Схема электромеханического делительного устройства для задания угловых положений исполнительному органу

Й комитет ссРЕТЕНИЙ ИОТНРЫТ ГОСУДАРСТВЕНПО ДЕЛАМ ИЭОБ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) 1, Авторское свидетельство СССР по заявке 92945464/08,кл.В 23 0 17/02 1982 (прототип).(54)(57) СХЕМА ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО ДЕЛИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА ДНЯ ЗАДАНИЯ УГЛОВЫХ ПОЛОЖЕНИЙ ИСПОЛНИТЕЛЬНОМУ ОРГАНУ, содержащая датчик положения, выполненный в виде многополюсного вращающегося трансформатора с числом пар полюсов, кратным числу фиксированных угловых положений исполнительного органа, связанного непосредственно.с выходным валом датчика положения, источник переменного тока, следящую систему, выполненную в виде усилителя, двигателя с обмоткой управ ления, редуктора, выходной вал кото рого связан с указанным датчиком, и устройства управления; содержащего переключатель, включенный в цепь, соединяющую выходные обмотки датчика положения с усилителем, о т л и ч а ю щ а я с я тем, .что, с целью снижения трудоемкости, устройство управления снабжено переключателем режимов работы, релейным триггером, управляющий вход которого через первые контакты переключателя режимов работы, первую дифференцирующую цепоЧку и кнопку запуска соединен с источником постоянного тока, к которому подключена шина питания релейного триггера, а контакты релейного триггера включены в цепь питания обмотки возбуждения датчика положения, пусковым реле с второй дифферен-вС цирующей цепочкой, выполненной в вита де магазина емкостей, соединенной через вторые контакты переключателя режимов работы и кнопку запуска с источником постоянного тока, причем контакты пускового реле включены в . Я цепь, соединяющую выходные обмотки датчика положения с усилителем.СРИзобретение относится к станко- и машиностроению.Известна схема злектромеханического делительного устройства для задания угловых положений исполнительному органу, содержащая датчик положения, выполненный в виде многополюсного вращающегося трансформатора с ЧИСЛОМ ПаР ПОЛЮСОВт КРатЬЫМ ЧИСЛУ фикСГтООВаННЫХ УГЛОВЫХ ПОЛОжЕНИй ИС полннтельного органа который непосредственно связан с Выходным валом1 О датчика положения источник переменного тока, следящую систему выполненную в виде усилителя, двигателя с обмоткой управления редуктора выходной вал которого связан с ука-, занным датчиком, и устройства управ-. леният содержащего управляющий и .дополнительный переключатели Г 1 3,.Недостатками известной схемы являются высокая трудоемкость и значи п тельное время задания угловых положений,исполнительного органа вследбтвие ручного переключения в Определенной исходной последовательности управляющего переключателя для зада ния следующего углового положения И ВОЗМОЖНОСТЬЮ ОШИбОК ОПЕРВТОРаг обусловленн хт необходн 1 т ост ю подклю ченйя источника переменного тока кратковременнО к Обмотке Управления ДВИГВТЕЧСМ и СОбЛЮДЕНИЯ ПОСЛЕДОВат т Еттт, НОСТИ ПЕ ОЕттДД;тЕНГтЯт,;тт УПРавЛЯЮЩЕ го переключателяЦель изобре.;ения - снижение трудоемкости СОкращеяие времени задания угловых положений исполнительному5. органу и исттлючентт,те возможных ошибок Оператора путем автоматизации прОцес са зацанием угловых положений исполнительному Органу.Указанная цель достигается тему 4 О что в схеме злектромеханического делительного устройства для задания угловых положений исполнительному органу, содержащей датщ 1 к положеният Выполненный в виде многополюсного . 45 вращающегося трансформатора с числом ПдР ПОЛЮСОВт КРатНЫМ ЧИСЧУ фтАКСИРО ванных угловых положений исполнительного органа, связанного непосредственно с Выходным валом датчика положения, источник переменного тока, следящую системут выполненную в зиде усилителя, двигателя с обмоткой Управления, редуктора, выходной вал которого связан с указанным датчиком, и устройства управления, содержащего .55 переключатель, Включенный в цепь. СОЕДИНЯЮЩУЮ ВЫХОДНЫЕ ОбМОТКИ ДатятяКа положения с усилителем устройство управления снабжено переключателем режимов работы, релейным триггером О управляющий вход которого через первые контакты переключателя режимов работыр первую дифференцирующую цепочку и кнопку запуска соединен с источником постоянного тока к кото у 5 рому подключена шина питания релейного триггера, а контакты релейного триггера включены в цепь питания обмотки возбуждения датчика положения, пусковым реле с второй дифференцирующей цепочкой, выполненной в виде магазина емкостей, соединенной через вторые контакты переключателя режи-. мов работы и кнопку запуска с источ- ником постоянного тока, причем контакты пускового реле включены в цепь, соединяющую выходные обмотки датчика положения с усилителем.