CS269889B1 - Ústroji s prostředky k vymezování vůlí v náhonovém mechanismu pracovního, zejména obráběcího stroje - Google Patents

Abstract

Ústrojí sestává ze dvou servopohonů, jejichž servomotory (i, 2) jsou napájeny třípůlením tyristorovým měničem (9). Každý z nich 'je však napájen jedním ze dvou jeho výstupů (9a, 9b), tedy navzájem opačnými prouoy, což má za následek vznik vzájemně opačných momentů v jednotlivých větvích (A, B) náhonového mechanismu. Momenty Ml a M2 obou servopohonů určují svým rozdílem předepínací moment Mo e jsou nezávislé na opotřebovávání prvků náhonového mechanismu. Osou všek dány momentovými charakteristikami servopohonů. Průběh předepnuti náhonového mechanismu momentem Mo v závislosti na otáčkách se proto nedá samostatně upravovat. Nicméně ve srovnání s dosud známými systémy vymezuje ústroji podle vynálezu vůle zcela samočinně, i když v rozsahu maximálně 25 % jmenovitých otáček servopohonů, což je proveditelné regulací generátorů impulsů (7, 8) připojených svými výstupy k větvím (9c, 9d) tyristorového měniče (9).

Description

Vynález se týká ústrojí se servopohonem a se dvěma s ní· vázanými větvemi k vymezováni vůlí v náhonové· mechanismu pracovního, zejména obráběcího stroje.

Taková ústrojí se servopohonem se u obráběcích strojů používají v systémech řízení jejich pohybových skupin, a to jak os rotačních, například upínacích desek svislých soustruhů, tak os lineárních β dlouhými zdvihy, například u velkých rovinných frézek, kde již nemůže být jako náhonového prostředku přesuvněho stolu použito kuličkového troubu s maticí pro jeho nedostatečnou tuhost vyplývající z jeho délky a uložení.

V případech takových náhonových mechanismů musí být proto používán pastorek a ozubený věnec (u pohybových skupin s rotační osou) anebo pastorek a ozubený hřeben (u pohybových skupin os lineárních). Takto je sice dosaženo potřebné tuhosti náhonového mechanismu, ale mechanické vůle mezi zuby pastorku jako poháněcíbo prostředku a zuby hnaného prostředku ve formě ozubeného věnce nebo ozubeného hřebene nepříznivě ovlivňují celkové provozní vlastnosti příslušné pohybové skupiny, proto pro dosažení | přesného a rychlého polohování pohybové skupiny je nutné, aby vůle v takové· náhonové· mechanismu byly odstraněny, anebo alespoň zredukovány na přijatelné minimu·.

«

Dosud známé prostředky vysazování, případně redukce aechanické vůle v náhonových •echanisaech Jsou založeny na mechanickém, nebo hydraulicko-mechanickěm působení na jeho prvky, Oe zná· například ayatéa redukcí vůlí, založený na echanické· principu, který se používá u ústrojí k řízení rotační osy univerzálních svislých soustruhů při frézovacích operacích nebo při polohování upínací desky pro aiaoosé vrtání. 3eho samostatný náhonový nechanismus přo řízení rotační osy, poháněný elektrický· servopohone·, Je sestaven ze šnekového převodu, bezvfilové zubové spojky, z ozubeného věnce spojeného s upínací deskou a jej pohánějícího děleného pastorku se šiksýn ozubením. Vůle v převodu tohoto náhonového mechanismu mezi věncem a děleným pastorkem lze rozepnutí· obou polovin pastorku dolícovací mezivložkou zredukovat na určité ·1ηί·υ·. U samého Šnekového převodu je možné zredukovat záběrové vůle použití· šneku s progresivní· stoupání·. Takové vymezování vůli však klade vysoké nároky na přesnost a pečlivost jak pří výrobě přísluSných součástí, tak i při montáži celé převodové skupiny. A navic, přesto, že jsou pro vyaezení vůlí použity seřiditelné prvky, Jako uvedený dělený pastorek se šikmým ozubením a šnekový převod se Sneke· s progresivním stoupá- ním, v důsledku nevylučitelných výrobních nepřesností, jako např. házení ozubeného věnce nebo Šnekového kola, nelze vůle v náhonovém mechanismu zcela odstranit. A poněvadž provoze· mechanismů dochází k jejich postupnéau opotřebovávání, vůle se od dosaženého niniae postupně zvětšují, takže čas od času Je nutné je kontrolovat a nový· přeseřizováním znovu vracet na dosažitelná minima. Proto přes uvedená opatření zůstávají takto provedené náhonové mechanismy limitujícím činitelem rozhodujícím o míře lepSích a trvalých vlastností celého polohového servopohonu.

