Привод периодических подач

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (ii> 474789 (61) Зависимое от авт. свидетельства— (22) Заявлено 21.06.71 (21) 1668965/18-24 (51) М. Кл. 6 05Ь 19/04 с присоединением заявки №вЂ”

Государственный комитет

Совета Министров СССР ио делам изобретений и открытий (32) Приоритет—

Опубликовано 25.06.75, Бюллетень ¹ 23

Дата опубликования описания 30.10.75 (53) УДЫ 62! -503.55 (088.8) (72) Авторы изобретения

М. Е. Бараб-Тарле, Г. А. Караханян, B. В. ротарь, A. М. Мейстель, В. A. Найдис, M. П. Рашкович, Б. A. Тростановский и Б. И. Шкловский

Одесское специальное конструкторское бюро специальных станков (71) Заявитель (54) ПРИВОД ПЕР ИОДИЧ ЕСКИХ ПОДАЧ

Изобретение относится к автоматизированным электроприводам и может найти применение во всех станках и машинах, где необходимо обеспечить отработку периодических подач с высокой точностью, быстродействием .и широким диапазоном регулирования, в частности в плоскошлифовальных станках в качестве привода периодической подачи на врезание.

Известны системы управления асинхронными электродвигателями, работающими в шаговом режиме, состоящие из блока управления приводом (в виде генератора импульсов), блока распределения импульсов, блоков управления выходными коммутационными элементами (в виде формирователей и усилителей импульсов), инвертора и блока реверсирования направления вращения. Системы обеспечивают изменение скорости вращения двигателя в диапазоне частот генератора (10 —: 250 гт1), однако не могут быть непосредственно применены для управления периодическими подачами, поскольку в .них отсутствуют элементы отсчета и управления дозированными щаговыми перемещениями с требуемой точностью.

Цель изобретения — повышение точности работы привода.

Предлагаемый привод отличается тем, что в него введены блок половинного шага, схемы задержки, усилители, триггер и блок задания. Первый вход блока задания соединен с командным выходо н блока управления приводом. а выход подключен через последова5 тельно соединенные первые схему задержки и усилитель и блок половинного шага к двигателю. Другие выходы блока задания соединены с входамп блока распределения и с раздельными входам: триггера. Счетный вход

10 последнего и его единн шый выход подключены соответственно к одному из выходов и к входу блока распределен.ш. Нулевой выход триггера соединен с вторым входом блока задания и с входом второй схемы задержки, 15 подключенной через последовательно соединенные второй усилитель и блок гашения и блоку половинного шага.

На чертеже приведена блок-схема привода периодических подач.

20 Привод периодических .подач состоит из двигателя 1, инвертора 2, блока гашения 8, блока половинного шага 4 и системы управления, включающей блок 5 управления инвертором, усилители б и 7 со схемами за25 держкп на половинный шаг 8 и отработку шага 9, блок,распределения 10 на триггерах с дешифратором, триггер 11, блок задания 12 и блок управления приводом 18. В состав блока 12 входят регулятор подач и устройство взвода, а в И вЂ” задающий гене3

474789 ратор и органы управления приводом

Двигатель 1 подключен к выходу инвертора 2, осуществляющему коммутацию его обмоток. При применении асинхронного двигателя инвертор 2 может быть построен, например, по трехфазной мостовой схеме, не требующей вывода нулевой точки двигателя.

К инвертору 2 подсоединен блок 5, формирующий импульсы управления его коммутирующими элементами. Блок 5 связан с выходами блока распределения 10, число которых определяется числом коммутирующих элементов инвертора. К одному из входов олока распределения подключен выход блока управления приводом 18, который является выходом его задающего генератора. С командным выходом блока 13 соединен первый вход блока задания 12, а его выход связан через последовательно соединенные первые схему задержки 8 и усилитель б и блок

4 с двигателем I. Другие выходы блока задания 12 подключены к входам блока распределения 10 и,к раздельным входам триггера 11. Счетный вход,н единичный выход триггера 11 подключены соответственно к одному из выходов и к входу блока распределения 10, а нулевой выход этого триггера подсоединен через последовательно соединенные вторые схемы задержки 9 и усилитель 7 и блок гашения 3 к блоку 4.

