Устройство для позиционирования рабочих органов деревообрабатывающих станков

,ЯО 1565689 А 1 51)5 В 27 В 5 2 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН щ л щ Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ иту НИ- ВОбра о- еФиг.1 ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(71) Московский лесотехнический инс(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЗИЦИОРОВАНИЯ РАБОЧИХ ОРГАНОВ ДЕРОБРАБАТЫВАЮЩИХ СТАНКОВ(57) Изобретение относится к деревобатывающей промышленности. Цель -вышение точности позиционирования. П мещение суппорта 1 осуществляется гидро- цилиндром 3, управляемым гидрораспределителем 4, плунжер которого перемещается шаговым двигателем 5. Положение суппорта 1 контролируется импульсным датчиком 10, ротор которого кинематически связан с суппортом. Система управления содержит блок задания перемещений, блок синхронизации импульсов и блок управления шаговым двигателем. Величина и направление требуемого перемещения задаются с пульта преднабора, входящего в блок задания перемещения. Применение и определенное выполнение блока синхронизации позволяет повысить точность позиционирования. 1 з. и. ф-лы, 4 ил.3Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано в оборудовании для лесопил ения.Цель изобретения - повышение точности позиционирования.На фиг. 1 изображена гидрокинематическая схема устройства; на фиг. 2 - структурная схема устройства; на фиг. 3 - функциональная схема блока синхронизации импульсов; на фиг. 4 - импульсная диаграмма.Перемещение рабочего органа (суппорта) 1 по направляющим 2 осуществляется гидроцилиндром 3, управляемым четырехкромочным дросселируюшим гидрораспределителем 4 с винтовым преобразователем и шаговым электродвигателем 5 на входе (фиг, 1).Плунжер 6 дросселируюшего гидрораспределителя 4 кинематически связан с гайкой 7 винтового преобразователя посредством валика 8 управления и подпружиненных торцовых шайб 9.Положение перемеааемого рабочего органа контролируется бесконтактным импульсным измерительным преобразователем (датчиком) 10, ротор которого кинематически связан с винтом 11 обратимого винтового механизма обратной связи. Винт 11 смонтирован в радиально-упорных шарикоподшипниках 12 и взаимодействует с гайкой 13, закрепленной на суппорте 1. При поступательном перемещении суппорта 1 с гайкой 13 винт 11 поворачивается в опорах: перемещению на шаг резьбы 5 соответствует один полный оборот винта и связанного с ним ротора измерительного преобразователя 10.Рабочая жидкость подводится к гидро- распределителю 4 по напорной линии 14, а поступает на слив по линии 15.В среднем (нейтральном) положении плунжера 6 дросселируюгцего гидрораспределителя 4 его выходные окна перекрыты и поршень гидроцилиндра 3 зафиксирован в определенном положении.Управление позиционированием рабочего органа 1 осуществляется с помощью замкнутой импульсно-шаговой системы, структурная схема которой показана на фиг. 2.Импульсно-шаговая система управления содержит блок 16 задания перемещений с пультом преднабора координат, блок 17 синхронизации импульсов, блок 18 управления шаговым двигателем (БУШД).В качестве блока задания перемещений может быть использована стандартная система ЧПУ импульсно-шагового действия, которая позволяет задать величину перемещения .з числом лз однородных электриче:ких импульсов, а скорость перемещения з - частотой их следования з, При этом 1.з=Л Из, из=А 1 з, где Л - цена одного импульса или дискрета системы. Выходы БУШД 18 подключены к обмоткам управления шагового электродвигателя 5, 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Поступательные перемещения рабочего органа 1 с помощью импульсного преобразователя 10 преобразуются в последовательность однородных электрических импульсов, которые по каналам обратной связи поступают на входы блока 17 синхронизации импульсов, Электронный блок синхронизации импульсов (фиг. 3) выполнен на базе тактового генератора 19 и логической схемы, состоящей из элементов ИЛИ 20 и 21, 0-триггеров 22 и 23 с динамическими инверсными управляющими входами и входами сброса и элементов И 24 и 25.