□e však znám také mechanický způsob vymezování vůli v náhonovém mechanismu, u něhož Je servopohon spojen se dvěma větvemi převodů, jejichž pastorky zabírsjí s poháněným prvkem náhonového mechanismu bud ve formě ozuběného věnce - pro náhon rotačních pohybů - anebo ve formě ozubeného hřebene - pro náhon přínočarých pohybů. Oeden z poháněčích pastorků je bud předepínán zkrutovou pružinou, anebo Je vůči druhému brzděn například seřiditelnou třecí spojkou. Předepínání pružinou i brzdění jednoho · z pastorků musí být ovšem dimenzováno s ohledem na maximální velikost přenášené síly a touto silou je celý nechanismus trvale zatěžován. Kromě toho musí být servopohon v provedení s brzděním jednoho z pastorků dimenzován minimálně na dvojnásobek posuvově síly a účinnost takového mechanismu je velmi nízká. Navíc to vede i k nadměrnému opotřebovávání jeho prvků vlivem vysokého trvalého zatížení.

Z mechanismů vymezujících vůle prostředky hydraulicko-mechanickými je možno uvést náhonový mechanismus se dvěma pastorky, naháněnými šikmo ozubenými koly, z nichž jedno je axiálně přesuvné lineárním hydromotorem. Vymezování vůle se reguluje seříze2 CS 269889 Bl ním hydraulického tlaku, ale přes lepší účinnostíve srovnání s uvedeným mechanickým způsobem, vyžaduje řešení náročnější technologie¹ výroby svých prvků, jako axiálně přesuvného ozubeného kola se šikmým ozubením, lineárního hydromotoru a prostředků dálkového řízení hydraulického tlaku.

Existuje též čistě hydraulické vymezování vůlí y náhonových mechanismech, ve kterých je použito hydrostatického šneku. Mechanismus je sestaven z hřebene se šnekovým ozubením a šneku, v jehož tělese je vytvořen rozvod tlakového oleje. 3e přirozené, že výroba tohoto šneku je pracná a náročná.

Účelem vynálezu je tedy vypracování takového řešení, které by při své jednoduchosti odstranilo uvedené nedostatky dosavadních a shora popsaných způsobů redukce vůlí v náhonových mechanismech.

Podle vynálezu je toho dosaženo u náhonovélo mechanismu se dvěma větvemi servopohonu, u něhož jsou prostředky k vymezování mechanických vůlí provedeny jako dva sert vopohony, z nichž každý je spojen s jednou z obcu větví náhonového mechanismu a jejichž servomotory jsou jednotlivě-zapojeny jedním svým pólem na jeden z výstupů třípulsního tyristorového měniče, připojeného na sekundární(vinutí sílového transformátoru, a druhý svým pólem ke společnému uzlu tohoto sekundárním» vinutí, přičemž jedna větev tohoto třípulsního tyristorového měniče je spojena s výstupem generátoru impulsů, napojeného . na výstup z rychlostního regulátoru, na jehož dýa zpětnovazební vstupy jsou jednotlivě připojeny výstupy snímačů otáček uvedených servopohonů a na jeho řídicí vstup je připojen výstup jednotky vyhodnocování okamžité rychlosti hnaného prostředku náhonového mechanismu, zatímco druhá větev tyristorového měniče Je spojena s výstupem rychlostního regulátoru přes sériově a ním zapojený generátor impulsů a invertor.

Výhodou a předností řešení podle vynálezu J« to, že oba servopohny Jako prostředky k vymezování mechanických vůlí v náhonovém mechanismu působí na Jeho prvky předepínacími momenty opačných smyslů, čímž dochází k^samočinnému vymezování těchto vůlí bez Jakékoliv závislosti na opotřebovávání těchto Jeho prvků za provozu. Blíže to bude zřejmé z popisu a vysvětlení charakteristik závislosti předepínacích momentů na napětí řídicím a na otáčkách servopohonů.

