Способ управления магнитострикционным фиксатором

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 09) 1557 8 1)З Г 16 О б /00 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ныи инсти Лебедев,8)детельство СССРл 63/00, 1973,ЕНИЯ МАГНИТОСТРИКк приборо ть исполь ьных устатических повышение ся ет б ните авто деиствиработы ыст цикалДля ятия е того в г мость относительится к приборо- ожет быть исполь олнительных устобретение отно мера магнитострик или величины раашиностро вано в овых исп личины управляющего ) = с(с) - зависиго изменения рабоени, причем на эави- (1, ) пунктиром поцесс размагничивалиянием свободно эащего воздействия; на ю изобретени адежности Фи яетси и стро ен включения Ф1 изображ иксатор, ра Фиг, 1; назависимост ть изменени тора,а гнитостриг.рафЕ( деиств а финый рез; на фиг.3-гй: 1 улрвысокоча ци на управ о в ледующиависимо даваемыи импульс, и ; нафиг, 5 - Г(с) - Э тнопра еиствия в обмотке (Ь 1/1 )1 = яющего во от време фиксатор ик зависимост нГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) СПОСОБ УПРАВЛЦИОННЫМ ФИКСАТОРОМ(57) Изобретение относи машиностроению и можзовано в шаговых исполройствах прецизионныхсистем. Цель изобретеннадежности фиксации ивключения Фиксатора. Вфиксатора вводят интеростаточных деформаций. ойствах прецизионных автоматически конце указанного интервала выделяютзнак производной снимаемого управляющего воздействия и подключают к обмотке фиксатора сигнал датчика давления, расположенного на фиксаторе, Приэтом полярность сигнала датчика давления задают в прямой зависимости отзнака производной и поддерживают максимум усилия фиксации до подачи импульса управляющего воздействия следующего цикла работы фиксатора. Определяют направление подачи управляющего воздействия на обмотку фиксаторатакже в прямой зависимости от знакапроизводной, выделенного на предыдущем цикле работы фиксатора, Сигналдатчика давления через усилитель сдифференциальным входом поступаетобратно на ключ, Высокая точностьперемещений нагрузки обеспечиваетсяза счет надежного фиксирования,1 эи, ф-лы, 6 ил,(1 у ) - эависиного изменения раэционного Фиксаторабоцего зазора от вевоздействия; (Ь 1/1мость относительночего зазора во времсимости (41/1) = сказан частичный прония фиксатора под втухающего управляюфиг, 4 - то же, тольющего воздействияв обмотку фиксаторазодатчика давления от его деформации;, на фиг, 6 - схема устройства, реализующего способ управления.Магнитострикционный Фиксатор сос 5 тоит из двух частей, одна из которых содержит стакан 1 и втулку 2 с цилиндрической обмоткой 3, причем стакан жестко закреплен на трубке 4 электрически деформируемого элемента, а другая - кольцо 5 и две намагничивающие системы 6, расположенные по торцам кольца с тороидальными обмотками 7, включенные встречно, причем кольцо и его намагничивающие сис темы скреплены винтами 8 и установлены в направляющей 9, при этом датчик 10 давления расположен на внутренней поверхности стенки стакана 1.УстРОЙство (фиг,б), Реализующее 20 способ управления магнитострикционным фиксатором, содержит генератор 11 подачи импульса или высокочастотного управляющего воздействия, схему 12 выделения, ключ 13, блок 14 усилителей мощности, магнитострикционный фиксатор 15, на котором расположен датчик 16 давления, сигнал которого через усилитель 17 с дифференциальным входом поступает обратно на ключ, уси- З 0 литель мощности и обмотки Фиксатора, При этом генератор 11 импульсов запускается или останавливается по сигналу у , причем полярность первого импульса из серии импульсов или полярность импульса подачи определяется в прямой зависимости от знака производной (сигнала сГ ), а переключение ключа 13 на сигнал датчика давления происходит после затухания переходного процесса управляющего воздействия сигналом ( , длительность которого равна интервалу времени снятия остаточных деформаций с фиксатора,На Фиг, 2 показаны два встречно 45 направленных потока, замыкающихся через одну намагничивающую систему 6, винты 8 и кольцо 5.На фиг, 3 показаны два цикла работы фиксатора, причем первый циклГ с - с 4 больше второго с . - сд и на первом цикле можно отработать большее перемещение. При этом интерВалы о С и х 6 интервалы подачи импульсов управляющего воздей ствия; с, -и с - ев - интервалы снятия управляющего воздействия; с - е и с - с - интервалы сняв 9тия остаточных напряжений. Знак производной определяется на участке с и с - в конечного участка (четверть периода) затухающего управляющего воздействия, На фиг. 4 также показаны два цикла работы Фиксатора, причем первый цикл , - гд больше второго- с, при этом с - с, и /оС - интервалы подачи импульса управляющего воздействия; с - св и- интервалы снятия управляющего воздействия, на которых определяется знак производной для выборанаправления подачи управляющего импульса на следующем цикле работы фиксатора т сз и сб 17 - интерва- лы снятия остаточных деформаций фиксатора, За интервалы с - т и с - -3обеспечивается надежная Фиксация трубки, График зависимости (41/1)1 =получают из графика зависимости 1, = Г(й) отражением его от магнитомеханической характеристики магнитострикционного элемента,Чем больше величина импульса илиимпульсов управляющего воздействияв обмотке фиксатора, тем больше остаточная деформация в нем после снятия управляющего воздействия, приэтом точка С .(Фиг.3 и 4) перемещается вверх по ординате (д 1/1), а точки А и В - влево и вправо по абсциссе соответственно, Если характер нагрузки упругий, то меняется наклонмагнитомеханической характеристикии изменяют свое местоположение точки А, В и С на осях координат.