Блок синхронизации импульсов имеет два прямых входа 26 и 27, два реверсивных входа 28 и 29, прямой вход 30 и реверсивный выход 31. Связь элементов блока синхронизации отражена на функциональной схеме, показанной на фиг. 3.Прямой 26 и реверсивный 28 входы соединены соответственно с прямым и реверсивным выходами блока 16 задания перемещений.Прямой 27 и реверсивный 29 входы соединены соответственно с реверсивным и прямым выходами импульсного измерительного преобразователя 10.Выходы 30 и 31 блока 17 соединены соответственно с прямым и реверсивным входами БУШД 18.Устройство работает следующим образом.Величина и направление требуемого перемещения вводится оператором с пульта преднабора координат блока 16.При команде Пуск в зависимости от заданного направления перемещения иа одном из выходов блока 16 задания перемещений появляется последовательность задающих импульсов.В случае задания направления перемещения Вперед импульсы подаются с прямого выхода блока 16 на прямой вход 26 блока 17 синхронизации импульсов, проходят на его прямой выход 30 и поступают на прямой вход БУШД 18.В БУШД 18 импульсы распределяются по фазам шагового двигателя 5 в последовательности, определяемой заданным направлением перемещения, усиливаются по мощности и подаются на управляющие обмотки шагового двигателя 5.Ротор шагового двигателя 5 начинает поворачивать связанную с ним гайку 7 винтового преобразователя. При этом плунжер 6 дросселирующего гидрораспределителя 4 смещается из нейтрального положения и открывает выходные окна. В результате поршневая полость гидроцилиндра 3 соединяется с напорной линией 14, а штоковая полость - со сливной линией 15. Поршень гидроцилиндра 3 и связанный с ним посредством штока суппорт 1 приходит в дви-, жение. Поступательное перемещение супперта 1 с помощью измерительного преобра 5656895зователя 10 преобразуется в последовательность импульсов обратной связи, число которых Мпропорционально величине, а частота ) - скорости перемещения суппорта 1.Импульсы по каналу обратной связи поступают на вход 29 блока 17 синхронизации импульсов, проходят на его реверсивный выход 31 и поступают на реверсивный вход БУШД 18.Таким образом, во время перемещения рабочего органа управляющие импульсы поступают как на прямой, так и на реверсивный входы БУШД 18. При этом шаговый двигатель 5 работает в режиме двухчастотного управления, обеспечивающего широтно-импульсную модуляцию фазных напряжений шагового двигателя. Скорость вращения ротора шагового двигателя 5 в этом случае определяется выражением" - Я 3 )ос),где а - угловая дискрета шагового двигателя.Если интервалы времени между моментами поступления импульсов на прямой и реверсивный входы БУШД 18 достаточно малы, возникает эффект электрического дробления шага, при этом шаговый двигатель практически работает как частотно- регулируемый непрерывный синхронный привод.При одновременном поступлении управляющих импульсов на прямой и реверсивный входы БУШД он переходит в неопределенное состояние, что может привести к ошибкам в работе системы. Для устранения этого в предлагаемом устройстве используется блок 17 синхронизации импульсов, который вводит временной сдвиг между импульсами, одновременно приходящими на входы БУШД 18.Принцип действия блока 17 синхрониза. ции импульсов основан на том, что импульсы поступающие на его входы, запоминаются 0-триггерами 22 и 23 и выводятся на его выходы через элементы И 24 и 25 только при подаче на вторые входы этих элементов импульсов тактового генератора 19. Так как на элементы 24 и 25 тактовые импульсы поступают с прямого и инверсного выходов генератора 19, то поступившие одновременно на прямой и реверсивный входы блока 17 импульсы проходят на его выходы со сдвигом относительно один другого на половину периода следования тактовых импульсов. Частота тактовых импульсов устанавливается на один-два порядка выше частоты управляющих импульсов )а и ),.