CS240305B1 - Zapojenie pre ovládanie krokového motora - Google Patents

Description

Zapojenie sa týká ovládanie krokového motora v pohone suportov programovo riadených obrábacích strojov a iných zariadení. jeho podstatou je, že umožňuje zaviesť korekcie koncových poloh, alebo zastavenie, bez obmedzenia pokračovania posuvu ďalej, vzhladom na možnost start —· stopovej frekvencie krokového motora a pri zachovaní přesnosti a tuhosti polohovania.

Zapojenie je využitelné v obore obrábacích strojov a všade tam, kde je potřebná regulácia a korekcia koncových poloh pohybových zariadení s využitím krokového motora'.

Doteraz sa krokové motory pre pohony suportov ovládajú spravidla číslicovým riadiacím systémom, ktorý podl'a vstupných informacií generuje dráhu — rozměry pohyboy. Takýto stroj patří d.o kategórie NC strojov s tzv. otvorenou polohovou smyčkou, čo má nesporné přednosti, ale doteraz značná nevýhodu neproporclonálnej nákladnosti riadiaceho systému k samotnému strojů. Potřeba ekonomicky pokryt oblast trieskového obrábania s mensou technologickou náročnosťou a vysokou sériovosťou vedie aj vyspělých výrobcov obrábacích strojov k snahe vyrábať programovo riadené stroje, to je stroje, kde geometria obrobku nie je generovaná číslicovým systémom, ale jednoduchším automatom, ktorý pre ohraničené dráhy suportu využívá například elektrické, tzv. volné narážky, alebo mechanické, tzv. pevné narážky dráh suportov. Pevné mechanické dorazy, majú nevýhodu, že komplikujú strojnú časť, čím zvyšujú prácnosť výroby stroja. Nevýhodou konvenčných, programovo riadených strojov je tiež komplikovanost vačšinou mechanických zariadení pre rezanie závitov, nelehká realizácia kuželových častí s dostatečnou presnosťou a 1'ubovol'ným sklonom, atd.

. Hlavnou nevýhodou programovo riadeného. stroja je, že presnú geometriu obrobku musíme prácne a zdíhavo zoraďovať přesným nastavováním jednak nástrojov, a jednak volných, alebo pevných náražiek a po obrobení určitého počtu obrobkov opotrebenie nástrojov si vyžaduje nové zoradenie.

Uvedené nedostatky odstraňuje zapojenie pre ovládanie krokového motora, ktorého podstatou je, že medzi výstup krokovacích impulzov z riadeného frekvenčného generátore a vstup distribučného obvodu krokového motora je zapojené prvé hradlo, ktorého třetí' hradiací vstup je připojený ha výstup nastavitelného čítača impulzov, jeho výstup je zároveň připojený na obvod ďalšieho kroku automatu, pričorn počítací vstup nastavitelného čítača impulzov je připojený na výstup prvého hradla a hradiací vstup» nastavitelného čítača impulzov je připojený na výstup obvodu konce posuvu od volnej elektrickej narážky. Dva predkonečné výstupy nastavitelného čítača impulzov sú připojené na vstupy obvodu výběru, ktorého ovládací vstup je připojený na výstup obvodu povelu rychlého posuvu, pričorn výstup obvodu výběru je připojenýma druhý vstup obvodu logického súčtu, ktorého výstup je připojený na akceleračno-deceléračný vstup integrátora, ktorého výstup je připojený na vstup riadeného frekvenčného generátora. Nastavovacie vstupy nastavitelného čítača impulzov sú připojené na výstupy súčtového obvodu, ktorého vstupy sú jednak číselná konstanta středu korekčného rozsahu, a jednak číselná hodnota lubovolne vybraného prepínača zadávania korekcle. Výstup obvodu povelu zastavenia posuvu před konečným bodom je připojený jednak na prvý vstup obvodu logického sučtu, jednak na hradiaco-nulovaeí vstup čítača konštantného počtu impulzov, a jednak na vstup druhého hradla^ ktorého hradiaci vstup je připojený na výstup obvodu povelu rýchleho posuvu, pričorn výstup

..druhého hradla je připojený na druhý hradiací vstup prvého hradla, ktorého výstup je ešte připojený na vstup čítača konštantného počtu impulzov a jeho výstup je připojený na prvý hradiací vstup prvého hradla.