Na výkresu Je znázorněno schéma příkladného řešení podle vynálezu, kde na obr. 1 *Je zapojení servopohonů Jako prostředků pro vymezování vůlí náhonového mechanismu se dvěma větvemi, přičemž hnaný prostředek tohoto mechanismu Je znázorněn jako část kružnice představující třeba ozubený věnec spojený s upínací deskou svislého soustruhu, ačkoliv stejně tak v nahrazení přímkou může představovat i ozubený hřeben pro pohon přímočaře pohyblivého ebrobkového stolu rovinné frézky, na obr. 2a je charakteristika prvého servopohonů, tj. závislost Jeho momentu Ml na řídicím napětí u_r, na obr. 2b charakteristika stejné závislosti momentu M2 druhého servopohonů a na obr. 3 je charakteristika závislosti předepínacího momentu mo na otáčkách servopohonů.

V souladu s těmito schématy i s význačnými charakteristikami vynálezu je problém vymezování mechanických vůlí v náhonových mechanismech pohybových skupin pracovních a zejména .obráběcích strojů vybavených řízením os rotačních, například upínacích desek svislých soustruhů, a stejně tak os lineárních s dlouhými zdvihy, pro něž už ne₍ může být z důvodů nepříznivých provozních vlastností použit náhon s kuličkovým šroubem, řešen dvojicí servopohonů. Každý z těchto servopohonů. Je totiž spojen s jednou z větví A,' B (obr. 1) náhonového mechanismu, z nichž větev A se skládá z ozubeného - kola 14a na hřídeli prvého servopohonů, s ním zabírajícího převodového kola 14 a s ním spojeného pastorku 16, zabírajícího s hnaným prostředkem 18 náhonového mechanismu. Podobně Je tomu i u větve B, u níž s hřídelem druhého servopohonů je spojeno ozubené kolo 15a zabírající s převodovým kolem 15, které je spojeno s pastorkem 17, který zabírá opět s hnaným prostředkem 18 náhonového mechanismu, servomotory 1_, 2 těchto servopohonů jsou jednotlivě svými póly zapojeny na výstupy třípulsního tyristorového měniče 9. Tak prvý pól la prvého servomotoru 1^ je napojen na Jeho prvý

CS 269889 Bl výstup 9a a prvý pól 2a druhého servomotoru 2 Je napojen na jeho druhý výstup 9b. Druhý pól 1b prvého servomotoru £ |e pak společné s druhým pólem 2b druhého servomotoru 2 připojen ke společnému uzlu IlOc sekundárního vinutí lob síťového transformátoru ip. Je přirozené, že na síť je tjento transformátor 10 připojen svým primárním vinutím 10a. Tudíž tyristorový měnič 9 je napájen tímto, síťovým transformátorem 10 a sestává - vzhledem k tomu, že sloiiží k napájení dvou servomotorů 1, 2 - také ze dvou větví 9c, 9d. Jedna z nich, totiž větev 9c, je napojena na výstup z prvého generátoru impulsů 8, který Je svým vstupem spojen s výstupem rychlostního regulátoru 5. I druhá větev 9d třípulsního tyristorového měniče 9 je spojena s výstupem tohoto rychlostního regulátoru 5, ale nikoliv přímo, nýbrž přes sériově zapojený druhý generátor impulsů 7 a invertor 6. Rychlostní regulátor 5 má řídicí vstup 11 napojen na výstup jednotky 19 vyhodnocování okámžité rychlosti hnaného prostředku 18 náhonového mechanismu a kromě toho je vybaven eStě dvěma zpětnovazebními vstupy 12, 13, které jsou jednotlivě připojeny k výstupůn 3a, 4a snímačů 3, 4 otáček uvedených servopohonů. Ovládání pohybové skupiny pracovního stroje Je tedy řeěeno dvěma samostatnými náhonovými mechanismy, z nichž každý je napojen na jeden stejnosměrný servopohon. Přitom každým servomotorem £, 2 těchto servopohonů protéká proud pouze Jedním směrem, u každého z nich navzájem opačně. Tím dochází k samočinnému vymezování vůlí v jednotlivých větvích A, B náhonového mechanismu,navzájem opačnými momenty Ml a M2 (obr. 2a, 2b).