Прошедший на выход импульс поступает на вход 5 Я соответствующего О-триггера и возвращает его в исходное состояние.Элементы ИЛИ 20 и 21 позволяют производить ло:ическое сложение сигналов, следующих по прямому входам 26 и 27 на вход 0-триггера 22, и сигналов, следующих по реверсивным входам 30 и 31 на вход 0-триг формула изобретения 40 45 50 55 10 15 20 25 30 35 бгера 23. Это обеспечивает работу устройства как в режиме отработки команды Вперед, так и команды Назад.После того, как подача задающих импульсов с блока6 прекращается, ротор шагового двигателя 5 начинает поворачиваться в сторону уменьшения рассогласования, при этом плунжер 6 дросселируюцего гидроргспределителя 4 начинает возвращаться в нейтральное положение, постепенно перекрывая выходные окна.При отработке суппортом 1 заданного перемещения ). число импульсов обратной связи А становится равным числу Аз задающих импульсов. В результате плунжер 6 возвращается в нейтральное положение, полностью перекрывая выходные окна дросселирующего гидрораспределителя 4. При этом происходит останов и фиксация в заданном положении поршня гидроцилиндра 3 и связанного с ним суппорта 1.Аналогично происходит отработка команды Назад, но в этом случае задающие импульсы поступают с реверсивного выхода блока 16 на вход 28 блока 17, а импульсы обратной связи - с реверсивного выхода преобразователя 10 на вход 27 блока 17.Применение предлагаемого устройства позволяет повысить точность позиционирования благодаря использованию двухчастотного управления шаговым двигателем. При этом повышается чувствительность механизма, а при малых рассогласованиях частот управляющих импульсов шаговый двигатель переходит в режим электрического дробления шага, т. е. начинает работать практически как непрерывный частотно- регулируемый синхронный привод. 1. Устройство для пози циони рова н и я рабочих органов деревообрабатывающих станков, включающее гидроцилиндр перемещения рабочего органа, дросселирующий гидрораспределитель с выполненным в виде шагового электродвигателя приводом перемещения его плунжера, имеюгций прямой и реверсивный выходы блок задания перемещений, имеющий прямой и реверсивный входы блок управления шаговым двигателем и имеющий прямой и реверсивный выходы импульсный датчик переменения рабочего органа, отличаюшееся тем, что, с целью повышения точности позиционирования, устройство снабжено блоком синхронизации импульсов, который имеет два прямых и два реверсивных входа, а также прямой и ревер сивный выходы, которые подключены соответственно к прямому и реверсивному входам блока управления шаговым двигателем, причем один прямой и один реверсивный входы блока синхронизации импульсов соединены соответственно с прямым и реверсивным выходами блока задания перемеще1565689 Риг. Э 7ний, а вторые прямой и реверсивный входы блока синхронизации импульсов подключены соответственно к прямому и реверсивному выходам импульсного датчика перемегценн.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок синхронизации импульсов выпол 5 нен в виде тактового генератора с прямым и инверсным выходами и двух цепей, каждая из которых содержит двухвходовой элемент ИЛИ, 0-триггер с динамическим инверсным входом и входом сброса и двухвходовой эле мент И, причем в каждой цепи выход элемента ИЛИ соединен с динамическим ин 8версным входом О-триггера, выход которого подключен к одному из входов элемента И, другой вход которого в одной из цепей связан с прямым, а в другой - с инверсным выходом тактового генератора, выход элемента И соединен с входом сброса 0-триггера, при этом первые прямой и инверсный входы блока образованы одним из входов элемента ИЛИ одной цепи и одним из входов элемента ИЛИ другой цепи, вторая пара входов блока образована другими входами элементов ИЛИ, а выходы блока образованы выходами элементов И.Составитель В. КитаевРедактор В. Бугренкова Техред И. Верес Корректор О. КравцоваЗаказ 1189 Тираж 47 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР13035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, О