Сущность способа управления магнитострикционным фиксатором состоитв следующем,В исходном состоянии обмоткификсатора обесточены и между наружной контактной поверхностью стаканаи внутренней поверхностью кольца действуют силы статического трения (либо посажены они друг на друга с натягом). Рассмотрим работу фиксатора по фиг. 4 и 5. При подаче импульса управляющего воздействия в обмотку фиксатора происходит образование рабочего зазора между кольцом и стаканом, позволяющего отрабатывать заданное перемещение, После снятия импульса управляющего воздействия рабочая точка магнитомеханической характеристики перемещается в точку С, характеризующую собой остаточные деформации Е;интервале снятия управляющего воздействия (с - с , с - г.,) путемподачи положительной или отрицательной полярности сигнала датчика давления в прямой зависимости от знакапроизводной снимаемого управляющеговоздействия (с -С - ). Приэтом рабочая точка магнитомеханической характеристики смещается к точке А или к точке В, где обеспечиваетсямаксимальное усилие фиксации, Приподключении датчика давления в момент сс него снимается ЭЦСЕ , вызванная остаточными деформациями фиксатора Е,-, = Е, = (в 1/1).,Усиленный сигнал датцика давленияприводит к уменьшению остаточныхдеформаций 1 т- и к еще большей деформации тензодатчика до Е = Е, где наблюдается максимальное усилие фиксации, минимальный сигнал ЭДС тензодатчика и где остаточные деформации полностью исчезают.Устройство (Фиг.6), реализующее способ управления, работает следующим образом,По Фронту запускающего импульса увырабатывается управляющее воэдействие генератором 11 в виде единичного импульса или серии импульсов, Через клюц 13 и усилитель 14 мощности управляющее воздействие подается к обмоткам фиксатора 15, По срезу запускающего импульса Р генератор снимает управляющее воздействие с обмотки фиксатора и по окончании свободного переходного затухающего процесса схемой 12 выделения вырабатывается сигнална подклюцение ключа 13 обмоток фиксатора 15 к датчику 16 давления. Кроме того, схема 12 выделения выделяет знак производной управляющего воздействия Г для определения направления подачи импульса управляющего воздействия в следующем цикле работы фиксатора, цтобы повысить быстродействие включения фиксатора, и для определения полярности прикладываемого напряжения с датчика давления, чтобы полностью исключить остаточные деформации, Усилитель 17 с дифференциальным входом усиливает сигнал ЭДС тен" зодатцика нужной полярности в зависимости от сигнала знака о для обеспечения максимального усилия фиксации, Если в результате подключения датчи" ка давления его сигнал резко возрастает, то рабочая точка С магнитоме 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 ханической характеристики перескочитточку А или В и начнет движение к тоцке П или Р, В результате этого зазормежду кольцом 5 и стаканом 1 увеличится, деформация и Э 11 С тензодатцикауменьшатся и рабочая точка магнитомеханической характеристики вернетсяв точку А или В, исключая остаточныедеформации,Таким образом, предлагаемый способуправления позволяет повысить надежность фиксации, так как в цикл работы фиксатора вводят интервал снятияостаточных деформаций, причем в концеинтервала снятия управляющего воздействия определяют знак его производной, а на интервале снятия остаточных деформаций подключают к обмоткефиксатора сигнал с датчика давления,расположенного на фиксаторе, положительной или отрицательной полярностив прямой зависимости от знака производной и поддерживают максимум усилияфиксации до подачи импульса управляющего воздействия следующего циклаработы. Кроме того, способ управления позволяет повысить быстродействиевключения фиксатора за сцет того, чтонаправление подачи управляющего воздействия на обмотку фиксатора определяют в прямой зависимости от знакапроизводной, выделенной на предыдущем цикле работы фиксатора, так какпри этом крутизна подъема магнитомеханической характеристики больше(рабочая тоцка перемещается всегдалибо по АО, либо по ВР (фиг.3 и 4),а следовательно, больше крутизнаподъема характеристики Э (д 1/1) /д .Предлагаемый способ управлениянаиболее целесообразно использоватьв шаговых исполнительных устройствах,где необходимо обеспецить высокуюточность перемещения нагрузки засчет надежного фиксирования, котороедостигается введением интервала снятия управляющего воздействия и интервала снятия остаточных напряженийфиксатора. Формула изобретения 1. Способ управления магнитострик" ционным фиксатором, заключающийся в том, что подают импульс или высокочастотный управляющий сигнал воздействия в течение интервала времени, достаточного для осуществления пере 1557387мещения вала и последующего снятияуправляющего воздействия, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения надежности фиксации и быстродействия включения фиксатора, вцикл работы фиксатора вводят интервал снятия остаточных деформаций,для этого определяют знак производной снимаемого управляющего воздействия в конце интервала снятия управляющего воздействия, затем подключают к обмотке Фиксатора сигналдатчика давления, расположенного нафиксаторе, положительной или отрица1 тельной полярности, которую определяют в прямой зависимости от знакапроизводной, и поддерживают максимумусилия фиксации до подачи импульсауправляющего воздействия следующегоцикла работы,2. Способ по п.1, о т л и ч э ющ и й с я тем, что определяют направление подачи управляющего воздействия на обмотку фиксатора в прямойзависимости от знака производной, выделенного на предыдущем цикле работы 15 Фиксатора.Составитель В.ПуцинскийРедактор А,Лежнина Техред Л,Олийцык . Корректор Э.Лонцакова Заказ 709 Тираж 530 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при П 11 Г СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5