Funkce takto řeSeného systému k vymezování mechanických vůlí v náhonovém mechanismu vyplývá tedy z charakteristik)závislostí momentů Ml, M2 (obr. 2a, 2b) na řídicím napětí U_r pro oba servomotory 1, 2. Řídicím napětím U_r, které Je dodáváno rychlostním regulátorem 5, je řízen generátor impulsů 8 a přes větev 9c tyristorového měniče 9 Je přes jeho výstup 9b napájen servomotor 2, zatímco servomotor 1 je napájen z prvého výstupu 9a tohoto tyristorového měniče 9 přes generátor impulsů 7 řízený z výstupu rychlostního regulátoru 5 řídicím napětím U_r a přes invertor 6. Tím, že se polarita řídicího napětí u invertorem obrací, je servomotor 1 napájen proudem opačného smyslu než servomotor 2. Oběma servomotry £, 2 protékátedy stejnosměrný proud, ale navzájem opačnými směry, proto oba servopohony produkují navzájem opačné momenty Ml, M2. Pro U_r « O, tj. v případě nulových otáček, působí oba servomotory 2 ne hnaný prostředek 18 přes převody v záběrech kol 14, 14a a pastorku 16 s hnaným prostředkem 18 a kol 15, 15a a pastorku 17 s tímtéž hnaným prostředkem 18 stejnými, navzájem opačnými momenty Ml, M2. Při zvyšování řídicího napětí u_r se zvyěuje i momentový účinek jednoho servopohonů, např. moment Ml prvého servomotoru £ podle obr. 2a, ale protimoment M2 druhého servomotoru 2 klesá a náhonový mechanismus se rozbíhá. Předepínací moment Mo náhonového mechanismu je dán rozdílem momentů Ml, M2 a je nastavitelný v generátorech impulsů 7, 8. Účinek předepnutí, tedy velikost předepínacího momentu mo, závisí i na otáčkách servopohonů, což znázorňuje i charakteristika na obr. 3. Šířka pásma samočinného vymezování mechanických vůlí v závislosti na otáčkách se dá nastavovat - jak už uvedeno - v generátorech impulsů 7, 8, ale maximálně v rozsahu 25 % jmenovitých otáček servopohonů. průběh předepnutí náhonového mechanismu momentem Μ·ο v závislosti na otáčkách je totiž pevně stanoven průběhem momentové charakteristiky servopohonů a ta se nedá'samostatně upravovat podle potřeby. Nicméně ve srovnání s dosud známými systémy vymezování mechanických vůlí v náhonových mechanismech pracovních a' zvláště obráběcích strojů je řešení ústrojí podle vynálezu pokrokové především v tom, že bez závislosti na opotřebovávání prvků náhonových mechanismů vymezuje Jejich mechanické vůle samočinně a s trvalým stejným účinkem.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Ústrojí s prostředky k vymezování vůlí v náhonovém mechanismu pracovního, zejména obráběcího stroje, a se zpětnou vazbou, vyznačující se tím, že prostředky k vymezování těchto vůlí jsou provedeny jako dva servopohony, z nichž každý je spojen s jednou větví (A, B) náhonového mechanismu, jejichž servomotory (1, 2) jsou jednotlivě zapojeny jedním pólem (la, 2a) na jeden z výstupů (9a, 9b) třípulsního tyristorového měniče (9), připojeného na sekundární vinutí (10b) síťového transformátoru (10), a druhým pólem (1b, 2b) ke společnému uzlu (10c) sekundárního vinutí (10b), přičemž jedna větev (9c) tyristorového měniče (9) je spojena s výstupem generátoru impulsů (8), napojeného na výstup z rychlostního regulátoru (5), na jehož dva zpětnovazební vstupy (12, 13) jsou jednotlivě připojeny výstupy (3a, 4a) snímačů (3, 4) otáček uvedených servopohonů a na jeho řídicí vstup (11) je připojen výstup jednotky (19) vy| hodnocování okamžité rychlosti hnaného prostředku (18) náhonového mechanismu, zatímco druhá větev (9d) tyristorového měniče (9) je spojena s výstupem rychlostního regulátoru (5) přes sériově s ním zapojený druhý generátor impulsů (7) a invertor (6).