На фиг. 1 приведена функциональнаясхема электромеханического делительного устройства для задания угловыхположений исполнительному органу;на фиг 2 - диаграмма задания угловыхположений по каждой нулевой точке датчика положения с одной из его выходных обмоток; на фиг, 3 - диаграмма адания угловых положений через одну нулевую точку датчика положения с одной из его выходных обмоток.Схема электромеханического дели- тельного устройства для задания угловых, положений исполнительному органу(фнг, 1) содержит датчик положения многополюсный вращающийся трансформатор (МВТ) 1 с обмоткой 2 возбуждения (ОВ), подключенной к источнику переменного тока у и синусной (ВСО) 3 и косинусной (ВКО) 4, выходными обмотками который установлен на одном валу с исполнительным органом 5. Выходные обмотки 3 и 4 МВТ 1 подсоединены с одной стороны через переключатель на пять положений пй к усилителю б, а с другой стороны одна из выходных обмоток 3 или 4 подключается через переключатель на три положения п 1 и контакты К 2, в положении 1-1, пускового реле Р 2 к усилителю б, Выход усилителя б соединен с обмоткой 7 управления (ОУ) двигателя 8, имеющего обмотку 9 возбуждения, подключенную к источнику переменного тока Б 2. При зтом через контакты К 2 пускового реле Р 2,в положении 2-2 к усилителю б подключен источник переменного тока 0 Двигательь 8 кинематически связан с редуктором 10, выходной вал 11 которого связан с МВТ 1.В цепь питания обмотки 2 возбуждения МВТ 1 включены контакты К 1 релейного триггера (РТ) 12, позволяющие при переключении контактов К 1 из положения 1-1 в положение 2-2 изменять фазу питания ОВ 2 ИВТ 1 на противоположную с тем, чтобы обеспе" чить поворот исполнительного органа 5 в том же направлении при задании последующего углового положения.Питание на РТ 12 подается по шине питания (ЮП, которая подключена к клеммам плюс и минус источника постоянноо тока Уз. РТ 12 имеет управляютщий вход (УВ), по которому снабжен первой дифференцирующей цепочкой, включающей в себя емкость С 1и сопротивление обмотки Впервогореле, входящего в РТ 12 ( не показано). Вторая дифференцирующая цепочкавключает в себя магазин нз двух5емкостей С 2 и СЗ и сопротивлениеобмотки пускового реле Р 2 В. Прнэтом вторая дифференцирующая цепочка соединена по входу с первой через переключатель режимов работы на два положения пЗ, причем первыеконтакты пЗ включены в цепь, соединяющую С 1 и РТ 12. С помощью переключателя режимов работы на два положения пЗ осуществляется переключение режимов работы предлагаемой 15схемы. Первая дифференцирующая ,цепочка соединена через кнопку запуска Кн.1 с клеммой плюс источника постоянного тока П , По клемме минус источника =Уз соединены непо О , средственно вторйе концы обмотки реле Р 2 и РТ 12 по УВ.Схема электромеханического делительного устройства для задания угловых положений исполнительному д органу работает в трех режимах.В первом режиме схема работает по двум выходным обмоткам 3 и 4 ЯВТ 1 с помощью переключателя п 2 с дискретностью задания угловых положений, равной К=4 р, где р - число пар полюсов. Во втором режиме схема работает по одной иэ обмоток, например ВСО 3, МВТ 1 с дискретностью задания угло,вых положений равной к=2 р.В третьем режимЕ схема работает по одной кз обмоток, например ВСО 3, ИВТ 1 с дискретностью задания угловых положений равной к=р. 40Схема электромеханического делительного устройства в первом режиме работает следующим образом.Переключатель п 1 устанавливается в полдкение 2-2, а кнопка запуска Кн;1 находится в,исходном положении (фиг. 1), Переключатель п 2 устанавливается в положение 1-6, При подаче питания на ОВ 2 МВТ 1 и следящую систему схема приходит в устойчивое положение, при котором минимальный по величине сигнал ВСО 3 соответствует нулевой точке МВТ 1.