Дифференциальная электромагнитная пара

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕДЬСТ 8 У 1 и 924446 Союз Советски нСоциапистическинРеспублик(51)М, Кл. с прнсоелинением заявки РйР 16 Н 25/24 С 05 В 11/01 1 осударствснный. комитет СССР(23) Приоритетдо делам нзебретеннй и открытий(53) УДК 621-327С 088. 8) Л,Н,Араличев, И.В, Гаранин, С.М.Гори, и А".МШабуня Калужский .Филиал Московского ордена Р 1 внина и,ордена Трудового Красного Знамени высшего техГФческдгб училища им. Н.Э. Баумана Яш(54) ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ПАРА Изобретение относится к автомати ческому управлению и может бытьиспользовано в металлорежущей промышленности.По основному авт.св. 11 550514 известна дифференциальная электромаг 5 нитная пара, содержащая винт, расположенную с диаметральным зазором от. относительно него гайку, имеющую по внутреннему диаметру расточку10 электрическую обмотку, расположенную в расточке гайки, установлена аналогичная дополнительная гайка, расположенная последовательно с основной, и датчики, каждый из которых располо 15 жен с торца гайки, противоположного торцу, обращенному к соседней гайке, а пары гайка-датчик установлены с разнонаправленным смещением их витков резьбы относительно витков резьбы винта 13.К недостаткам известных дифференциальных электромагнитных пар, следует отнести низкую надежность в работе, так как при достаточно большом сопротивлении перемещению, оказываемом на привод со стороны нагруз ки, возможно смещение гаек относительно винта на шаг или несколько шагов, что является нарушением правильной работы. Кроме того, известные электромагнитные пары не позволяют перемещать подвижный узел с заранее заданным постоянным или меняющимся по определенному закону усилием.Цель изобретения - повышение надежности в работе электромагнитных пар и расширение .Функциональных возможностей. . Поставленная цель достигается тем, что дифференциальная электромагнитная пара, содержащая двигатель и дифференциальную электромагнитную пару, состоящую из винта и расположенных относительно его с диаметральным, зазором двух гаек с электрическими9обмотками и двух. датчиков, закреп"ленных в едином корпусе, соединенномс подвижным уз.лом, дополнительно содержит последовательно соединенныефильтр помех, двухканальный усили"тель и регулирующий блок выходы которого соединены с обмотками гаек, блокразности, входы которого соединеныс выходами двухканального усилителя,и последовательно, соединенные задатчик, блок вычитания, усилитель-ограничитель и блок управления двигателем, причем выход блока разности соединен с входом блока вычитания и бло"кирующим входом усилителя-,ограничителя,Для достижения поставленной целииспользуется зависимость между величиной сигналов, вырабатываемых датчиками и величйной тяговой способности гаек, соответствующих этим дат"чикам. Например, при увеличении сигнала одного датчика и уменьшении сигнала другого, величина тяговой способности первой гайки возрастает, а второй - уменьшается. Так как направление усилий, развиваемых гайками,проти.воположно, их разность будет пропорциональна величине внешней силы, вызывающей смещение витков гаек с датчи 0 30ками относительно витков винта (например, изменению велицинЬ 1 силы сопротивления перемещению каретки токарного станка при обработке детали). Соответственно, и разность величины сигналов датчиков будет пропорциональнавеличине внешней силы, действующейна подвижный узел.На чертеже представлена конструкция дифференциальной электромагнит 40ной пары.Дифференциальная электромагнитнаяпара содержит двигатель 1, винт 2,подвижной узел 3, две гайки 4 и 5с электрическими обмотками, два датчика 6 и 7, фильтр 8 помех, двухка 45нальный усилитель 9, блок 10 регулирования, блок 1 разности, блок 12вычитания, задатцик 13, усилительограницитель 14 и блок 15 управлениядвигателем.Разность сигналов датчиковЦ.пропорциональна величине смещения отисходного положения витков гаек (сдатчиками) относительно витков винта,т.е. пропорциональна велицине мгновенной тяговой способности,При отсутствии сопротивления перемещению подвижного узла 3 смещение витков гаек с датчиками относительновитков винта равно друг другу и направлено в противоположные стороны,(И 1 = 1)у и Ц = О. В этом случае мгновенная тяговая способностьэлектромагнитной пары равна нулю.При наличии сопротивления перемещению подвижного узла 3 происходитосевое смещение гаек с датчиками относительно винта на некоторую величину, пропорциональную силе сопротивления перемещению. При этом изменяются величины сигналов датчиков(например,13 - уменьшается, Ц - увеличиваетсл) и лц ф О.К выходу блока 11 разности подключен блок 12 вычитания, кроме сигнала от блока 11 разности, поступаетсигнал задатчика 13.