Привод периодических подач

(61) Зависимое от авт, свидетельства -51) М. Кл. 605 Ь 19/О аявлено 21.06.71 (21) 1668965/18-2 с присоединением заявки М Тосударственныи комитет Совета Министров СССР(32) оритет ио делам изобретений и открытий. А. Найдис, М. П. Рашкович,вский и Б. И. Шкловский М. Е. Бараб-Тарле, А. М. Мейстель, ВБ. А, Тростан конструкторское бюрох станков Одесское специально специаль(71) Заявитель СКИХ ПОДА 4) ПРИВОД ПЕР 20 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 гт 1), 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 выходом блока управления приводом. а выход подключен через последова тельно соединенные первые схему задержкии усилитель и блок половинного шага к двигателю. Другие выходы блока задания соединены с входамп блока распределения ц с раздельными вхоамц триггера. Счетный вход 10 последнего и его едццц 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 к блоку половинного шага.На чертеже приведена блок-схема привода периодических подач.Привод периодических подач состоит издвигателя 1, инвертора 2, блока гашения 8, блока половинного шага 4 ц системы управления, включающей блок 5 управления инвертором, усилители б и 7 со схемами за держкп на половинный шаг 8 и отработкушага 9, блок,распределения 10 на триггерах с дешифратором, триггер 11, блок задания 12 и блок управления приводом 13. В состав блока 12 входят регулятор подач и З 0 устройство взвода, а в И - задающий гене 3 474789ратор и органы управления приводомДвигатель 1 подключен к выходу инвертора 2, осуществляющему коммутацию его обмоток. При применении асинхронного двигателя ицвертор 2 может быть построен, напримвр, по трехфазцой мостовой схеме, це требующей вывода нулевой точки двигателя. К инвертору 2 подсоединен блок б, формирующий импульсы управления его коммутирующими элементами. Блок б связан с выходами блока распределения 10, число которых определяется числом коммутирующих элементов ицвертора. К одному из входов блока распределения подключен выход блока управления приводом 13, 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 1. Другие выходы блока задацця 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 ицвертору 2.Блоки системы управления могут быть выполнены как оригинальными, так и на стандартных логических элементах, а в качестве коммутирующих элементов в ицверторе 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 попарцое включение коммутирующих элементов инвертора и, следовательно, попарцая 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 ком 360мутации пь = б, посколькупСледовательно, дозировацпе величины периодической подачи осуществляется путем отсчета единичных шагов двигателя. Причем при емкости счетчика 12 чисел двигатель может отработать до 10 единичных шагов, поскольку одно из состояний счетчика используется в качестве фиксированного исходного,5 о 15 20 25 зо 35 40 45 50 55 60 б 5 а начальное состояние при отсчете - в качестве подготовительного.Блок половинного шага 4 поворачивает ротор двигателя на угол, равный половице единичного, после любого числа единичных шагов. При введении переменного резистора в соответствующую фазу двигателя (на чертеже це показан) можно, используя блок 4 половинного шага, осуществлять плавное регулирование малых углов поворота ротора двигателя в пределах (О - : 1,0)р и, следовательно, настроить любой угол в этих пределах, например, равный 0,25 ср для толчковой подачи, Прн этом обеспечивается следующий ряд подач: 0,25 ср; 0,5 ср; 1,0 р; ; 9,5 р; 10,0 р.В данном случае подаче, равной, например, 9,5 ср, соответствует три в единичных и один половинный шаг вместо 38 шагов с дискретностью 0,25 р 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 задана 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 доор,Привод периодических подач рассчитан на работу в двух режимах; пвриодической и непрерывной замедленной подач.Ускоренные установочные перемещения осуществляются непосрвдстввнным включением асинхронного двигателя в сеть.Привод работает следующим образом. Импульсы постоянно работающего задающего генератора блока управления приводом 13 поступают на блок распрвделения 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 О 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 илй непрерывной замедленной подачи, Выбор рода подачи,и формирование команды на отработку производится органами управления 13.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 ца отработку.При необходимости отработки требуемой периодической подачи регулятор подачи блока задания 12 устанавливается в соответствующее положение, задавая требуемое количество единичных и половинных шагов. Команда ца отработку подачи поступает с командного выхода блока управления приводом 13 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 ца время своего действия. Это время выбирается из расчета обеспе 1 ения надежного взвода триггеров. По окончании действия выходного сигнала блока задания 12 счетчик начинает отсчет импульсов задающего генератора.