Для задания следующего углового положения переключатель п 2 устанавливается в положение 2-7 и подключает к входу усилителя 6 ВКО 4, сигнал с которой отличен от нуля, так как ВСО и ВКО находятся в квадратуре. Сигнал ВКО 4, усиленный усилителем б, поступает на Оу 7 двигателя 8, 60 который вращается через редуктор МВТ 1 и исполнительный орган 5 до тех пор, пока сигнал ВКО 4 МВТ 1 не станет равным нулю, что соответствует следующему угловому положению. Для задания последующего углового положения переключатель п 2 устанавливается в положение 3-8, подключая при этом к усилителю б в противо-фазе сигнал ВСО 3 с тем, чтобы обеспечить поворот исполнительного органа 5 в том же направлении. Этот сигнал отрабатывается следящей системой до нулевого положения МТВ 1 поВСО 3.Затем на следующее угловое положение подключается переключателемп 2 в полбжение 4-9 в противофазек усилителю б сигнал с ВКО 4 дляобеспечения направления поворотав ту же сторону. Сигнал ВКО 4 отра- .батывается следящей системой доследующей нулевой точки,Далее схема в первом режиме работает в порядке указанному выл,переходя из "промежуточного поло-жения 6-10 переключателя п 2 в положение 1-6.Во втором режиме схема злектромеханического делительного устройства работает следующим образоМ,(фиг. 1 и 2),При подаче питания от источниковпеременного тока 01, ц 2 и П+, атакже и схема находится в устойчивом исходном состоянии и положениеэлементов схемы указано на фиг.1.При этом предлагаемая схема приходит в устойчивое положение по следящей системе, при котором минимальный по величине сигнал выходнойобмотки, например ВСО 3, соответствует нулевой точке МВТ 1 (фиг, 2точка 1). При этом непрерывнаясинусоида - основная выходная ЭДСсинусной обмотки 3, а пунктирнаявыходная ЭДС синусной обмотки в противофазе к основной. Стрелки иа синусоидах выходной ЭДС указываютнаправление изменения амплитуды ЭДСк устойчивому нулевому положениюследящей системы. Стрелками в-показано условное направление вращения в фазах, выходной ЭДС ВСО 3 исполнительного органа 5 при заданиипоследующего углового положения.Для задания следующего угловогоположения исполнительному органу 5нажимается кнопка запуска Кн,1 ичерез емкость С 1 первой дифференцирующей цепочки питание от источникапостоянного тока У поступает наРТ 12, который опрокидывается и его,контакты К 1 устанавливаются в положение 1-1, переворачивая фазу питаний ОВ 2 ЙВТ 1 для обеспечения поворота исполнительного органа 5 в одном направлении, например, вправо(фиг. 2), При этом ЭДС ВСО 2 меняетфазу на противоположную первоначальной (на фиг. 2 изображена пунктир-ной линией). Тогда нулевое положение(фиг, 2) является неустойчивыми одновременно при нажатии кнопки1038189 ки 1.в точку 2 по синусоиде выходной ЭДС ИВТ 1, когда двигатель поворачивается на некоторый угол о, пропорциональный времени сдвигающего импульса1, проходящий через усилятель 6 на обмотку 7 управления.При установлении контактов К 2 реле Р 2 в исходное положение 1-1 на ОУ 7 двигателя 8 поступает усиленное усилителем б напряжение ВСО 3, .пропорциональное угловому положению с 1 ЧВТ 1 (точка 2 на фиг. 2), Напря жение с ВСО 3 отрабатывается следядо точкн 5), тем саьым обеспечивается направление вращения испоЛнительного органа 5 в ту же сторону.55В третьем режиме схема работает следующим образом.При подаче питания от источников переменного тока В, П и В 4 , а также В схема находится в устойчивом ис 3ходном состоянии и положение элемен тов схемы указано на фиг.1.Для обеспечения работы схемы в третьем режиме переключатель аЗ устанавливается в положение контактов 2-2. 65 запуска Кн,1 питание от источника через емкость С 2 второй дифференциальной цепочки подается на пусковое реле Р 2, которое срабатываети кратковременно подключает своимиконтактами в положение 2-2 источник переменного тока П 4 к усилите.лю б. Длительность срабатыванияпускового релеР 2 и соответственнодлительность импульса сдвига с иот источника Н .(заштрихованныепрямоугольники на фиг, 2) не должна превышать времениотработкиследящей системой до следующего нулевого положения. Поэтому Ф10,что достигается во второй диФферейцирующей цепочке выбором величины емкости С 2, так как время ее заряда есть время убывания тока. Реле Р 2находится поц током только в течение заряда емкости С 2, пока ток текущий по обмотке реле Р 2, не становится меньшим по величине, чемток срабатывания реле Р 2. Реле Р 2приходит в исходное состояние, прикотором его контакты К 2 устанавливаются в исходное положение 1-1.Причем время заряда емкости прямопропорционально ее величине.На днаграмме (фиг. 2) этот процесс показан в виде перехода из точшей системой до следующего нулевого положения угла в точке 3 (фиг. 2),которое является устойчивым.