Привод периодических подач Советский патент 1975 года по МПК G05B19/04 

ратор и органы управления приводом.

Двигатель / подключен к выходу инвертора 2, осуш,ес-пвляющему коммутацию его обмоток. При применении асинхронного двигателя инвертор 2 может быть построен, например, по трехфазной мостовой схеме, не требующей вывода нулевой точки двигателя. К инвертору 2 подсоеди1нен блок 5, формирующий импульсы управления его коммутирующими элементами. Блок 5 связан с выходами блока распределения Ю, число которых определяется числом коммутирующих элементов инвертора. К одному из входов блока распределения подключен выход блока управления приводом 13, который является выходом его задающего генератора. С кома.ндным выходом блока 13 соединен первый вход блока задания 12, а его выход связан через последовательно соединенные первые схему задержки 8 и усилитель 6 и блок 4 с двигателем /. Другие выходы блока задания 12 подключены к входам блока распределения 10 « к раздельным входам триггера 11. Счетный вход ,и единичный выход триггера // подключены соответственно к одному из выходов и к входу блока распределения 10, а нулевой выход этого триггера лодсоедилен через последовательно соединенпые вторые схемы задержки 9 и усилитель 7 и блок гашения 3 к блоку 4.

Блок гашения 3 подключен также к инвертору 2.

Блоки системы упра|Вления могут быть выполнены как оригинальными, так и на стандартных логических элементах, а в качестве коммутирзющих элементов в инверторе 2 и блоках 4 и 3 .могут быть применены, например, тиристоры, транзисторы и т. д.

Блок распределения W совместно с триггером // и бло1 ом задания 12 образуют вычитающий счетчик с переменным началом отсчета и фиксированным исходным состоянием (объем 12 чисел).

Принцип работы привода основан на преобразовании счетчиком цифрового кода регулятора подач блока задалия 12 в последовательность импульсов управления, при которой осуществляется поочередное попарное включение коммутирующих элементов инвертора и, следовательно, попарная коммутация обмоток двигателя, работающего в щаговом режиме с величиной единичного угла поворота его ротора (единичного щага двигателя), теоретически равной 30° для двигателя с число.м пар полюсов при числе тактов ком360мутация /п 6, поскольку .

Следовательно, дозирование величины периодической подачи осуществляется путем отсчета единичных пзагсз двигателя. Причем при емкости счетчика 12 чисел двигатель может отработать до 10 единичных шагов, поскольку одно из состояний счетчнка используется в качестве фиксированного исходного.

а начальное состояние при отсчете - в качестве подготовительного.

Блок половинного щага 4 поворачивает ротор двигателя на угол, равный половипе единичного, после любого числа единичных шагов. При введении переменного резистора в соответствующую фазу двигателя (на чертеже не показан) можно, используя блок 4 половинного тага, осуществлять плавное регулирование малых углов поворота ротора двигателя в пределах (,0)ф и, следовательно, настроить любой угол в этих пределах, например, равный 0,25ф для толчковой подачи. Пр:и этом обеспечивается следующий

ряд подач: 0,25ф; 0,5ф; ,0ф; . . .; 9,5ф; 10,0ф. В данюм случае подаче, равной, например, 9,5ф, соответствует три в единичных и один половинный щаг вместо 38 щагов с д 1скретностью 0,25ф при отсутствии возможности отработки углов, .меньщих единичного. В результате значительно повышается быстродействие привода и расширяется диапазон подач при неизменной емкости счетчика. С помощью блока задания 12 .может быть

задана отработка любой из ряда периодических подач в пределах (0,) щагов двигателя.

Каждой подаче соответствует определенное начальное состояние триггера 11 и триггерав блока 10, которое, в свою очередь, задается регулятором подач блока 12, имеющим 20 положений - по числу подач от 0,5 до 10ф.

Привод периодических подач рассчитан на

работу в двух режимах: периодической и непрерывной замедленной подач.

Ускоренные установочные перемещения осуществляются непосредственным включением асинхронного двигателя в сеть.

