Устройство для позиционирования

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветсиннСоцналнстнчеснннРеспублик(51) М. Кд. 6 05 В 19/18 с присоединением заявки РЙ -Государственный комнтет СССР(23) Приоритет до делам нэобретеннй н открытнй,503.55 (088.8) Опубликовано 30.05,82, Бюллетень20 Дата опубликования описания 07.07,82 М . Н. Кривда и М. М. Биеле(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ Изобретение относится к технике получения прецизионных перемещений обьектов, применяемых во многих отраслях техники и, в частности, в манипуляторах и координатных столах, преимущественно с шаговым электроприводом и кинематичес 5 кой парой винт-гайка.Известно устройство позиционирования с компенсацией люфта, включающее шаговый электропривоц, сервосистему, датчик угла поворота, цатчик перемещения и уст 1 Оройство коррекции 1.Оцнако такое устройство сложно при реализации, поскольку требует наличия обратной связи и чувствительных элементов сложной конструкции.15Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство позиционирования, включающее генератор импульсов, подключенный через коммута 20 тор к шаговому двигателю, связанному с исполнительным механизмом, блок ввода, соединенный с коммутатором и первым входом счетчика шагов, второй вход и выход которого подключен к коммутатору,блок выборки люфта и блок памяти люфта 121,Данное устройство позволяет в случаереверса движения скомпенсирозать люфт.кинематической пары на величину, записанную в блоке памяти люфта и обычно устанавливаемую равной его среднему значению. Однако вследствие неравномерногораспределения величины люфта по длиневинта такое устройство не позволяет обеспечить достаточной точности позиционирования. Кроме того, погрешность при позттционировании возникает за счетупругих деформаций приводаЦель изобретения повышение точности устройства.Поставленная цель достигается тем,что в устройство для позиционирования,соцержащее генератор импульсов, подключенный через коммутатор ко входам шагового двигателя, соединенного выходомс вхоцом исполнительного механизма,блок ввоца, подключенный первым выхоцом462 фнв шаговый дви 1 атель 3 и на счетчик 6шагов.После отработки заданного числа шагов двигателем 3 исполнительный механизм 4 должен переместиться в заданнуюточку позиционирования. Однако вследствие наличия люфтов и упругих деформаций в кинемвтической цепи исполнительнаго механизма 4 точность его установки невелика, Поэтому далее начинаетсяцикл выборки люфта и упругих деформаций.По приходу сигнала со счетчика 6,щагов .коммутатор 2 выдает сигнал навход записи первого счетчика 7 и вызы,вает запись сигнала, поступающего с блока 5 ввода на информационный вход счетчика 7. Затем на выходе коммутатора 2формируется импульс, поступающий на входы записи счетчиков 8 и 10 и на первыйвход триггера 9. В результате код первого счетчика 7 переписывается в счетчик8, а в счетчик 10 записывается код, поступаьхый с блока 5 ввода.Записываемый в третий счетчик 10код соответствует перемещению исполнительного механизма 4 на величину -Ьи 1 и2а записываемый в первый счетчик 7 кодсоответствует перемещению на величину"ио "и", где Ь ,- максима 2 2льно возможный люфт в кинематическойцепи, Ь, - минимально возможныйлюфт. Одновременно выставляется разрец;эющий потенциал на втором выходе триггера 9, который соединен с его вторымвходом и вторым входом элемента И-НЕ11. На первом выходе триггера 9, кото-рый соединен с входом элемента И-НЕ12, выставляется запрещающий сигнал, Вкоммутаторе 2 снимается запрет на прохождение импульсов с генератора 1 наийговый двигатель Зе 1(роме того импульсы с генаратора 1 поступают на входыэлементов 11 и 12. Нв выходе элемен-.та 11 появляются импульсы, поступающиена вычитаюший вход второго счетчика 8,После того, как с второго счетчика 8:считывается записанное туда числа, с еговыхода поступает сигнал нв третий входтоиггера 9, который изменяет его сог.тояние. На первом выходе триггера 9 ина входе элемента И-НЕ 12 появляетсяразрешающий сигнал, а на втором выходеи входе элемента 11 - запретный, С выхода элемента 12 на вычитающий входтретьего счетчика 10 начинают поступать импульсы и считывается записанное всчетчик 10 число. Затем на выходе счетчика 10 появляется импульс, поступаюС блока 5 ввода на счетчик 6 шаговЮО поступает сигнал, соответствующий требуемой величине перемещения. Происходит его запись. Затем с блока 5 ввода на коммутатор 2 падается сигнал выбора на - правления, осуществляющий разрешение4 прохождения импуасов с генератора 1 на шаговый двигатель 3 и одновременно на считывающий вход счетчика 6 шагов, Про:- исходит отработка заданного числа импульсов и перемещение исполнительного механизма 4 на требуемое расстояние в заданном направлении, Перемещение ис= полнительного механизма 4 осуществля:- ется до тех пор, пока не обнуляется счетчик 6 шагов и с его выхода не поступает сигнал окончания цикла перемещения на коммутатор 2. Этот сигнал запрещает подачу импульсов с генератора 1 к информационному входу счетчика шагов,вторыми вьасодами к вторым входам коммутатора, с оединенного третьим входомс выходом счетчика шагов, а вторым вьходом - со считывающим входом счетчика, введены три счетчика, триггер и дваэлемента И-НЕ, соединенных первымивходами с третьим выходом коммутатора,Подключенного четвертыми входами к первым входом первого счетчика, соединенно-Иго информационным входом с третьим выходом блока ввода, первым выходом счетвертым входом коммутатора, а вторымвыходом с информационным входом второго счетчика, подключенного вычитаюшим 15входом к выходу первого элемента И-НЕ,а управляющим входом к пятому выходукоммутатора, к первому входу триггера ик управлякицему входу третьего счетчика,подключенного информационным входом к щчетвертому выходу блока ввода, вычитаюшим входом к выходу второго элементаИ-НЕ, соединенного вторым входом с первым выходом триггера, связанного вторым входом и вторым выходом с вторым 2 звходом первого элемента И-НЕ, а третьимвходом с выходом второго счетчика, причем выход третьего счетчика связан с пятым входом коммутатора.