Výhodou zapojenia je, že pri jednoduchosti elektrického systému odpovedajúceho programovo riadeným strojom s konvenčnou obsluhou sa dosiahnu přednosti číslicovo riadeného systému, hlavně s možnostou elektricky korigovat rozměr obrobku. To tiež umožňuje v mnohých prípadoch vyhnut sa ťažkopádnym pevným narážkám. Eahko sa realizuje lineárna interpolácia a bez potřeby přídavného mechanického zariadenia na rezanie závitov. V porovnaní s číslicovým zariadením odpadajú vstupné zadávacie prostriedky, památe, generovanie dráhy a vizualizácia programovaných rozmerov. Podstatná výhoda zapojenia je ďalej v tom, že strojná časť s výkonovými prvkami zostane úplné zhodná ako pri použití číslicového riadenia, tak pri programovom riadení, čo umožňuje .. výrobcovi vytvořit stavebnicovosť pre rQzne požiadavky zákazníka.

Ne výkrese je blokovo znázorněné usporiadanie obvodov. Prvé hradlo 3 je zapojené medzi výstup krokovacích impulzov z riadeného frekvenčného generátora B a vstup distribučného obvodu 4 krokového motora, ktorého vstup b ovládá směr otáčania krokového motora a výstupy c ovládajú výkonové spínače napájania vinutí krokového motora. Prvý hradiaci vstup prvého hradla 3 je připojený na výstup čítača 13 konštantného počtu impulzov druhý hradiaci vstup je připojený na výstup druhého hradla 14 a třetí hradiaci vstup je připojený na výstup nastavitelného čítača 2 impulzov, ktorý je zároveň připojený na vstup obvodu 5 ďalšieho kroku automatu s výstupom d, pričorn nastavovacie vsupy nastavitelného čítača 2 impulzov sii zapojené na výstup súčtového obvodu 9, ku ktorému je připojený jeden z prepínačov 10 zadávania korekcie a konštanta k středu korekčného rozsahu. Počítací vstup nastavitelného čítača 2 impulzov je připojený na výstup prvého hradla 3 a hradiaci vstup je připojený na obvod 1 konca posuvu od volnej elektrickej narážky. Dva predkonečné výstupy nastavitelného čítača 2 impulzov sú připojené na vstupy obvodu 6 výběru,, ktorého riadiaci vstup je připojený na obvod 11 povelu rýchleho posuvu. Výstup obvodu 6 výběru je připojený na druhý vstup obvodu 15 logického súčtu, pričorn jeho prvý vstup je zapojený na výstup obvodu 12 zastavenia posuvu před konečným bodom, ktorý je zároveň připojený na hriadiaci a nulovací vstup čítača 13 konštantného· počtu impulzov a vstup druhého hradla 14. Hra240305 diaci vstup druhého hradla 14 je připojený k obvodu 11 povelu rýchleho posuvu. Výstup obvodu 15 logického súčtu je připojený na vstup integrátora 7, do ktorého vstupuje tiež hodnota a nastavenia požadovanej rychlosti posuvu. Výstup z integrátora 7 je připojený na vstup riadeného frekvenčného generátoru 8.

Funkcia zapojenia plní dve základné požadavky. Prvá, umožnit korigovat polohu zastavenia suportu na jeho dráhe ohraničenej volnou elektrickou narážkou a druhů umožnit zastavit suport ktorej-kolvek fázy, jeho pohybu a znova v pohybe pokračovat. V oboch prípadoch musí byť rešpektovaná dovolená start - stop frekvencla krokového motora.

Rychlost otáčania krokového motora je daná frekvenciou impulzov z riadeného frekvenčného generátore 8. Integrátorů zabezpečuje dovolený rozběh, alebo spomalenie před zastavením krokového motora. Každý rozběh, alebo spomalenie je ovládané buď obvodom 12 zastavenia posuvu před konečným bodom, alebo obvodom fi výběru. Ak sa motor pohybuje rýchlosťou pracovného posuvu je frekvencla 2 riadeného frekvenčného generátora 8 obyčajne menšia ako dovolená stop frekvencla krokového motora. Preto je možné výstupom obvodu 12 zastavenia posuvu před konečným bodom cez príechodzie druhé hradlo 14 zahrad'C druhým vstupom prvé hradlo 3 priamo. Ak sa motor otáča rýchlosťou rýchloposuvu je frekvencla z riadeného frekvenčného generátora 8 spravidla víičšia ako dovolená stop frekvencla krokového motora, vtedy je druhé hradlo 14 zahradené výstupom obvodu 11 povelu rýchleho posuvu. Obvod 12 zastavenia posuvu před konečným bodom umožní čítačů 13 konštantnsho počtu impulzov odpočítat stanovený počet impulzov po ktorých na jeho výstupe vznikne signál ktorý zahradí cez prvý pradláci vstup prvé hradlo 3. Počet impulzov pre naplnenie čítača 13 konštantnáho počtu impulzov sa volí tak, aby integrátor zredukoval rýchloposuvovú frekvenciu na menšiu ako stop frekvencla krokového motora Pre pokračovanie v takto prerušenom pohybe výstup obvodu 12 zastavenia posuvu před konečným bodom epať zahradí a znuluje čítač 13 konštantného počtu impulzov a integrátor působením obvodu 15 logického súčtu postupné zvýši frekvenciu riadeného frekvenčného generátora 8 na hodnotu a nastavenia požadovanej rýchlostt posuvu.