Для задания следующего углового положения схема работает аналогично изложенному выше, с той лишь разницей, что при нажатии кнопки запуска Кн.1 релейный триггер опрокидывается и его контакты К 1 устанавливаются в положение 2-2 (на фиг,2 непрерывная синусоида от точки 3 При этом выключается из работыРТ 12 с первой дифференциальной цепочкой, а во второй дифференциальной цепочке подключается емкость СЗ.Так как в третьем режиме необходимозадание угловых положений .через однунулевую точку ВСО 3, то сДвигающийимпульс с длительностью ,2(фиг.З)должен быть больше, чем длйтельностьотработки о следящей системой следующего углового положения, т.е.12Со, но не более 21,. Таким образом, 21 о1 21 о и не требует- ся при этом.измененйе фазы ЭДС. ВСО 3,На фиг. 3 аналогично стрелками на синусоиде представлено направление изменения амплитуды ЭДС к устойчивомунулевому положению следящей системыи условное направление вращения исполнительного органа 5 в фазах выхоДной ЭДС ВСО 3. Условие 2112 1 20 достигается выбором величины емкости СЗ аналогично: выбору емкости С 2,Тогда при нажатии кнопки запускаКн.1 пусковое реле Р 2 срабатываетв течение времени заряда емкости СЗ, 5 а следящая система отрабатывает импульс сдвига, поступающий от источника переменного тока В через конФтакты К 2 реле Р 2 (положение контактов 2-2) и усилитель б на ОУдвигателя 8. При этом исполнительный органф5 с ИВТ 1 повернется на некоторыйугол с 2, соответствующий точке 2на синусоиде выходной ЭДС (фиг. 3),и далее следящая система отрабатывает выходную ЭДС до нулевого положения 4.Далее работа схемы электромеханического делительного устройства втретьем режиме происходит аналогично изложенному.Таким образом, ПредлагаеМая СХЕМапозволяет путем нажатия кнопки запуска осуществлять автоматическизадание угловых положений исполнительному органу, что снижает трудо емкость, сокращает время задания угловых положений и исключает возможные ошибки оператора. Кроме того,как третий, так и второй режимыработы в схеме с точки зрения управ- О ления работой злектромеханическогоделительного устройства идентичныи не требуют дополнительных переключений (в отличие от прототипа) припереходе с дискретности задания угловых положений к2 р на к=р. Это достигается за счет подбора емкости вовторой дифференцирующей цепочке,вследствие чего может быть обеспечена любая дискретность заданияуглового положения, напримерРтаадСхема является более помехозащищенной, так как управление фазой ЭДСвыходной обмотки производится на обмотке возбуждения, где.сигнал помехина 2-3 порядка меньше основногонапряжения питания, что не приводит кроме того, к погрешности следящей системы (в прототипе коммутации управляющим переключателем осуществляется на выходной обмотке МВТ и амплитуда сигнала помехи соизмерима с ампли 5 тудой выходной ЭДС, что приводит к появлению ошибки).Следовательно, основными преимуществами предлагаемой схем;являются: простота управления заданием угловых положений, которая достигнута за счет применения устройства управления, осуществляющего автоматическое задание угла следящей системой, для.чего необходимо лишь нажатие 15 кнопки запуска; сокращение времени задания угловых положений исполни-, тельному органу в несколько раэ за счет замены ручного переключения по нескольку раэ автоматическим прн од- д нократном нажатии кнопки запуска и перехода на другой режим работы; снижение трудоемкости задания угловых положений путем замены ручного управления несколькими переключениями на однократное нажатие кнопки запуска и автоматического управления работой следящей системы; устранение субъективных ошибок оператораза счет автоматизации процесса управления работой предлагаемой схемы;снижение уровня погрешности следящей системы эа счет осуществления управления изменением фазы выходной ЭДС .МВТ на его обмотке возбуждения.Схема электромеханического дели- тельного устройства предназначается для использования в народном хозяйстве для изготовления большого числа шлицов, канавок и отверстий, требующих высокой точности по их угловому расположению на фреерных, сверлильных и шлифовальных станках. Это позволит повысить производительность труда и снизить трудоемкость, например, при изготовлении зубцовой зоны многополюсных датчиков угла, многополюсных ВТ и высокоточных зубчатых колес.1038189 Составитель А. Печковаач ТехредС,Мигунова Корректор О. Ти дактор иал ППП "Патент", г, Узгород, ул. Проектная, 4 аказ 6115/18 Тирам 760 ВНИИПИ Государственного коми по делам изобретений и от 113035, Москва, Ж, РаушскаяПодпис тета СС рытий наб., д