Электрогидравлический следящий привод

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 91 (11) 504 005 В 11 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ СКИН СЛЕДЯЩ инин,СССР ьс 00 тво /02 Электроя хобота ник ма-В.Я,ащени с с. 5-7 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И,ОТКРЫТИЙ(56) Авторское свидетелВ 228912, кл. В 27 В 7/В 27 В 5/00, 18. 10.69Авторское свидетельсУ 332440, кл, С 05 В 2В 27 е 5/28, 13,03,72.Нехода В.Г Морозовгидравлический привод вковочного манипуляторашиностроения, 198 1, Р 7 4) ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕ ИйИВОД7) Изобретение относится к систе автоматического управления и можетбыть использовано для управления положением суппортов агрегатных станков. Цель изобретения - повышение точности и надежности работы. Поставленная цель достигается тем, что примененный в приводе преобразователькод - ширина импульса выполнен с двумя связанными с общим тактовым генератором счетчиками импульсов, что позволяет обеспечить осцилляцию наиболее простыми средствами. Кроме того,преобразователь компенсирует зону нечувствительности гидрораспределителя,что повышает точность позиционирования привода. 1 з,п. А-лы, 3 ил.1269 092 26 положения, суммирующий блок 7, кодо-импульсный преобразователь 8.Первым тактовым импульсом синхронизируется запись счетного импульсаот датчика 4 перемещения в реверсивный счетчик 11 посредством блока 12синхронизации счетных импульсов придвижении штока гидродвигателя 1 исбрасывается триггер 16 знака в блоке 7. Этим обеспечивается направлениедвижения к исходному положению. Еслидвижения штока гидродвигателя 1 нет,то в счетчике 11 сохраняется предыдущее состояние (в исходном положении -"0"). Обратный код числа из счетчика11 поступает на входы сумматора 15блока 7,По второму тактовому импульсу происходит запись кода числа заданнойпозиции в регистр 14 задатчика 6. Запись кода посредством блока 13 ключейпри ручном вводе информации происходит по сигналу от кнопки "Пуск" исигналу "Внешний ввод" при работе отвнешнего устройства. При отсутствииразрешающих сигналов в регистре 14сохраняется код предыдущего числа.Поскольку при включении питания регистр 14 обнуляетея, то до подачи управляющих сигналов будет сохранятьсяего нулевое состояние,Прямой код числа с регистра 14 подается на входы сумматора 15 блока 7.Сумматор 15 определяет разницу двухчисел путем сложения их прямого иобратного кодов, При этом, когда второе число больше первого, происходитперенос из старшего разряда сумматора. Сигнал переноса служит для установки триггера 16 знака и определениянаправления движения. Перенос кодаразности из сумматора 15 в регистр 18происходит посредством блока 17 ключей по третьему тактовому импульсу.При этом запись в регистр 18 и триггер 16 производится только при наличии сигнала от элемента И 20 (фиг.2)преобразователя 8, что обеспечиваетпоступление информации от суммирующего блока 7 на входы компаратора 24 иинформации о состоянии триггера 16знака на блок 9 ключей один раз зацикл работы преобра ователя 8, т.е.один раэ на каждый формируемый импульс.,теля. При включении питания происходит обнуление регистра 14 задатчика 6 положения, регистра 18, суммирующего блока 7 и запуск генератора 28 прямоугольных импульсов блока 10, В исходО ном положении штока гидродвигателя 1 (суппорта 2) фотоимпульсный датчик 4 перемещения вырабатывает сигнал обнуления реверсивного счетчика 11 счетчика импульсов 5, Генератор 28 пря моугольных импульсов через распределитель 29 импульсов начинает стробировать счетчик 5 импульсов, задатчик Изобретение относится к системам автоматического управления и может быть использовано для управления положением механизмов технологического оборудования, в частности суппортов агрегатных станков,Целью изобретения является повышение точности и надежности работы.