Блок гашения 3 подключен также к инвертору 2.

Блоки системы управления могут быть выполнены как оригинальными, так и на стандартных логических элементах, а в качестве коммутирующих элементов в ипверторе

2 и блоках 4 и 3 могут быть применены, например, тиристоры, транзисторы и т. д.

Блок распределения 10 совместно с триггером 11 и блоком задания 12 образуют вычитающий счетчик с переменным началом отсчета и фиксированным исходным состоянием (объем 12 чисел).

Принцип работы привода основан на преобразовании счетчиком цифрового кода регулятора подач блока задания 12 в последовательность импульсов управления, при которой осуществляется поочередное попарное включение коммутирующих элементов инвертора и, следовательно, попарная коммутация обмоток двигателя, работающего в шаговом режиме с величиной единичного угла поворота его ротора (единичного шага двигателя), теоретически равной 30 для двигателя с числом пар полюсов 2,, =4 при числе тактов ком360 мутации m = б, поскольку

П.,О

Следовательно, дозирование величины периодической подачи осуществляется путем отсчета единичных ш":ãîâ двигателя. Причем при емкости счетчика 12 чисел двигатель может отработать до 10 единичных шагов, поскольку одно из состояний счетчика используется в качестве фиксированного исход IQIQ, 5

1О

25 зо

GO б5 а начальное состояние при отсчете — в качестве подготовительного.

Блок половинного шага 4 поворачивает ротор двигателя на угол, равный половине единичного, после любого числа единичных шагов. При введении переменного резистора в соответствующую фазу двигателя (на чертеже пе показан) можно, используя блок 4 половинного шага, осуществлять плавное регулирование малых углов поворота ротора двигателя в пределах (Π—: 1,0)cp и, следовательно, настроить любой угол в этих пределах, например, равный 0,25ср для толчковой подачи. Прн этом обеспечивается следующий ряд подач: 0,25ср; 0,5 ; I,Oy; ...; 9,5 р; 10,0 р.

В да.гном случае подаче, равной, например, 9,5ср, соответствует три в единичных и один половинный шаг вместо 38 шагов с дискретностью 0,25qр при отсутствии возможности отработки углов, меньших единичного, В результате значительно повышается быстродействие привода и расширяется диапазон подач при неизменной емкости счетчика.

С помощью блока задания 12 может быть задала отработка любой из ряда периодических подач в пределах (0,5-:-10) шагов двигателя.

Каждой подаче соответствует определенное начальное состояние триггера 11 и триггеров блока 10, которое, в свою очередь, задается регулятором подач блока 12, имеющим

20 положений — по числу подач от 0,5 до

l0V.

Привод периодических подач рассчитан на работу в двух режимах: периодической и непрерывной замедленной подач.

Ускоренные установочные перемещения осуществляются непосредственным включением асинхронного двигателя в сеть.

Привод работает следующим образом. Импульсы постоянно работающего задающего генератора блока управления приводом 13 поступают на блок распределения 10. Каждому из шести состояний триггеров блока распределения соответствует определенный выход его дешифратора, на котором возможно появление импульса генератора. Однако в исходном состоянии триггеров блока распределения 10 и триггера 11 счет и распределение импульсов генератора не происходят, поскольку их прохождение на выход дешифратора блока 10, соответствующий данному состоянию его триггеров, запрещено нулевым сигналом с единичного выхода триггера 11, находящегося в этом случае в «О» состоянии.

В качестве исходного состояния выбирается

«0» состояние триггера 11 и какое-либо из шести возможных состояний триггеров блока распределения 10.

В таком состоянии схема находится до поступления команды от блока управления приводом 13 на отработку периодической ила непрерывной замедленной подачи, Выбор рода подачи,и формирование команды на отработку производится органами управления 13.

474789

Таким образом, триггер 11 не только вдвое увеличивает емкость счетного устройства (6 чисел), используемого в качестве блока распределения, но и запрещает отсчет импульсов генератора в исходном положении при отсутствии команды на отработку.