На чертеже представлена блок-схемаустройства, которое содеожит генератор1 импульсов, коммутатор 2, шасъвый двигатель 3, исполнительный механизм 4,блок 5 ввода, счетчик б,.ъ 1-:=т"вийсчетчик 7, второй счетчик 8,;.",.-яггор 9;третий счетчик 10, первый элемент И НЕ11, второй элемент И-НЕ 12,Устройство работает следующим образом.5 9324 щий на коммутаторе 2, При этом аигатель 3 срабатывает заданное счетчиками 10 и 7 числа импульсов и происходит перемещение исполнительного механизма вперед. Пссле прихода импульса с выхода третьего счетчика 10 с выхода коммутатора 2 на входы записи счетчиков 6 и 10 поступает импульс. При этом повторно содержимое первого счетчика 7 запись- вается во второй счетчик 8, в третий 10 счетчик 10 записывается информация, поступающая с блока 5 ввода, а триггер 9устанавливается в исходное состояние. Импульсы с генератора 1 подаются на шаговыйпвигатель 3 с пругого выхода коммутато ра 2, что вызывает реверс двигателя 3.С выхода элемента 11 на вычитающийвход второго счетчика 8 начинают поступать импульсы. Происходит считывание сопержимого счетчиков 8 и 10, что при 20вопит к перемещению исполнительного механизма 3 на ту же величину в обратномнаправлении. Когда счетчики 8 и 10 об нуляются, с выхода счетчика 10 на коммутатор 2 поступает второй импульс, ко25торый снова вызывает перезапись информации из первого счетчика 7 во второйсчетчик 8, запись информации в третийсчетчик 10, установку триггера 9 в исходное состояние, и цикл повторяется. В30этом случае происходит перемещение исполнительного механизма на ту же величину, но без изменения направления движения. Когпа с выхода третьего счетчика 10 на коммутатор 2 поступает третий импульс, цикл снова повторяется, но вэтом случае происхопит реверс движения. По приходу с выхода третьего счетчика.10 четвертого импульса на выходе коммутатора формируется импульс, которыйпоступает на считывающий вход первого ф 0счетчика 7, с которого считывается единица. Затем в коммутаторе 2 формируетсяимпульс и происходит пере запись новой информации со счетчика 7 в счетчик 8, записьв счетчик 10, установка триггера 9 в ис-ф 5хопное состояние. Далее весь цикл работыповторяется, но величина перемещенияуменьшаетмя на опии шаг. Циклы работы устройства повторяются до тех пор, пока не считывается вся информация с первого 50 счетчика 7. Когда счетчик 7 обнулен, наего выходе формируется сигнал, поступающий на коммутатор 2. При прихопе этого сигнала осуществляется запрет подачи импульсов на шаговый пвигатель 3. Та .ким образом обеспечивается возвратно- поступательное движение исполнительного механизма 4 в направлении перемещения 62 6с линейно уменьшающейся амплитудой относительно точки позиционирования, В результате этого происходит позиционирование исполнительного механизма 4 с погрешностью, не превышающей половину шага уменьшения амплитуды.Пре длагаемое устройство прецизионного позиционирования позволяет обеспечить погрешность установки х 2,5 мк, тогда как известное позволяет обеспечить точность установки только порядка +5 км.1Формула изобретенияУстройство пля позиционирования, содержащее генератор импульсов, попключенный через коммутатор к входам шагового двигателя, соединенного выхопом с входом исполнительного механизма, блок ввода, подключенный первым выходам к информационному входу счетчика шагов, а вторыми выходамик вторым входам коммутатора, соепиненного третьим входом с выходом счетчика шагов, а вторым выходом - с считывающим входом счетчика, отличающеес ятем, что,сцелью повышения точности устройства, в него введены три счетчика, триггер и два элемента И-НЕ, соединенных первыми входами с третьим выходом коммутатора, подключенного четвертыми выходами к первым входам первого счетчика, соединенного информационным входом с третьим выходом блока ввода, первым выходомс четвертым входом коммутатора, а вторым выходом-с информационным входом второго счетчика, подключенного вычитаюшим вхопом к выходу первого элемента И-НЕ, а управляющим входом - к пятому выходу коммутатора, к первому входу триггера и к управляюцему входу третье. го счетчика, подключенного информационным входом к четвертому выхопу блока ввода, вычитаюшим входом-к выходу второго элемента И-НЕ, соединенного вторым вхопом с первым выходом триггера, связанного вторым входом и вторьвГ выходом с вторым входом первого элемента И-НЕ, а третьим входом-с выходом второго счетчика, причем выход третьего счетчика связан с пятым входом коммутатора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США М 3886424,кл. 318-630, 1975.2. Патент США М 3560830,кл. 318-630, 1971 (прототип).Составитель Н. Горбуноватор Е. Панн Техред М. Гергель Корректор Н. Швыцкая7 8 сное ариан ПЛП Патент, г. Ужгоррд уа Проектна,аз 3782/6 ВНИИ ПИ 113038, М