Электромагнитный привод ударного действия

Л 4 зССР го дела АН .А, КозловБашкиров 8,8) етельс тво .СС 2, 198 сви Н О 7.(57) Изобртехнике и.создании эличного на 1 ИТНЫЙ ПРИВОД УДАРНОГО РОМАГ етени относТс 5 к эл быть использова магнитных молот ия. Цель изобре энергии удара и ения на обмотка ек гроно при может ов ртее нач повышени м х п сод повышения напря банка. Устроиство гнитный двигатель вых обмоток 1, за рабочем ходежит электромчающий п силных в магнит вкллюче ны опровод и расположой направляащей 4,становлен боек 5 счкой в средней част вУта вертикал и которой равляющеи про и а 8 лГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЬПИйПРИ Гкнт СССР Боек контактирует е хвостовиком 6инструмента. Система управления включает датчики 8 положения бойка, датчик 9 Фиксации контакта бойка с хвостовпком инструмента, 2(п+2) формирователей коротких импульсов, 2(п) элементов И, п+2 первых и и+1 вторых комиараторов напряжения, два источникаопорных напряжений, управляемьй выпрямитель, и силовых ключей, иэлементов ИЛИ, и-входовой элемент ИЛИ,и-входовой элемент ИЛИ, Я-триггери систему управления выпрямителем,состоящую из блоков импульсно-Фазовогоуправления и задатчиков напряжений.Устройство позволяет увеличивать энергию удара путем увеличения напряжеш)яна обмотках при рабочем ходе бойка,что производится задатчиком напряжения, Это позволит сохранить высокуюэФФективность использования энергетичсских возмокностей обмоток электромагнитов, как при рабочем, тзк ипри холостом ходе бойка без увеличения длины и массы двигателя. 2 ил.5 16рез формирователи 10 связаны с входами запирания ключей 14(1=1,2,,п, и).Каждый из выходов компараторов 13датчиков 8,88,8 в, черезсвой Формирователь 10 связан с вторыми входами двух элементов И 11 соответственно 14 и 14 1, 14 и 14.144 и 1414 ,и 14, ключей икаждый из выходов компараторов 13датчиков 8,8+8,8 п, связан спервыми входами двух элементов И 1соответственно 14и 14 э, 14 з и14 Фзф 14 йи 14 в 14 пи 4 иключей.Выходы компараторов 13 датчиков 8,8 в,8+ и 8 п+ через формирователи 10 связаны с вторыми входами элементов 11 соответственно 14 з,14 , 14 ви 14 п ключей и выход компаратора 13 датчика 8 связан с первым входом элемента И 11 ключа. 14,а выход компаратора 13 датчика 8 всвязан с первым входом другого элемента И 11 ключа 14 п.Для пускаустройства служит выключатель 23, установленный в цепипитания Пв, датчика.9.Устройство работает следующим образом,Пусть, например, в исходном состоянии устройства боек 5 занимаетполажение А ( фиг.1). При этом он замыкает магнитопроводы датчиков 8,8 и 9. После замыкания выключате. -лем 23 цепи питания 1;в датчика 9 снего снимается сигнал, который послеФормирователя .11 в виде коротког 6импульса проходит через элементИЛИ 16, поступает на Е-вход триггера 18 и устанавливает последний всостояние "О", В результате в работувступает блок 20 импульсно-фазовогоуправления, сигнал с которого поступает на управляемый .выпрямитель УВ.На обмотках 1(Е=1,2п,. и)появляется напряжение, величина которого устанацливается задатчиком 22напряжения.Одновременно сигнал .с датчика 9после Формирователя 1 О в виде короткого импульсапроходит через первыйвход элемента ИЛИ 15 ключа 14 , поступает на вход отпирания этого ключа 14 и отпирает его. По обмотке 1начинает протекать ток и боек 5 втягивается этой обмоткой,По мере втягивания вначале происходит замыкание магиитопровода датчи 24653бка 8 частью бойка 5, имеющей проточку, и уменьшение его сигнала, азатем боек 5 достигает конца этой 5обмотки, пройдя при этом расстояниеГ, равное рабочему зазору обмотки 1.В этот момент происходит размыканиемагнитопровода датчика 8 и уменьшение его сигнала от Б, до 01, Этооприводит к появлению на выходе компаратора 12, связанного с этим датчиком, сигнала "1", который послеформирователя 10 в виде короткого импульса поступает на входы запираниявсех ключей 14. Ключ 14 запирается и обмотка 1 отключается. При этомоставшаяся энергия магнитного поляобмотки 1 рассеивается в разрядной.цепи, подключенной параллельно этой 20 обмотке, а боек 5 продолжает двигаться по инерции. Так как рассеяние энергии магнитного поля в других обмотках 1 прбизводится аналсгично, тоупоминание об этом при дальнейшем 25 описании работы устройства будет опущено (разрядные цепи не показаны),Двигаясь по инерции, боек 5 вначале.верхней частью длиной 2 замыкаетмагнитопровод датчика Я , при этомего сигнал увеличивается, что влечетэа собой появление на выходе комнаратора 13, связанного с этим датчиком, а. значит, и на первых входахэлементов И 11 ключей 14 и 14 з сигнала "1", а затем боек 5 началомсвое нижней части длиной Г замыкаетмагнитопровод датчика 8 . В это врег.