Электрогидравлическая следящая система Советский патент 1993 года по МПК F15B9/03 B23Q5/06 

Изобретение относится к гидроавтоматике и может быть использовано в устройст- вах.адаптивного управления станков, промышленных роботов, испытательных стендов и летательных аппаратов.

Изобретение предназначено для получения технического результата, заключающегося в упрощении конструкции цепи адаптивного управления и повышение надежности за счет исключения отказов, вызванных неправильным заданием функционального параметра, например, скорости гидродвигателя.

Причинно-следственная связь между достигаемым техническим результатом и совокупностью признаков заключается в том, что указанное выполнение цепи адаптивного управления позволяет реализовать адаптивное управление с помощью единственного датчика с минимальной номенклатурой и с минимальным количеством элементной базы, т.е. упростить конструкцию этой цепи, кроме того возможность пе- ремены структуры той же цепи, т.е. структуры прохождения задающего сигнала на шаговый электродвигатель либо без приращения, либо с положительным или отрицательным приращением параметра позволяет повысить надежность системы при наличии ошибок персонала путем автоматической оптимизации указанного задающего сигнала.Выполнение распределительного устройства в виде золотника, а гидродвигателя -в виде гидромотора позволяет использовать датчик пути и шаговый электродвигатель с минимальным -количеством передающих деталей и, тем самым также упростить конструкцию системы, одновременно наличие дополнительного корпуса защищает систему от продуктов износа рабочего органа, т.е. направлено на повышение надежности.

На фиг.1 изображена блочно-конструк- тивная схема электрогидравлической следящей системы на примере ее использования в конструкции хонинговального станка; на фиг.2 - принципиальная схема цепи адаптивного управления.

Система содержит (фиг.1) исполнительный гидродвигатель в виде гидромотора (ГМ) 1, кинематически связанного выходными валами (не обозначены) с рабочим органом 2 и с датчиком контролируемого параметра, например, датчиком 3 пути гидромотора 1 и гидравлически связанный с электрогидравлическим распределительным устройством 4, электромеханический преобразователь которого, выполненный в виде шагового электродвигателя (ШД) 5, подключен к устройству 6 числового программного управления (УЧПУ), включающему цепь адаптивного управления контролируемым параметром (фиг,2), связанную с датчиком 3 и выполненную в виде операторов 7, 8 условного перехода с выходами ДА, НЕТ, логического элемента 9 инкре- ментирования и логического элемента 10 декремёнирования. -Вход первого оператора 7 связан с программоносителем УЧПУ 6

0 и с датчиком 3, выход ДА соединен со входом элемента 10, а выход НЕТ - со входом второго о.ператора 8, выход ДА последнего соединен со входом элемента 9, а выход НЕТ и выходы элементов 9, 10

5 связаны с электродвигателем 5. Распределительное устройство 4 выполнено в виде золотника 11 и винтового преобразователя 12, гайка 13 которого соединена с валом (не обозначен) электродвигателя 5, а винт 14 0 с золотником 11. Рабочий орган 2 снабжен дополнительным винтовым преобразователем 15, гайка 16 которого соединена муфтой (не обозначена) с валом тидромотора 1, а винт 17 - с рабочим органом 2. Гидромотор

5 1 ц преобразователь 15 размещены в дополнительно выполненном общем корпусе 18, состоящем из стакана 19 и крышки 20, в которой имеется радиальный паз 21 для размещения поперечно установленного на вин0 те 17 штифта 22.

Распределительное устройство 4 подключено к баку 23 и насосу 24, имеющему предохранительный клапа н 25 и манометр 26. Рабочий орган 2 имеет хвостовик 27 для

5 связи с винтом 17 ли с разжимным конусом 28, размещенным внутри корпуса 29 хона, который кинематически связан с конусными планками 30, установленными в продольных пазах (не обозначены) корпуса 29. На

0 планках 30 закреплены абразивные бруски 31. Обрабатываемая деталь 32 закреплена в зажимном приспособлении 33, Гайка 13 имеет опору 34 качения.

На фиг.2 обозначены: RTOK, Нзад - теку5 щее и заданное программой значения контролируемогопараметракакрассогласования по пути, соответственно, Узад - заданное программой значение скорости рабочего органа, ± ДV - приращение

0 скорости.

Электрогидравлическая следящая система работает следующим образом.

Рабочая жидкость от насоса 24 поступает к золотнику 11 под давлением, настраи5 ваемым по показаниям манометра 26 с помощью клапана 25. В зависимости от положения золотника 11 рабочая жидкость подается в одну из полостей гидропотора 1, а другая его полость сообщается с баком 23. Текущее положение золотника 11 задается

шаговым электродвигателем 5 через винтовую передачу 12. Подача рабочей жидкости в соответствующую полость гидромотора 1 обеспечивает вращательное движение гайки 16, например, против часовой стрелки и осуществляется перемещение винта 17 вниз вместе с хвостовиком 27 и конусом 28, который разжимает радиально планки 30 с абразивными брусками 31, прижимая их к стенкам обрабатываемой детали 32 с удельным давлением, необходимым для выполнения процесса хонингования. Скорость радиальной подачи брусков 31 определяется объемом рабочей жидкости, поступающим в единицу времени в соответствующую полость гидромотора 1, что определяется в свою очередь величиной смещения золотника 11 из среднего положения. Указанная величина смещения золотника 11 регулируется шаговым электродвигателем 5 по задающим сигналам УЧПУ 6. УЧПУ 6.работает в цепи адаптивного управления циклически в режиме таймерного прерывания (опроса). Величина скорости и осевого перемещения абразивных брусков 31 определяются поча- стоте следования импульсов и количеству импульсов, соответственно, поступающих от датчика 3.