Pre korigovanle polohy zastavenia suportu na jeho dráhe ohraničenej vofnou elektrickou narážkou slúží nastavitelný čítač 2 impulzov. Výstup obvodu 1 konca posuvu od vofnej elektrickej narážky umožní plnenie nastavitelného čítača 2 impulzov. Jeho prednastavenie zvoleným přepínač om 10 zadávania korekcle určuje spolu s konstantou k středu korekčného rozsahu a kolko impulzov od bodu aktivovania vofnej elektrickej narážky sa ešte krokový motor otočí. Podlá toho, či sa krokový motor otáča rýchloposuvovými otáčkami, alebo otáčkami odpovedajúcimi pracovnému posuvu, vyberte obvod 6 výběru skůř, alebo neskór signál pre spomafovanie před zastavením. Po dostatočnom spomalení danom zapojením vstupov obvodu 6 výběru na predkonečné výstupy nastavitelného čítača 2 impulzov sa tento zaplní a tým svojim výstupom zahradí třetím vstupom prvé hradlo 3 a krokový motor sa zastaví. Výstup d signálu ďalšieho kroku automatu vyvolá dezaktiváciu obvodu 1 konca posuvu od vofnej elektrickej narážky, čím sa nastavitelný čítač 2 Impulzov opat nastaví na připadne zmenenú hodnotu danou zvoleným prepínačom 10 zadavania korekcle.

Eezpečncstný STOP, to je zastavenie bez nároku na pokračovanie v procese obrábania, je možné realizovat například štvrtým hradiacim vstupom prvého hradla 3. i

Zapojenie možno uvažovat ako medzistupeň číslicového a programového riadenia,^ ktoré v závažných ohfadoch spojuje výhody oboch. Je to hlavně možnost korekcie rozmerov a v súčasných podmienkach přijatelnější poměr nákladovosti programového riadenia k cene stroja samotného.

Zapojenie možno s výhodou použit tiež v oblasti robotov a manipulátorov ako aj všade tam, kde mechanické narážky ohraničenia pohýbu je obtiažné presne mechanicky přestavovat, alebo sa požaduje ich automatizované korigovanie.

Zapojenie je výkresom a textom tohoto opi* su znázorněné v obecnej verzii. V specifických prípadoch může byt zjednodušené.

Claims (1)

1. PREDMET

   Zapojenie pre ovládanie krokového motora, vyznačené tým, že medzi výstup krokovacích impulzov z riadeného frekvenčného generátoru (8) a vstup distribučného obvodu (4j krokového motora je zapojené prvé hradlo (3), ktorého třetí hradiaci vstup je připojený na výstup nastavitelného čítača (2) impulzov, jeho výstup je zároveň připojený na obvod (5) ďalšieho kroku automatu, pričom počítací vstup nastavitelného čítača (2) imVYNÁLEZU pulzov je připojený na výstup prvého hradla (3) a hradiaci vstup je připojený na výstup obvodu (1) konca posuvu od vofnej elektrickej narážky a dva predkonečné výstupy nastavitelného čítača (2) impulzov sú připojené na vstupy obvodu (6) výběru, ktorého ovládací vstup je připojený na výstup obvodu (11) povelu rýchleho posuvu, pričom výstup obvodu (6) výběru je připojený na druhý vstup obvodu (15) logického súčtu, ktorého výstup je připojený na akceleračnodeceleračný vstup integrátora (7), ktorého výstup je připojený na vstup riadeného frěkvenčného generátoru (8) a nastavovacie vstupy nastavitelného čítača (2.) impulzov sú připojené na výstupy súčtového obvodu (9), ktorého vstupy sú jednak číselná konstanta (kj středu korekčného rozsahu a jednak číselná hodnota nastavená na lubovolne vybranom přepínači (lO)zadávania korekcie, výstup obvodu (12) povelu zastavenia posuvu před konečným bodom je připojený jednak na prvý vstup obvodu (15) logického súčtu, jednak na hradiaco nulovací vstup čítača (13) konštantného počtu impulzov a jednak na vstup druhého hradla (14), ktorého hradiaci vstup je připojený na výstup obvodu (11) povelu rýchleho posuvu, pričom výstup druhého hradla (14) je připojený na druhý hradiaci vstup prvého hradla (3), ktorého výstup je ešte připojený na vstup čítača (13) konštantného počtu impulzov, pričom jeho výstup je připojený na prvý hradiaci vstup prvého hradla (3).