мя расстояние между верхними торцамибойка 5 и обмотки 1 стало равным длине С нижней части этого бойка рабочему зазору обмотки З),. а сигнал датчика 8 в это время увеличивается.Последнее приводит к появлению на выходе компаратора 13, связанного с дат чиком 8 сигнала 1 который послеформирователя 1 О в виде короткогоимпульса проходит через открытый элемент И 11, через первый вход элемента ИЛИ 15 ключа 14 и поступает навход отпирания ключа 4 з. Последнийотпирается, по обмотке.1 начинаетпротекать ток и боек 5 начинает втягиваться этой обмоткой.По.мере втягйвания вначале происходит замыкание магнитопровода датчика 8 частью бойка 5, имеющей проточку, и уменьшение его сигнала, а затембоек 5 достигает конца этой обмотки, пройдя при этом расстояние Я =10,равное рабочему зазору обмотки 1 В этот момент происходит размыкание магнитопровода датчика 8 и уменьшение его сигнала, Это приводит к появлению на выходе компаратора 12, связанного с этим. датчиком, сигнала "1", который после формирователя 10 в виде короткого импульса поступает на входы запирания всех ключей 14. Ключ 14 запирается и обмотка 1 з отключауется, а боек 5 продолжает двигаться по инерции.Двигаясь по инерции, боек 5 верхней частью замыкает магнитопровод датчика 8 ц и описанные выше процессы повторяются.Продолжая движение вверх, как под действием электромагнитных сил, действующих последовательно со стороны . оставшихся обмоток, так и по инерции в промежутках отсутствия названных сил, боек 5 в определенный момент времени достигает своего крайнего верхнего положения и останавливается, 5 .заканчивая обратный (холостой) ход. Затем под действием силы тяжести боек5 начинает движение в обратную сторону, совершая прямой (рабочий) ход и в определенный момент времени началом своей верхней части длиной К замыкает магнитопровод датчика 8 + (это положение бойка 5 обозначено через -Б). В это время расстояние между нижними торцами бойка 5 и обмотки 1 стало равным длине Е верхней части этого бойка (рабочему. зазору обмотки 1), а сигнал датчика 8 1+ в это время увеличивается. Последнее приводит к появлению на выходе компаратора 13, связанного с этим датчи-. ком,сигнала "1", который после формирователя 10 в виде короткого импульса проходит через открытый второй элемент И 11, через элемент ИЛИ 45 17, поступает на Б-вход триггера 18 и устанавливает его в состояние "1". В результате в рабату вступает блок 19.импульсно-фазового управления, сигнал с которого поступает наиравляемый выпрямитель УВ. На обмотках. 1 (с=1,2п,.п). появляется найряжение, .величина которого устанавливается задатчиком 21 напряжения.11 и 55Одновременно этот же сигнал "1" на выходе компаратора 13 датчик 8 после формирователя 10 в виде корот-. кого импульса проходит через тот же открытый второй элемент И 11, черездругой вход элемента ИЛИ 15 ключа 14яи поступает на вход отпирания этого ключа 14. Последний отпирается, пообмотке 1 я начинает протекать ток ибоек 5 начинает втягиваться .этой обмоткой.По мере втягивания вначале происходит замыкание магнигопровода датчика 8 + частью бойка 5, имеющей проточку, и уменьшение его сигнала, а затем боек 5 достигает конца этойобмотки, пройдя при этом расстояние Е 1, равное рабочему зазору обмотки 1В этот момент происходит размыкание магнитопровода датчика 8+ и уменьшение его сигнала, Это приводит к появлению на выходе компаратора 12, связанного с этим датчиком, сигнала ."1", который"после формирователя 1 К в виде короткого импульса по.ступает на входы запирания всех ключей 1.4 . Ключ 14 запирается и обмотбка 1 отключается, а боек 5 продолжает двигаться вниз по инерции и под действием силы тяжести.Двигаясь вниз, боек 5 нижней частью длиной Я замыкает магнитопроводдатчика 8 и описанные выше процессыповторяются с той лишь разницей, что ключи 8Ос=1,2п,п) будут отпираться через другие (вторые) элементы И 11 и через другие входы соответствующих элементов ИЛИ 15, которые.не использовались прихолостом. ходе бойка 5.Продолжая свое движение, боек 5 в конце рабочего хода наносит удар по хвостовику б инструмента, производя при этом полезную работу, снова замыкает магнитопровод датчика 9фиксации и описанный цикл работы устройства повторяетсяДля увеличения энергии удара увеличивают напряжение на обмотках 1, Ос=1,2п,п) при рабочем ходе бойка, что производится зацатчиком 21 напряжения. При этом напряжение на этих же обмотках при холостомходе бойка 5 может оставаться неизменным, может быть уменьшено, увеличено, т.е. изменено не зависимо отнапряжения на этих же обмотках прирабочем ходе бойка,Снабжение предложенного электромагнитного привода ударного действия упомянутыми выше функциональными элементами и выполнение .