Устройство для управления намоточным станком Советский патент 1991 года по МПК H02P5/06 H01F41/04 

(Л

С

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в элект- роприводах электротехнических и радиотехнических производств Целью изобретения является повышение надежности и производительности Устройство содержит двигатель 1, датчик 2 оборотов, двоичный счетчик 3 и дешифратор 4, подключенный к выходу счетчика 3 Выходы 6 и 7 блока 5 индикации соединены с входами блоков 8 и 9 управления двигателем 1 Входы счетчика 3 соединены с выходами датчика 2 оборотов и блока 11 установки начального положения В данном устройстве достигается возможность одноразового программирования всей программы намотки маточного изделия и повышение оперативности перепрограммирования 1 з п ф-лы, 2 ил

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах электротехнических и радиотехнических производств.

Целью изобретения является повышение надежности и производительности.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - функциональная схема блока индикации.

Устройство содержит двигатель 1, датчик 2 оборотов, двоичный счетчик 3, дешифратор 4 1 из п, блок 5 индикации с выходами 6 и 7, блоки 8 и 9 управления двигателем, кнопку 10 пуска и блок 11 установки начального положения. Выход датчика 2 оборотов, механически связанного со шпинделем станка, соединен с вторым входом двоичного счетчика 3, первый вход которого соединен с выходом блока 11 установки начального положения, а выход с входом дешифратора 4 Выход последнего подключен к блоку 5 индикации, выходы 6 и 7 которого соединены с входами блоков 8 и 9 управления двигателем

Блок 5 индикации (фиг. 2) содержит источники 12 света с метками 13, фотодатчики 14, рейку 15, формирователи 16-27, элементы И 28-31, элементы ИЛИ 32, 33 Он выполнен в виде Q расположенных параллельно друг другу цифровых шкал, каждая из которых предназначена для индикации значения соответствующего разряда числа витков и содержит источники 12 света, оптически связанные с оцифрованными от 0 до 9 метками 13, а также N пар фотодатчиков 14, рейку 15, на которой жестко укреплены источники света и оцифрованные метки и подвижно закреплены N пар фотодатчиков расположенных в зоне действия источников света Выходы каждого первого фотодатчика

о чэ VJ го

N-й пары фотодатчиков всех цифровые шкал через формирователи 16-18 и 22-24 соединены с входами элементов И 28 и 29 соответственно, выходы которых подключены к входам первого элемента ИЛИ 32, выход которого является первым выходом 6 блока 5 индикации. Выходы каждого второго фотодатчика N-й пары фотодатчиков всех цифровых шкал через формирователи 19- 21 и 25-27 соединены с входами элементов И 30 и 31 соответственно, выходы которых подключены к входам второго элемента ИЛИ 33, выход которого является вторым выходом 7 блока 5 индикации, Каждая шкала выполнена так, чтобы в процессе изменения величины разряда светился только один источник 12 света.

Источник 12 света расположенный над оцифрованной меткой 13 с цифровым обозначением 0 каждой шкалы, должен быть шире других, чтобы в зоне его действия могли разместиться N пар фотодатчиков 14 одновременно. Фотодатчики 14. имеющие одинаковый порядковый номер вдоль каждой шкалы, под которыми источник 12 света находится в возбужденном состоянии, создают сигналы, которые с их выходов, например первых фотодатчиков первой пары (N-й пары) каждой шкалы (фиг. 2), через формирователи 16-18(22-24) поступают на соответствующие входы элемента И 28 (29), а с выходов вторых фотодатчиков первой пары (N-й пары) каждой шкалы, через формирователи 19-21 (25-27) поступают на соответствующие входы элемента И 30 (31). Сигналы с выходов элементов И 28 (29) и И 30 (31) поступают на входы элементов ИЛИ 32 и 33 соответственно. Формирователи 16- 27 предназначены для преобразования сигналов с выходов фотодатчиков в сигналы логических уровней, необходимые для нормальной работы элементов И 28-31 и ИЛИ 32, 33. При поступлении сигналов одновременно со всех фотодатчиков 14 с одинаковым порядковым номером, например 1 первой пары, на выходе элемента И 28 и, следовательно, на первом входе элемента ИЛИ 32 формируется сигнал логической 1, при этом на выходе элемента И 29 (на другом входе элемента ИЛИ 32) присутствует сигнал логического О, так как фотодатчики 1 N-й пары не возбуждают сигналы на своих выходах. Следовательно, на выходе элемента ИЛИ 32 (на первом выходе б блока 5 индикации) формируется сигнал логической 1. На выходе элемента ИЛИ 33 (на втором выходе 7 блока 5 индикации) в этом момент присутствует сигнал логического О, так как фотодатчики первой и N-й

пары не возбуждают сигнала на своих выходах.

При дальнейшем увеличении числа каждого разряда в процессе счета одновременность поступления сигналов со всех первых фотодатчиков 14 первой пары Q шкал нарушается, а на выходах всех вторых фотодатчиков первой пары через некоторое время возобновляется, что

0 приводит к появлению сигнала логического О на выходе элемента И 28 и, следовательно, на выходе элемента ИЛИ 32 и через некоторое время к возникновению сигнала логической 1 на выходе элемен5 та И 30 и, следовательно, на выходе элемента ИЛИ 33.