Привод работает следующим образом. Импульсы постоянно работающего задающего генератора блока управления приводом 13 поступают на блок распределения 10. Каждому из щести состояний триггеров блока распределения соответствует определенный выход его дещ:ифратора, на котором возможно появление импульса генератора. Однако в исходном состоянии триггеров блока распределения 10 и триггера 11 счет и распределение импульсов генератора не происходят, поскольку их прохождение на выход дещифратора блока 10, соответствующий данному состоянию его триггеров, запрещено нулевым сигналом с едини1чного выхода триггера //,

находящегося в этом случае в «О состоянии. В качестве исходного состояния выбирается «О состояние триггера // и какое-либо из щести возможных состояний триггеров блока распределения 10.

В таком состоянии схема находится до по1ступления команды от блока управления приводоА- 13 на отработку периодической или 1впреры1вной замедленной подачи. Выбор рода подачи ,и .формирование команды на отработку производится органами управления 13.

Таким образом, триггер // не только вдвое увеличивает емкость счетного устройства (6 чисел), и.спользуемого в качестве блока распределения, но .и запрещает отсчет импульсов генератора в исходном положении при отсутствии команды на отработку.

При необходимости отработки требуемой периодической иодачи регулятор подачи блока зада.ния 12 устанавливается в соответствующее положение, задавая требуемое количество единичных и половинных щагов. Команда на отработку подачи поступает с командного выхода блока управления приводом 13 на вход блока задания 12, зануская его устройство взвода. Последнее формирует на выходах блока задания 12 такой сигнал, который, поступая на раздельные потенциальные входы триггеров 11 и блока распределения 10, ВЗВОДИТ их в соответствующее данному положению регулятора подач начальное состояние и затормаживает их на время своего действия. Это время выбирается из расчета обеспечения надежного взвода триггеров. По окончании действия выходного сигнала блока задания 12 счетчик начинает отсчет импульсов задающего генератора.

Имнульс генератора блока управления приводом 13 проходит на выход блока распределения 10, соответствующий данному начальному состоянию его триггеров и затем поступает на вход блока управления инвертором 5. Последний формирует импульс управления инвертором 2 для включения пары его коммутирующих элементов. В результате производится подключение к источнику пита,ння соответствующих двух обмоток двигателя и происходит нарастание магнитного потока в подключенных фазах. При этом двигатель шага не соверщает. По окончании действия имнульса генератора изменяется состояние триггеров блока распределения 10. В результате счетчик из начального переходит в следующее свое состояние. Очередной импульс генератора блока управления приводом 13 проходит на выход блока распределения 10, соответствующий новому состоянию его триггеров и затем поступает на подключенный к этому выходу вход блока управления инверторо.м 5. Блок управления инвертором 5 формирует импульс управления инвертором для включения очередной пары его коммутирующих элементов, что приводит к переключению обмоток двигателя. В результате двигатель отрабатывает единичный щаг. По окончании импульса генератора счетчик переходит в очередное состояние. Далее схема работает аналогично.

Таким образом, после поступления команды на отработку подачи счетчик, возвращаясь в исходное состояние, производит распределение импульсов задающего генератора между коммутирующими элементами инвертора, обеспечивая тем самым управление щаговым режимом двигателя. Частота генератора определяет частоту коммутации фаз

двигателя i слс:довательно, скорость отработки подачи.

Работа схемы при задании дробного и це.10ГО числа единичных щагов несколько различна.

При задании целого числа единичных щагов схема задержки 8 отключена регулятором подач блока задания 12 от нулевого выхода триггера 11. При переходе счетчика в исходное состояние триггер перебрасывается в «О состояние. Единичный сигнал с нулевого выхода этого триггера запускает подключенную к нему схему задержки 9. При этом последняя пара коммутирующих элементов инвертора 2 включается при переходе счетчика в 1сходное состояние на время выдерж.ки схемы задержки 9, обеспечивая тем самым после отработки последнего щага эффективный останов двигателя 1 в режиме динамического торл;ожеи 1я. По окончании времени выдержки 9 сформированный ею и-мпульс, предварительно усиленный усилителем 7, поступает на вход блока гащения 3, включая его кo nlyтJipyющий элемент. Последний производ;1т отключение коммутирующих элементов П всртора 2, отключая тем самым двигатель от источится п тания. После отсчета заданного количества HMnyvibcoB задающего генератор и возврата в исходное состояние счетчик остается в этом состоянии до поступления очередной команды на отработку подачи.

Таким образом, отключение двигателя после отработки требуемой подачи позволяет уменьщить тепловые потери в нем.