иных связей меж 1624 б 53 10ду ними и между Функциональнымиэлементами, имеющимися в приводе позволяет увеличить его энергию удара прн сохранении одинаковой более высокой эффективности использования энергетических возможностей обмоток электромагнитов как при рабочем, так и при холостом ходе бойка без увели,чения длины и массы этого привода за счет повышения напряжения на силовых10 обмотках при рабочем ходе бойка, а также расширить область использования привода,.Формула изобретения15Электромагнитный привод ударного действия, включающий электромагнитный двигатель,. содержащий и силовых обмоток, .установленных с постоянным шагом на вертикальной цемагцитцой направляющей, внутри которой расположен ферромагнитный боек с управляющей проточкой контактирующей торцом с Ферромагнитным хвостовиком инструмента, при этом другой его торец расположен внутри второй снизу обмотки, а отношение длины бойка к шагу Обмоток больше , но меньше 2, и систему30 управления двигателем, содержащую и+2 датчиков положения бойка, расположенных на направляющей с шагом, равным шагу обмоток, и симметрично между последними, датчик 111 иксации коцтакта бойка с хвостовиком инструмента, лри этом первый датчик положения установлен ниже нижней обмотки, коммутатор с каналами по числу обмоток, каждый из которых подключен к пита 1 ощему выпрямителю и содержит последовательно соединенный с Обмоткой силовой ключ с входами отпирания и запирания, а также 21,и+2) формирователей коротких импульсов, 2(и:) двухвходовых элементов И, и+2 первых и и+1 вторых . компараторов напряжения и два источника опорных напряжений, при этом вход отпирания 1-го ключа связан с выходом своего элемента И, каждый датчик положения подключен к инвертирующему 50входу своего первого компаратора, выходы первых компараторов всех каналов через формирователи коротких импульсов связаны с выходами запирания всех ключей, выходы вторых компарато-.ров 2-го, и-го, и+-го, и+2-го датчиков через формирсватели коротких импульсов связаны с вторыми входами элементов И соответственно З-го, и-го, и-го и-го ключей, неинвертирующие входы первых компараторов связаны с положительным полюсом первого источника опорного напряжения, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повьппения энергии удара путем повьппения напряжения ца обмотках при рабочем ходе бойка, система управления снабжена идвухвходовыми элементами ИЛИ, ии и-входовыми элементами ИЛИ, ЕБ-триггером и системой управления выпрямителем, при этом каждый.из выходов вторых компараторов З-го, ,и-го датчиков через свой формирователь коротких импульсов связан с вторыми входами двух элементов И соответственно 1-го и 4-гои-З-го и и-ключей, каждый из выходов вторых компараторов З-гои-го датчиков связан с первыми входами двух элементов И сооветствеццо 2 .и 3, ,ии-го ключей, каждый из датчиков положения, за исключением первого, подключен к цеицвертирующему входу своего второго компаратора, выход 2-го комт 1 аратора 2-го датчика связан с первым входом элемент И 1-го ключа, а выход 2-го 1(омцаратора и+1-го датчика - с первым входом другого элемента И ио клэпча, ицвертирующие входы всех вторых комцараторов связаны с положительным полюсом втс 1 эого истОЧПИКа ОПОЭЦОГО ЦЙП)ЯЖЕЦЦ 51 э ВХОД От пирация 1-го ключа связан с первым входом и-входоного элемента ИЛИ, а каждый из входов отпирания ключей остальных каналов связан с выходом своего элемента ИЛИ, первые входы элементов ИЛИ 2г,-го ключей связаны соответственно с 1. ,ивходами и-входо 1 эого .элемента ИЛИ, а вторые входы этих же элементов ИЛИ свяэаны соответственно с 2,и входами и-входового элемента ИЛИ, первый вход элемента 1 ПИ 2-го ключа через формирователь .коротких импульсов связан с датчиком фиксации, а второй вход этого же элемента ИЛИ связан с выходом своего элемента И, первые и вторые входы элементов ИЛИ остальных ключей связаны с выходами своих соответственно первого и второго элементов И, выход и-входового элемента ИЛИ вязан с К-входомКБ-триггера, а выход и-входового элсмента ИЛИ - с Б-входом того же триггера, выходы которого связаны с вхо- .1 б 24653 Х 1 Фиг.г оставитель В, Смирновехред Л,Олийнык Коррект едактор Т. Лазорен ароши ЗаказВНИИПИ осударственного комитета по 113035, Москва, Ж"3 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 1 дами.системы управления выпрямителем,выполненной на управляемых вентиляхи состоящей из двухблоков импульснофазового управления, включающих задатчики напряжений и связанных выходами с управляемым выпрямителем причем управляющая. проточка размещена всредней части бойка и имеет длину,большую полуразности шага обмоток идлины обмотки, но меньшую шага обмоток,Подписноеизобретениям и открытиям при ГКНТ СС Раушская наб., д. 4/5