При необходимости отработки требуемой периодической подачи регулятор подачи блока задания 12 устанавливается в соответствующее положение, задавая требуемое количество единичных и половинных шагов.

Команда на отработку подачи поступает с командного выхода блока управления приводом 18 на вход блока задания 12, запуская его устройство взвода. Последнее формирует на выходах блока задания 12 такой сигнал, который, поступая на раздельные потенциальные входы триггеров 11 и блока распределения 10, взводит их в соответствующее данному положению регулятора подач начальное состояние и затормаживает их на время своего действия. Это время выбирается из расчета обеспечения надежного взводя триггеров. По окончании действия выходного сигнала блока задания 12 счетчик начинает отсчет импульсов задающего генератора.

Импульс генератора блока управления приводом 18 проходит па выход блока распределения 10, соответствующий данному начальному состоянию его триггеров и затем поступает на вход блока управления инвертором 5. Последний формирует импульс управления инвертором 2 для включения пары его коммутирующих элементов. В результате производится подключение к источнику питал!!я соответствующих двух обмоток двигателя и происходит нарастание магнитного потока в подкгноченных фазах. При этом двигатель шага не совершает. По окончании деиствия импульса генератора изменяется со стояние триггеров блока распределения 10.

В результате счетчик из начального переходит в следующее свое состояние. Очередной импульс генератора блока управления приводом 18 проходит на выход блока распределения 10, соответствующий новому состоянию его триггеров и затем поступает на подключенный к этому выходу вход блока управле.ния инвертором 5. Блок управления инвертором 5 формирует импульс управления инвертсрсм для включения очередной пары его коммутиру1ощих элементов, что приводит к переключению обмоток двигателя. В результате двигатель отрабатывает единичный шаг.

ПО окончании импульса генератора счетчик переходит в очередное состояние. Далее схема работает аналогично.

Таким образом, после поступления команды на отработку подачи счетчик, возвращаясь в исходное состояние, производит распределение импульсов задающего генератора между коммутирующими элементами инверторя, обеспечивая тем самым управление шаговым режимом двигателя. Частота генератора определяет частоту коммутации фаз

10

2, зо

60 б5 дв1ггp Tåëÿ и, следовательно, скорость отработки подачи.

Работа схемы при задании дробного и целого числя единичных шагов несколько различна.

При задании целого числа единичных шагов схема задержки 8 отключена регулятором подач блока задания 12 от нулевого выхода триггера 11. При переходе счетчика в исходное состояние триггер перебрасывается в «0» состояние. Единичный сигнал с нулевого выхода этого триггера запускает подключенную к нему схему задержки 9. При этом последняя пара коммутирующих элементов пнвертора 2 включается при псрсходе счетчш а в исходное cOcтсянис ня время Dhlgepsu схемы задержки 9, обеспеч.:вяя тем самым пocëå отработки последнего шага эффективньш останов дв11гятсля 1 в режиме д1шамичсского торможения. По окончании времени выдержки 9 сформированный ею

И.!пульс, предвар .1тельио ус;!лепный усилителем 7, 1100:óïàåò ня ьход блока гашения 8, 1хлlсчяя его комм) т11руlощ1!Й элеме1!т. Последний пропзвод;1т отключение коммутирующих элемcIITGÂ н!Iвсртсря -, стилю !ая тем са оТ I1cT0 IIIII:I:.. -I пнтан;III. I100 !c отсчета зада1шого количества импульсов задающего генератор и возврата в исходное состояние счетчик остается в этом состоянии до поступления очередной команды на отработку подачи.

Таким образом, отключение двигателя после отработки требуемой подачи позволяет уменьшить тепловые потери в нем.

При задании дросного числя шагов схема задержка 8 подкл1счена к нулевому выходу триггера 11. Поэтому ед I.i!I÷ iüø CII! Iinл с этого выхода запускает одновременно схемы задержки 9 и 8. При переходе счетчика в исходное состояние вклlсчается последняя пара коммутирующих элементов инвертора (аналогично отраоотке цело"o ;"lcëà шагов) и двигатель, развивая момент, соответствующий единичному углу поворота ротора, стремится отработать ilocлед:1иш ед;шичный шаг.