В УЧПУ 6 по информации от датчика 3 и управляющей программы периодически рассчитывается рассогласование и R текущее сравнивается с R заданным. Если (, то по сигналу оператора 8 срабатывает элемент 9 и УЧПУ 6 вырабатывает импульсы для поворота шагового электродвигателя 5 в направлении увеличения подачи рабочей жидкости в гидромотор 1 и увеличения скорости последнего до тех пор пока не будет достигнуто равенство . Если , то по сигналу опе- ратора 7 срабатывает элемент 10 и в УЧПУ 6 вырабатываются импульсы для поворота шагового электродвигателя 5 в обратном направлении для уменьшения скорости гидромотора 1 также до достижения равенства . Тем самым обеспечивается оптимальное управление скоростью разжима абразивных брусков 31. Периодичность опроса и контроля соотношения Втек И Нзад определяется программой.

Из вышеизложенного видно, что в данной электрогидравлической следящей системе реализуется адаптивное управление скоростью рабочего органа с помощью минимального количества элементов в цепи адаптивного управления и единственного датчика, т.е. с помощью простой схемы этой цепи, обладающей возможностью перемены структуры прохождения задающего импульсного сигнала на шаговый электродвигатель, что в свою очередь позволяет повысить надежность системы за счет автоматической оптимизации задающего импульсного сигнала даже в случае 5 ошибочного задания обслуживающим персоналом чрезмерно большого значения скорости Узад.

Одновременно выполнение распределительного устройства в виде золотника, а 0 гидродвигателя в виде гидромотора позволяет использовать датчик пути и электродвигатель с минимальным количеством передающих деталей, т.е. упростить систему в целом, а наличие дополнительного кор5 пуса защищает гидродвигатель и винтовой преобразователь от продуктов износа рабочего органа и обрабатываемой детали, т.е. направлено на повышение надежности. Таким образом, использование данной

0 электрогидравлической следящей системы позволит упростить конструкцию и повысить надежность устройства адаптивного управления станков, промышленных роботов, испытательных стендов и летательных

5 аппаратов.

В настоящее время изготовлены опытные образцы электрогидравлической следящей системы, прошедшие испытания с положительными результатами.

0 Формула изобретения

1. Электрогидравлическая следящая система, содержащая исполнительный гидродвигатель, кинематически связанный с рабочим органом и с датчиком

5 контролируемого параметра и гидравлически связанный с электрогидравлическим распределительным устройством, электромеханический преобразователь которого подключен к устройству числового

0 программного управления, включающему цепь адаптивного управления контролируемым параметром, связанную с указанным датчиком, отличающаяся тем, что цепь адаптивного управления выполнена в виде

5 двух операторов условного перехода с выходами Да, Нет логического элемента инк- рементирования и логического элемента декрементирования, при этом вход первого оператора связан с датчиком, выход Да

0 соединен с входом элемента декрементирования, а выход Нет - с входом второго оператора, выход Да последнего соединен с входом элемента инкрементирования, а выход Нет и выходы логических элемен5 тов связаны с электромеханическим преобразователем.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что датчик контролируемого параметра выполнен в виде датчика пути гидродвигателя.

3.Система по п. 1,отличающаяся тем, что электрогидравлическое распределительное устройство выполнено в виде золотника и винтового преобразователя, а его электромеханический преобразователь - в виде шагового электродвигателя, вал которого соединен с гайкой винтового преобразователя, винт которого соединен с золотником.

4.Система norm. 1-3, от л ича ющая- с я тем, что гидродвигатель выполнен в ви

де гидромотора с двумя выходными валами, один из которых соединен с датчиком, а другой кинематически связан с рабочим органом, причем последний снабжен дополнительным винтовым преобразователем, гайка которого соединена с валом гидромотора, а винт - с рабочим органом.

5. Система по п.4, отличающаяся тем, что гидромотор и дополнительный винтовой преобразователь размещены в дополнительно выполненном общем корпусе.

Использование: в устройствах адаптивного управления станков, промышленных роботов, испытательных стендов и летательных аппаратов. Сущность: величина скорости и осевого перемещения абразивных брусков 31 определяется по частоте следования импульсов и количеству импульсов, 6 соответственно поступающих от датчика 3. Информация от датчика 3 и управляющей программы периодически используется для расчета рассогласования по перемещению рабочего органа 2. Если текущее рассогласование по перемещению меньше заданного, то срабатывает элемент 9 и скорость гидромотора 1 уменьшается, если текущее рассогласование по перемещению больше заданного, то срабатывает элемент 10 и скорость гидромотора 1 уменьшается. Изменение скорости происходит до тех пор, пока будет достигнуто равенство текущего рассогласования заданному по программе зна- чению. Тем самым обеспечивается оптимальное управление скоростью разжима абразивных брусков 31. Периодичность опроса и контроля соотношения рассогласования определяется программой. А з.п. ф-лы, 2 ил. -э ....... 13 00 GJ 4 ю о CJ со

сна 40/700

Скопец )

Фиг. 2