На фиг.1 показана блок-схема электрогидравлического следящего привода; 10 на фиг.2 - блок-схема кодо-импульсного преобразователя, на фиг,3 - временная диаграмма работы преобразоваЭлектрогидравлический следящийпривод содержит гидродвигатель 1,суппорт 2 станка, двухкаскадный дроссельный гидрораспределитель 3, датчик4 перемещения, счетчик 5 импульсов, 20задатчик 6 положения, суммирующийблок 7, кодо-импульсный преобразователь 8, блок 9 ключей, генератор 10тактовых импульсов./Счетчик 5 импульсов состоит из ре.версивного счетчика 11 и блока 12синхронизации счетных импульсов. Задатчик 6 положения включает в себяФблок 13 ключей и регистр 14. Суммиру-ющий блок состоит иэ сумматора 15,триггера 16 знака, блока 17 ключей,регистра 18.Преобразователь 8 (фиг.2) состоитиэ счетчика 19 импульсов, элемента И20, КЯ-триггера 21, 1 К-триггера 22,счетчика 23 импульсов, компаратора24, инвертора 25, элемента И 26 и делителя 27 частоты,Генератор 10 тактовых импульсовсостоит из генератора 28 прямоугольных импульсов и распределителя: 29 им.пульсов.Электрогидравлический реверсивныйследящий привод работает следующимобразом,45 Так как гидрораспределитель 3 спропорциональным управлением имеетдва электромагнита с катушками управ 3 1269 ления, то для выбора направления движения штока гидродвигателя 1 необходимо простое подключение выхода преобразователя 8 с помощью ключа к соответствующей катушке, .что и осуществляется триггером 16 знака блока и ключами 9, Гидрораспределитель 3 в свою очередь подключает ту или иную полость гидродвигателя,1 и гидросистемы станка. 10Исходя из изложенного видно, что начальное состояние блока 5 и преобразователя 8 при включении устройства значения не имеет,. так как выход преобразователя 8 (КБ-триггера 21) под ключается посредством ключей блока 9 к катушке электромагнита гидрораспределителя 3, что определяет направление движения штока гидрораспределителя 1 к исходному положению,. Работа преобразователя 8 полностью стабили-. зируется после первого переполнения счетчика 19 и появления сигнала логической "1" на выходе элемента И 20, т.е. в пределах одного цикла работы 25 преобразователя 8, или в пределах одного импульса ШИП. 092Преобразователь 8 предназначен для формирования импульсов питания катушек электромагнитов, гидрораспрецелителя 3 и изменения скорости движения суппорта 2 по мере приближения к заданной точке позиционирования, В процессе работы преобразователя 8 тактовые импульсы от генератора 10 поступают на вход делителя 27 частоты и счетный. вход К-триггера 22, с выхода делителя 27 импульсы пониженной частоты поступают на счетный вход счетчика 19, выходы которого соединены с входами первого элемента И 20. При этом на выходе элемента И 20 формируется один импульс за время заполнения счетчика 19, равный по длительности счетному импульсу на входе счетчика 19. При появлении состояния логической "1" на выходе элемента И 20 КБ- триггер 21 устанавливается в единичное состояние, при этом счетчик 23 и 1 К-триггер 22 сбрасываются и блокируются, а К-вход КБ-триггера 21 блокируется посредством второго элемента И 26 и инвертора 25Сигналом для пуска устройства (командой на начало движения штока гидродвигателя 1) является запись кода числа заданной позиции в регистр 14 задатчика 6 положения, которая происходит по команде от кнопки "Пуск" при ручном вводе или по команде от внешнего устройства при работе в автома- З 5 тических системах и системах ЧПУ,При появлении кода числа задания на входах сумматора 15 происходит его40 сравнение с кодом числа, записанного в реверсивном счетчике 11Если код числа задания больше кода числа, записанного в счетчике, в старшем разряде сумматора 15 возникает сигнал45 переноса, который устанавливает триггер 16 знака в единичное состояниеЕсли код числа задания меньше, то сигнала переноса нет и триггер 16 знака остается в нулевом состоянии.