По истечении времен, выдержки схемы 8 в момент, когда ротор дьигателя повернется на часть половинного угла, импульс с выхода этой схемы, усиленный усилителем б, поступит на коммутирующий элемент блока половинного шага 4. В результате дополнительно к источнику питания подключается фаза, отключаемая при переходе счетчика в исходно. состояние при включении последней пары коммутируlощих элементов инвертора. Пр 1 подключении трех фаз двигателя вектор м. д. с. статора занимает промежуточное дискретное положение, соответствующее его повороту на половинный угол, и двигатель дорабатывает половинный шаг. В течение разности выдержек apei!cIIII схем задержек 9 и

8 (первая выдержка времени больше) двигатель тормозится в режиме динамического торможения постоянным током в трех фазах.

474789

15

По окончании времепп выдержки схемы 9 включается коммутирующий элемент блока гашения 8, отключающий коммутирующие элементы инвертора 2 и блока половинного шага 4. В результате двигатель обесточивается.

О,; нсанная коммутация обмоток двигателя позволяет осуществлять отработку половинного шага с повышенным пусковым моментом, соответствующим моменту двигателя при отработке единичного шага. В результате повышается точность отработки половинных углов.

Для получения плачевно регулируемых углов поворота ротора в пределах (Π— 0,5) шага регулятор подач блока задания 12 устапавливается в положение 0,5 шага, а в фазу двигателя, подключаемую при переходе счетчика в исходное состояние, вводится переменный резистор. Схема работает аналогично отработке 0,5 шага. Однако при введении переменного резистора в подключенных трех фазах двигателя происходит перераспределение токов и угол поворота м.д.с. статора и, следовательно, угол поворота его ротора уменьшается. Изменяя, величину сопротивления резистора от х до О, угол поворота ротора двигателя можно плавно регулировать в пределах (Π— 0,5) шага.

Если переменный резистор вводить в фазу двигателя, отключаемую при переходе счетчика в и сходное состояние, то угол поворота можно регулировать в пределах (0,5 —:1,0) р.

По команде блока управления приводом

13 на отработку непрерывной замедленной подачи шунтируется нулевой выход триггера 11, который взводится в «1» состояние и затормаживается. При этом блок расширения 10 счетчика производит распределение импульсов генератора в течение времени действия команды блока управления приводом 13. Скорость непрерывной замедленной подачи можно регулировать частотой

40 задающего генератора, изменение которой осуществляется введенным,во времязадающую цепь генератора переменным резистором. После прекращения действия этой команды счетчик переходит в исходное состояние, в котором распределение и отсчет импульсов запрещен, Запускаются соответствующие схемы задержки, двигатель тормозится и отключается от источника питания аналогично описанному в режиме периодической подачи. Описанная структура построения блок-схемы привода периодических подач применима при реализации систем управления как асинхронными двигателями, так и синхронно-реактивными и силовыми шаговым и.

Предмет изобретения

Привод периодических подач, содержащий двигатель и последовательно соединенные блок управления при водом, блок распределения, блок управления инвертором и инвертор, подключенный к блоку гашения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности работы привода, в него введены блок половинного шага, схемы задержки, усилители, триггвр и блок задания, первый вход которого соединен с командным выходом блока управления приводом, а выход подключен через последовательно соединенные первые схему задержки и усилитель и блок половинного шага к двигателю, другие выходы блока задания соединены с входами блока распределения и с раздельными входами триггера, счетный вход и единичный выход которого подключены соответственно к одному из выходов и к входу блока распределения, причем нулевой выход триггера соединен с вторым входом блока задания и с входом второй схемы задержки, подключенной через последовательно соединенные второй усилитель и блок гашения к блоку половинного шага.

474789

Составитель В. Лотарь

Техред Л. Казачкова

Корректор В. Гутман

Редактор Е. Гончар

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

Заказ 1000/1423 Изд. №854 Тираж 869 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5