При задании дробного числа щагоз схема задержка 8 подключена к нулевому выходу триггера 11. Поэто.му ед П1ичный сигнал с этого выхода запускает одновременно схемы задержкн 9 и 8. При перехо.те счетчика в исходное состояние включается последняя пара ко.ммутирующих элементов инвертора (аналогично отработке целого числа щагов) и двигатель, развивая ломент, соответствующий единичному углу новорота ротора, стремится отработать последний еди 1ичный щаг. По истечении вре.мен- выдержки схемы 8 в момент, когда ротор двигателя повернется на часть половинного угла, импульс с выхода этой схемы, усиленный усилителем 6, поступит на коммутирующий эле.л1ент блока половинного щага 4. В результате допол.нительно к источнику питания подключается фаза, отключаемая при переходе счетчика в исходное состояние при включе. последней пары коммутирующих элементов iHiBepTOpa. При подключении трех фаз двигателя вектор м. д. с. статора занимает промежуточное дискретное положение, соответствующее его повороту на половин 1ЫЙ угол, и двигатель дорабатывает половинный щаг. В течение разности выдержек времени схем задержек 9 и 8 (первая выдержка времени больще) двигатель тормозится в режиме динамического торможения постоянным током в трех фазах.

По окончании зремени выдержки схемы 9 включается коммутирующий элемент блока гашения 3, отключающий коммутирующие элементы инвертора 2 и блока половинного шага 4. В результате двигатель обесточивается.

ОпИсанная коммутация обмото:к двигателя позволяет осуществлять отработку ноловинного шага с повыщенным пусковым моментом, соответствующим моменту двигателя При отработке единичного щага. В результате павыщается точность отработки половПНных углов.

Для получения плавно регулируемых угло,в поворота ротора в пределах (О-0,5) шага регулятор подач блока задания 12 устанавливается в положение 0,5 шага, а в фазу двигателя, подключаемую при переходе счетч:ика в исходное состоя,ние, вводится переменный резистор. Схема работает аналогично отработке 0,5 шага. Однако пр.и введении переменного резистора в подключенных трех фазах двигателя происходит перераспределение токов и угол поворота м.д.с. статора и, следовательно, угол поворота его ротора уменьшается. Изменяя величину сопротивления резистора от со до О, угол поворота ротора двигателя можно плавно регулировать в пределах (О-0,5) шага.

Если переменный резистор вводить в фазу двигателя, отключаемую пр.и переходе счетчика в И сходное состояние, то угол поворота можно регулировать в пределах (0,5-ь1,0)ф.

По команде блока управления приводам /5 на отрлботку непрерывной замедленной подачи шунтируется пулевой выход триггера //, который взводится в «1 состояние и затормаживается. При этом блок расширения ТО счетчнка производит распределение импульсов генератора в течение времени действия команды блока управления приводом 13. Скорость непрерывной замедленной подачи можно регулировать частотой

задающего генератора, изменение которой осуществляется введен.пькм ,во времязадающую цепь генератора переменным резистором. После прекращения действия этой ко.мапды счетчик переходит в исходное состояние, в котором распределение и отсчет импульсов запрещен. Запускаются соответствующие схемы задерЖ:КИ, двигатель тормозится и отключается от источника питания аналогично описанному в режиме периодической подачи. Описанная структура построения блок-схемы привода периодических подач применима при реализации систем управления как аси,нхронными двигателями, так и

синхроппо-реактивными и силовыми шаговыми.

Предмет изобретения

Привод периодических подач, содержащий двигатель и последовательно соединенные блок управления приводом, блок распределения, блок управления илверторо.м и инвертор, подключенный к блоку гашения, отличающийся тем, что, с целью повышения точ.ности работы привода, в него введены блок половинного шага, схемы задержки, усилители, триггер и Блок задания, первый вход которого соединен с командным выходом блока управЛенин приводом, а выход подключен через последовательно соединенные первые схему задержки и усилитель и блок половинного шага к двигателю, другие выходы блока задания соединены с входами блока распределения и с раздельными входами триггера, счет:Ный вход и единичный выход которого подключены соответственно к одному из выходов и к входу блока распределения, причем пулевой выход триггера соединен с вторым входом блока задалия и с входом второй схемы задержки, подключенной через последовательно соединенные второй усилитель и блок гашения к блоку половинного шага.