Импульс генератора блока управления приводом 13 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 пита,ц.1 я соответствующих двух обмоток двигателя и происходит нарастание магнитного потока в подкгцоченных фазах, При этом двигатель шага не совершает. По окончании деиствия импульса генератора изменяется состояние триггеров блока распределения 10. В результате счетчик из начального переходит в следующее свое состояние. Очередной импульс генератора блока управления приводом 13 проходит на выход блока распределения 10, соответствующий новому состоянию его триггеров и затем поступает на подключенный к этому выходу вход блока управления ицвертором 5. Блок управления инвертором 5 формирует импульс управления инвертсрсм для включения очередной пары его коммутиру 1 ощих элементов, что приводит к переключению обмоток двигателя. В результате двигатель отрабатывает единичный шаг. Пс окончании импульса генератора счетчик переходит в очередное состояние. Далее схема работает аналогично.Таким образом, после поступления команды ца 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 фаз5 о520 2 зо 35 40 45 50 55 60 б 5 двигателя и, сл;.Довательно, скорость отработки подачи.Работа схемы при задании дробного и це)1 сгс 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 О состояние. Единичный сигнал с нулевого выхода этого триггера запускает подключенную к нему схему задержки 9. При этом последняя пара коммутирующих элементов инвертора 2 включается при псрсходе счетчика в исходное ссстсяцис ця Время Выдержки схемы задержки 9, обеспеч 11 вяя тем сам,1) после отработки оследео шага эффективцыи останов двцгятсля 1 в режиме динамического торможения, Пс Окончании Времени выдержки 9 сформированный ею и)пульс, предвар:тельно ус;лепный усилителем 7, поступает ця ьход блока гашения 3, Включая его ком.;1 ут 11 ру 1 сциш элемент. Последций производ;1 т отключение коммутирующих элементов ицзсрторя 2, стклю 1 ая тем са- .1 Ы двигатель От истсчни 11 я гитяния. После отсчета зада 1 шого 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 дросцого числя шагов схема задержка 8 подкл 1 Оеца к нулеВОму ВыхОду триггера 11. Поэтому еди 1 шчцьш сигнал с этого выхода запускает одцовреме 1 шо схемы задержки 9 и 8. При переходе счетчика в содное состояние Влючяется последняя пара коммутирующих элементов инвертора (аналогично отраоотке целого числа шагов) и двигатель, развивая момент, соответствующий единичному углу поворота ротора, стремится отработать послед:1 и ед;шичцьш шаг. По иее вре 1 ец. Выдер)кки схе 1 ы 8 В момент, когда ротор дьигателя повернется на часть половинного угла, импульс с выхода этой схемы, усиленный усилителем б, поступит на коммутируюций элемент блока половинного шага 4. В результате дополнительно к источнику питания подключается фаза, отключаемая при переходе счетчика в исходнос состояние при включении последней пары ксммутиру 10 щих зле)ецтсв инвертора. При 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 времени схем задержек 9 и 8 (первая выдержка времени больше) двигатель тормозится в режиме динамического торможения постоянным током в трех фазах.По окончании времени выдержки схемы 9 включается коммутирующий элемент блока гашения 3, отключающий коммутируюц 1 ие элементы ицвертора 2 и блока половинного шага 4. В результате двигатель обесточивается.Описанная 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 (О - 0,5) шага регулятор подач блока задания 12 устанавливается в положение 0,5 шага, а в фазу двигателя, подключаемую при переходе счетчика в исходное состояние, вводится перемепный 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 д до О, угол поворота ротора двигателя можно плавно регулировать в пределах (О - 0,5) шага.Если переменный резистор вводить в фазу двигателя, отключаемую при переходе счетчика в исходное состояние, то угол поворота можно регулировать в пределах (0,5 - :1,0)ср. 5 10 1520 25 30 35 40 По команде блока управления приводом 13 на отработку непрерывной замедленной подачи шунтцруется 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 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 шаговыми.Предмет изобретенияПривод периодических подач, содержащий двигатель и последовательно соединенные блок управления приводом, 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,Заказ 10 1423НИИПИ ПодписноеСР д. Патент Тип. Харьк,Изд. %854 осударственного по делам изоб Москва, Ж, Ромитет етений аушска Тираж 869Совета Министровоткрытийнаб., д. 4/5