Код разности записывается в регистр 18 сумматора блока 7 и подается в преобразователь 8, а информация о со" стоянии триггера 16 знака передается на ключи блока 9, после чего начинается движение штока гидродвигателя 1 55 в выбранном направлении, Работа отдельных блоков синхронизируется от генератора 10 импульсов. при появлении на выходе элемента И 20 состояния логического "0" счетчик 23 начинает заполняться от генератора 10 импульсов через 1 К-триггер 22, На выходах счетчика 23 формируется соответствующий код, который постоянно сравнивается с кодом разности от сумматора на компараторе 24. При совпадении кодов формируется импульс на выходе компаратора 24, который через элемент И 26 поступает на К-вход КБ-триггера 21 и устанавливает выход КБ-триггера 21 в нулевое состояние.сТаким образом, по мере изменения кода разности (приближения суппорта станка к заданной позиции) импульсы на выходе КБ-триггера 21 укорачиваются, что соответствует поступлению меньшей энергии в катушки электромагнитов гидрораспределителя 3 и умень 1шению его проходного сечения, При этом работа преобразователя 8 построена таким образом, что при рассогласовании, равном нулю, на выходе КБ- триггера 21 всегда формируется импульс определенной минимальной длительности, устанавливаемой с помощью делителя 27, что необходимо в целях повышения чувствительности привода при малых рассогласованиях и нейтрализации зоны нечувствительности гидрораспределителя.092 6лю, на выходе триггера 21 формируется импульс, равный тактовому импульсу на счетном входе суммасчетчика 19, обеспечивающий минимальный уровень напряжения на катушке электромагнита гидрораспределителя 3, компенсирующего зону нечувствительности данной катушки. Для обеспечения работоспособности предложенной схемы ШИП при рассогласовании, равном нулю, счетный вход счетчика 23 подключен к генератору 10 тактовых импульсов через 1 К- триггер 22, включенного по схеме Т- триггера (1-и К-входы объединены и подключены к источнику питания, а счетный С-вход - к генератору тактовых импульсов).Поскольку все элементы ШИП работают от одного тактового генератора, то в данном случае используется свойство К-триггера изменять свое состояние на выходе по заднему фронту тактового импульса на счетном входе. Так, при поступлении кода разности от сумматора 15, равного нулю, и появлении логической "1" на выходе первого элемента И 20 сбрасывается счетчик 23 и устанавливается состояние логической "1" на выходе компаратора,24. По " окончании импульса на выходе элемента И 20 снимается блокировка с элемента И 26, 1 К-триггера 22 и счетчика 23. Поскольку на вход элемента И 26 поступает сигнал логической "1" от элемента 24, то на выходе элемента И 26 также появляется сигнал логической "1", который сбрасывает КЯ- триггер 21. Изменение состояния выхода элемента И 20 происходит по переднему фронту тактового импульса от генератора 10, а первый счетный импульс поступит в счетчик 23 благодаря 1 К-триггеру 22 по заднему фронту тактового импульса, что обеспечит сброс КЯ-триггера 21 при рассогласовании, равном нулю, до появления импульса на счетном входе счетчика 23, и, следовательно, изменение состояния выходов счетчика 23. Работа преобразователя 8 поясняется диаграммами (фиг.3), где в зоне 111 показано, что при рассогласовании задания и позиции суппорта, равной ну 5 1269Необходимость такого закона работы объясняется следующим образом В целях обеспечения наиболее плавного закона снижения скорости участок торможения необходимо разбить на макси 11 мально большее возможное число ступеней", что достигается выбором разрядности счетчика 23. При этом при максимальном рассогласовании счетчик 23 должен заполняться столько време ни, чтобы обеспечить на выходе ЯБ- триггера 2 1 появление импульса максимальной длительности, обеспечивающего полное открытие проходного сечения гидрораспределителя 3, В то же. время 5 при рассогласовании, равном нулю, и "идеальной" характеристике гидрораспределителя на выходе КБ-триггера 21 импульсы, питающие катушки электро магнитов гидрораспределителя 3, фор мироваться не должны, а при рассогласовании в одну дискрету на выходе преобразователя 8 должен бы появиться импульс, равный по длительности тактовому импульсу счетчика 23. Но, 25 поскольку тактовые импульсы счетчика 23 имеют высокую частоту и, следовательно, небольшую дличельность, а гидрораспределитель 3 не обладает "идеальной" характеристикой и имеет З 0 существенную зону нечувствительности, то гидрораспределитель 3 при малых рассогласованиях не будет изменять своего проходного сечения, слецовательно, привод будет работать с пони-,35 женной точностью позиционирования.