличивают напряжение питания обмотки возбуждения электродвигателя привода подачи.

2, Устройство для регулирования скорости надвигания пилы при распиловке лесоматериалов, содержащее трансформатор тока для включения в фазу питания электродвигателя привода пилы, резистор нагрузки трансформатора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности, оно снабжено регенеративным оптроном с источником опорного напряжения и нагрузочным резистором, дифференцирующей цепью, электронным ключом, микродвигателем, переменным сопротивлением нагрузки регенеративного оптрона с контактными группами задания ширины зоны регулирования и потенциометром обмотки возбуждения двигателя привода подачи, при этом выход резистора нагрузки трансформатора посредством цепи нагрузки регенеративного оптрона сообщен с дифференциальной цепью, выход которой связан с первым входом электронного ключа, нагрузкой последнего является микродвигатель, вал которого кинематически связан с движком переменного сопротивления нагрузки регенеративного оптрона и движком потенциометра обмотки возбуждения двигателя привода подачи, причем контактные группы задания ширины зоны регулирования электрически связаны и подключены к второму входу электронного ключа.

1794009

Составитель В. Перминов

Техред M,Moðãåíòàë Корректор О. Густи

Редактор С. Кулакова

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

Заказ 520 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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