При продолжающемся увеличении числа каждого разряда в процессе счета последовательность формирования логи0 ческих сигналов О и 1 на выходах элементов ИЛИ 32 и 33 повторяется, как и в предыдущем случае. Однако при этом в формировании логических сигналов на выходах 6 и 7 блока 5 индикации участвуют фотодат5 чики 14 N-й пары, формирователи 22-27 элементы И 29 и 31, ИЛИ 32 и 33.

Для примера рассмотрения работы блока 5 индикации в реальных условиях допу- стим, что он содержит три шкалы, из

0 которых первая индицирует десятые доли

витка, вторая - единицы, а третья (шкала с

. номером Q на фиг. 2) - десятки. Тогда в

показанном на фиг. 2 примере первой парой

фотодатчиков 14 ограничены числа 34,3 и

5 45,5, а N-й парой - числа 67,7 и 78,8.

Для ограничения, например, чисел 4,3; 5,5; 7,7; 8,8 фотодатчики третьей шкалы (шкалы Q на фиг. 2) первой пары необходимо установить над источником 12 света,

0 расположенным над оцифрованной меткой 13 с цифровым обозначением 0, а фотодатчики 14 первой и второй шкал оставить в положении, показанном на фиг. 2. Для ограничения, например, чисел 84,3

5 и 95,5 фотодатчики 1 и 2 третьей шкалы второй пары необходимо сместить вправо по рейке 15 за оцифрованные метки 13, а фотодатчики 1 и 2 первой пары установить над оцифрованными метками 13 с цифро0 вым обозначением 8 и 9 соответственно.

Устройство работает следующим образом.

В начале работы двоичный счетчик 3 с помощью блока 11 установки начального

5 положения приводят в сходное положение и устанавливают в блоке 5 индикации заданную программу намотки (количество витков с учетом отводов) моточного изделия, как показано выше. Нажатием кнопки 10 пуска включают двигатель 1 который

приводит во вращательное движение шпиндель моточного станка, связанный с датчиком 2 оборотов, импульсы которого передаются на второй счетный вход двоичного счетчика 3. По мере заполнения счет- чика 3 состояние его определяется дешифратором 4 (состоящим из Q дешифраторов 1 из п и отображается блоком 5 индикации в виде десятичного числа. Одновременно это число, представляющее собой информацию о количестве наматываемых витков моточного изделия, сравнивается поочередно с числами, набранными на шкалах блока 5 индикации фотодатчиками 14 с одинаковыми порядковыми номерами, на- чиная с первого первой пары фотодатчиков. При последовательном совпадении этих чисел блок 5 индикации поочередно выдает два сигнала (равных количеству используемых в N-й паре фотодатчиков) с выходов 6 и 7 соответственно, которые поступают на входы узлов останова станка в первом 8 и втором 9 блоках управления двигателем соответственно с временем задержки между этими сигналами Ьад Ьст.доп, где Тост.доп допустимый момент времени полного останова шпинделя, определяемый по формуле

tocT.Aon. V Х. д ,п

Л МАрмакс. доп.

АМт.макс.

где 1 - момент инерции электропривода станка, приведенный к валу двигателя;

ЛМт.макс максимальное отклонение от среднего значения момента механического тормоза первого блока управления двигате- лем;

.доп. максимально допустимая неточность останова шпинделя станка, определяемая как максимально допустимая разность величин двух ближайших выбегов после формирования сигнала останова с первого выхода 6 блока 5 индикации.

Двигатель 1 и, следовательно, шпиндель под действием тормозов узлов останова станка в первом 8 и втором 9 блоках управления прекращают свое вращение. После остановки его блок 5 индикации показывает количество намотанных витков катушки, заданных вторыми фотодатчиками первой пары всех шкал с погрешностью - А Тмакс.доп.. При необходимости продолжения намотки с помощью кнопки 10 включают станок. В этом случае счетчик 3 продолжает счет с показаний, зафиксированных блоком 5 индикации при предыду- щей намотке, и осуществляет его до остановки станка, определяемой положением фотодатчиков 14 N-й пары, как и в предыдущем случае.

Для возможности установки программы намотки моточного изделия с помощью блока 5 индикации определяют средний допустимый путь (среднее допустимое число оборотов), который должен пройти шпиндель моточного станка от момента иачала торможения (появления сигнала с выхода 6 блока 5) индикации до момента останова (появления сигнала с выхода 7 блока индикации) - ср.доп.