В предлагаемом приводе преобразователь 8 работает таким образом, что в катушку электромагнита гидрораспределителя 3 всегда поступают опорные импульсы определенной минимальной длительности, формируемые с помощью счетчика 19, делителя 27 и первого элемента И 20, компенсирующие зону нечувствительности, поэтому даже рассогласование в одну дискрету и прибавление одного тактового импульса от счетчика 23 к опорному влечет за собой изменение проходного сечения гидрораспределителя 3 и перемещение суп 50 порта станка на одну дискрету которая в таком случае может быть выбрана любой необходимой минимальной величины. Таким образом, применение в предлагаемом приводе для управления гидро- распределителем с пропорциональным. управлением цифрового преобразователя 8 позволяет значительно упростить схему управления и конструкцию привода за счет сокращения количества гидроаппаратов, исключить нестабильность работы, присущую аналоговым системам, и непосредственно управлять гидрорас092 7 1269 пределителем с пропорциональным управлением.Кроме того, применение предлагаемого устройства исключает специальные устройства, необходимые для наложения переменной составляющей на аналоговый сигнал управления, устраняет влияние зоны нечувствительности гидрораспределителя на работу системы, повышает надежность работы системы в целом. 10 Формула изобретения 1, Электрогидравлический следящий привод, содержащий блок ключей, датчик перемещения, последовательно соединенные двухкаскадный дроссельный гидрораспределитель и гидродвигатель и последовательно соединенные эадатчик положения и суммирующий блок, 2 О о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьппения точности и надежности, в него введены кодо-импульсный преобразователь, счетчик импульсов и генератор тактовых импульсов, выходы 25 которого подключены Соответственно к тактовым входам счетчика импульсов, задатчика положения, кодо-импульсного, преобразователя, первому и второму тактовым входам суммирующего блока, первый и второй выходы датчика перемещения соединены соответственно с первым и вторым входами счетчика импульсов, выход которого связан с вторым входом суммирующего блока, первый35 и второй выходы блока ключей подключены к соответствующим входам каскадного дроссельного гидрораспределителя, первый и второй выходы суммирующего блока подсоединены соответственно к входу кодо-импульсного преобразователя и вхопу блока ключей, второй вход которого соединен с первымвыходом кодо-импульсного преобразователя, второй выход кодо-импульсногопреобразователя подключен к третьемувходу суммирующего блока. 2. Привод по п,1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что кодо-импульсньй преобразователь содержит инвертор, последовательно соединенные делитель частоты, счетчик импульсов, элемент И и КЯ-триггер и последовательно соединенные 1 К-триггер, второй счетчик импульсов, компаратор и второй элемент И, причем выход первого элемента И соединен с вторым выходом кодо-импульсного преобразователя, входом 1 К-триггера, вторым входом второго счетчика импульсов и через инвертор, с вторым входом второго элемента И, вход делителя частоты соединен с вторым входом 1 К-триггера и тактовым входом кодо-импульсного преобразователя, выход второго элемента И соединен с вторым входом КЯ-триггера, подсоединенного выходом к первому выходу кодо-импульсного преобразователя, второй вход компаратора связан с пер" вым входом кодо-импульсного преобразователя.1269092 Риз Я Ап ген,юж.ра лиглюаФаиииауль сод фиг. Ю Составитель С.Никишоведактор А.Шандор Техред И.Попович Корректор Т,Колб 034/49 П ВНИИПИ Г ета СССР по дел рытий 113035, М наб, д. 4/5