Блок 12 вычитания реализуетфункциюд 13 = Б - ьц,Ъгде Ц - сигнал задатцика 13Задатчик 13 вырабатывает сигнал, соответствующий требуемому значению величины тяговой способности электромагнитной пары, В общем случае величина тяговой способности электромагнитной пары может меняться по определенному закону во времени.функция д Ц отражает разность между задаваемым значением велицины тяговой способности привода и ее ре 1 альным (мгноренным) значением.К выходу блока 12 вычитания под" ключен усилитель-ограничитель 14, усиливающий сигнал блока 12 вычитания по мощности. Со вторым входом усилителя-ограничителя 14 соединен выход блока 11 разности. В исходном состоянии усилитель-ограничитель 14 закрыт, сигнал на его выходе равен нулю. Если сигнал на выходе блока 11 разности превысит некоторый уровень, то вход усилителяограницителя 14, соединенный с выходом блока 12 вычитания, открывается, и сигнал, поступающий из блока вычитания 12, усиливается по мощности. Усилитель-ограНичитель 14 имеет возможность регулирования порога открывания входа, соединенного с выходом блока 12 вычитания, с помощью схемы регулирования.Усиленный по мощности сигнал из усилителя-ограничителя 14 поступает в . систему 15 управления двигателем, Система 15 управления двигателем осу9244 Формула изобретения Дифференциальная электромагнитнаяпара по авт. св. У 550514, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с цельюповышения надежности и расширенияфункциональных возможностей, она содержит последовательно соединенныефильтр помех, двухканальный усилитель и регулирующий блок, выходыкоторого соединены с обмотками гаек,блок разности, входы которого соединены с выходами двухканального усилителя, и последовательно соединенные эадатчик, блок вычитания, усилитель-ограничитель и блок управлениядвигателем, причем выход блока раз"ности соединен с входом блока вычита"ния и блокирующим входом усилителя"ограничителя.Источники информации,принятые во внимание при экспертизеАвторское свидетельство СССР550514, кл, Е 16 Н 25/24, 1974(прототип),ществляет программное управление подвижного узла 3, т.е, дает командуна перемещение подвижного узла 3, всоответствии с циклом работы машины(станка), на требуемую координату изадает номинальную скорость перемещения,При поступлении сигнала от усилителя-ограничителя 14 в систему 15 управления двигателем происходит замедле" 10ние вращения двигателя 1 пропорционально величине сигнала.,Дифференциальная электромагнитаяпара работает следующим образом.Задается желаемое значение величины тяговой способности с помощьюзадатчика 13. Оно выбирается, исходяиз функционального назначения электромагнитной пары. Например, если парапредназначена для перемещения каретки токарного станка, то величина тяговой способности (велична силы тяги) пропорциональна осевой составляющей силы резания при токарной обработке, В ряде случаев при обработке 25детали весьма желательно поддерживатьпостоянной силу резания.При вращении винта 2 и наличии сопротивления перемещению подвижногоузла 3 происходит смещение витков гаек з 0с датчиками относительно витков винта 2, что приводит к появлению навыходе блока 11 разности сигнала ф 1Если сигнал аБ не достиг уровня, при котором открывается усилитель-ограничитель 14, то в систему15 управления двигателем не поступает.информация о величине силы сопротивления перемещению подвижного узла 3,и двигатель 1 вращается с постоян,ной скоростью. Такой режим работыпривода подачи может быть необходимв ряде случаев для обеспечения устойчивой его работы.Если сигналЦ имеет уровень,при котором усилитель-ограничитель14 открыт, то на выходе блока 12 вычитания образуется сигнал дИ, который усиливается в блоке усилителя 46 6ограничителя 14 и поступает в систе. му 15 управления двигателем.В этом случае происходит замедление вращения двигателя 1 пропорционально величине сигнала дЦ, умень" шение скорости перемещения подвижного узла 3 и уменьшение силы резанияВ связи с тем, что электромагнитная пара позволяет производить работу с заданным усилием, это дает возможность машине или станку работать с максимальной производительностью, ликвидирует вероятность перегрузки и тем самым устраняет возможность аварий. Кроме того, наличие задат- чика, вырабатывающего сигнал, меняющийся во времени по требуемомузакону, в ряде случаев позволяет повысить эксплуатационные возможности электромагнитной пары, Например, при токарной обработкенежестких деталей оказывается возможным повысить точность обработки.Редакто ров Поомите та СС исное о и открытий шская наб,д. /5 т аказ 27865 й ВСоставитель О. ГудковаТехред И, Гергепь Коррект Тира) ИИПИ Государств по делам изобре 35, Москва, Ж