Остановка шпинделя моточного станка с заданной точностью затрудняется нестабильностью параметров тормозных устройств в процессе каждой последующей остановки станка по сравнению с предыдущей. Существование этой нестабильности связано с тем, что движение системы в процессе останова (после выключения двигателя и наложения одновременно механического тормоза) является неуправляемым и наибольшая неточность останова зависит только от пределов изменения следующих параметров:

СОнач СОСр ± Дираке. ta tcp ± Д tMaxc . Ij. |Јср ± Д макс : Мс Мс ср. ± А Мс макс Мт Мт.ср. ± Д Мт.макс. : К - Јср ± Дймакс ,

где о)ср , tcp , Мс.ср, Мт.ср иЈСр - средние значения начальной (до сигнала останова) скорости электропривода, времени срабатывания аппаратуры в схеме управления электроприводом, момента инерции электропривода, статистического момента нагрузки, момента механического тормоза и ускорения электропривода соответственно после подачи сигнала останова;

, At, Д I , ДМ; , ДМТ и Лк - отклонения от средних значений указанных параметров.

Применительно к моточному станку, работающему на высоких скоростях с незначительным активным моментом, обусловленным нагрузкой, допустимо счита ть, что

Д« 0,At 0, ДМС 0,,Д1 0, а наибольшая неточность останова зависит только от пределов изменения тормозного момента Д Мт 0 при разных циклах работы станка и вызвана механическим характером системы торможения электропривода.

Конкретные значения среднего пути, проходимого шпинделем моточного станка после начала останова, в связи с .ДМтмакс и во времени находят следующим образом: Мс + Мт

(О - Шнач

IE

0)

ш

-РЖ

- ОДач - Јг - (2)

УМЭКС + (Рмин

- - ;

(3)

где р - путь (количество оборотов) шпинделя моточного станка после подачи сигнала останова:

«/ макс , «рмин - максимально и номинально возможный путь шпинделя в процессе останова.

Преобразуя совместно формулы (1) и (2), можно получить закон изменения пути шпинделя моточного станка в процессе его останова в зависимости от времени:

р t

Мс + Мт 2 2ТЈ

(4)

Определяя наибольший путь шпинделя при останове

, , , Мс + Мт.ср. - Л Мт.макс Ј рмакс - Оиач i

рмакс t

(5) и его наименьшее значение

Мс + Мт.ср. + А Мт.макс 2 2fc

(6)

и подставляя в формулу (3), получают закон изменения среднего значения пути шпинделя во времени в процессе останова:

рср Мнач t

Мс + Мт.ср. +2

2|Ј.

(7)

Подставляя в формулу (7) вместо текущего времени t значение допустимого момента времени полного останова двигателя для обеспечения максимально допустимой неточности останова шпинделя Станка Л Рмакс.доп.

1ост.доп. -

Лрм

1ЭКС.ДОП.

А Мт.макс.

получают выражение для определения среднего допустимого пути, который должен пройти шпиндель моточного станка от момента начала торможения двигателя до момента останова станка:

Мс + Мт.ср. 2 ср.доп Синач tocT.flon.21 . т°ст.доп.

В результате программа намотки устройства задается положением N пар фотодатчиков 14 вдоль рейки 15 каждой из Q шкал в блоке 5 индикации, причем всеми первыми фотодатчиками N-й пары устанавливается число р1 , равное разности номинального числа витков (fa переднего допустимого пути уэср.доп :

Р .доп ,

а всеми вторыми фотодатчиками N-й пары устанавливается число, равное pi р Таким образом, устройство для управления намоточным станком совместно с

предложенной методикой его программирования позволяет при использовании его в моточном производстве в радио- и приборостроении повысить надежность процесса намотки, а также производительность ра0 боты моточного станка за счет возможности разового программирования всей программы намотки моточного изделия и повышения оперативности перепрограммирования при смене вида моточного из5 делия особенно в многономенклатурном и мелкосерийном производстве.

Формула изобретения

5 двигателем, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и производительности, в него введены двоичный счетчик импульсов, дешифратор 1 из п, блок индикации и блок установки начального по0 ложения, выход которого соединен с первым входом двоичного счетчика, второй вход которого соединен с выходом датчика оборотов, а выход - с входом дешифратора 1 и п, выход которого подключен к блоку

5 индикации, первый и второй выходы которого соединены с входами первого и второго блоков управления двигателем соответственно.

элементов И, два элемента ИЛИ, 2QN формирователей, Q расположенных параллельно друг другу цифровых шкал, каждая из которых предназначена для индикации зна5 чения соответствующего разряда числа витков и содержит источник света, оптически связанные с оцифрованными от 0 до 9 метками, а также N пар фотодатчиков, рейку, на которой жестко укреплены источники света

0 оцифрованные метки и подвижно закрепленные N пар фотодатчиков, расположенных в зоне действия источников света. выходы каждого первого фотодатчика N-й пары фотодатчиков всех цифровых шкал че5 рез соответствующие формирователи сигналов соединены с входами N-го элемента И первой группы из N элементов И, выходы которых подключены к входам первого эле мента ИЛИ, выход которого является первым выходом блока индикации, а выходымента И второй группы из N элементов

каждого второго фотодатчика N-й парыИ, выходы которых подключены к вхофотодатчиков всех цифровых шкал такжедам второго элемента ИЛИ, выход коточерез соответствующие формирователирого является вторым выходом блока

сигналов соединены с входами N-ro эле-5 индикации.

1-я пара. N-я пара

ротооатцикоБротооатчикоо

-+(6)

-(7)