SU1058726A1 - Электропривод отрезного устройства - Google Patents

Abstract

ЭЛЕКТРОПРИВОД ОТРЕЗНОГОУС РОЙСТВА, содержащий электродвигател .. посто нного тока, блок управлени  и датчики перемещени  издели  и положени  отрезного устройства, а также датчик окончани  реза, о т л и ч ел ос ю щ и и с   тем, что, с целью повы-, шени  КПД., привода путем оптимизации скоростних режимов, он снабжен orpart ничителем сигналов обратного хода, квадратором,двум  регистрами и двум  г.ифроаналоговьми преобразовател ми, причем входы ограничител  сигналов обратного хода соединены с выходами квадратора и, обоих цифроаналоговых преобразователей, входы которых св заны с выходами обоих регистров, соединенных своими входами с блоком управлени  и датчиком окончани  реза причем блок управлени  соединен своим вьЕХодом с электродвигателем, а входами - с указанными трем  датчи-ками и ограничителем сигналов обратного хода.

Description

Изобретение относитс  к машинос роению, в частности к конструкции оборудовани  дл  обработки давлением , Известен электропривод отрезног устройства, содержащий электродвигатель посто нного тока, блок управ лени  и датчики перемещени  издели  и положени  отрезного устройства, а также датчик окончани  реза l . Известный электропривод.характеризуетс  большими потер ми энергии в переходных режимах из-за отсутстви  оптимизации скоростных режимов работы электропривода. Пель изобретени  - повышение КОД привода за счет оптимизации скорост ных режимов. Дл  достижени  цели электроприво отрезного устройства, содержгидий электродвигатель посто нного тока, блок 5травлени  и датчики переметден изделии и положени  отрезного уст ройства, а -также датчик окончани  реза, снабжен ограничителем сигнало обратного хода, квадратором, двум  регистрами и двум  пифроаналоговыми преобразовател ми, причем входы ограничител  сипналрв обратного хода соединены с выходами квгщратора и обоих цифроаналоговы с преобразовате лей, входы которых св заны с выходами обоих регистров, соединенных своими входами с блоком управле ни  и датчиком окончани  реза, причем блок управлени  соединен сво им выходом с электродвигателем, а входами - с указанными трем  датчиками у. ограничителем сигналов обратного хода. На фиг.1 приведена функциональна  с.хема предлагаемого электропри вода; на фиг.2 - диаграммы скоростей; на фиг.З и 4 - структурно-прин гипиальные схемы позиционного регул тора , вход щего в состав блока уп равлени  электроприводом. Электропривод содержит рабочий орган 1 устройства с электродвигате лем 2 продольного хода, импульсный датчик 3 положени  рабочего органа и датчик 4 окончани  реза; а также изделие 5, перемещение которого контролируетс  с помощью импульсног датчика 6. Электродвигателем 2 управл ет блок 7 управлени , содерл:ащий последовательно соединенные задатчик 8 мерных длин сумматор 9, счетчик 10, позиционный регул тор 11 и схему 12 управлени  скоростью электродвигател  2. Датчик 6 перемещени  издели  5 соединен со счетHbW входом счетчика 10, а через преобразователь 13 частота-напр жение - со входом позииионного регул тора 11. Датчик 3 перемещени  рабочего органа отрезного устройства .1 , имеющий два выхода, соответствующие направлени м движени  отрезного устройства 1 вперед и назад, соединен со счетными входс1МЦ + и -счетчика 14, а через преобразователь 15 частота-напр жение по схеме отрицательной обратной св зи со входом схемы 12 управлени  скоростью электродвигател  2. С С-входом счетчика 10 соединен командный блок 16, который также соединен с позиционным регул тором 11, с датчиком 4 окончани  реза и с выходс 1 счетчика 14. Oгpaн rчитeль 17 сигналов обратного хода, выход которого св зан со входом позиционного регул тора 11 блока 7 управлени , обеспечивает ограничение выходного сигнала регул тора при обратном ходе рабочего органа 1 огрезного устройства на уровг не, соответствующем минимально допустимой скорости обратного хода его в данном п.икле реза. Ограничитель 17 содержит интегратор 18 и св занные с ним сумматор 19, множительно-делительное звено 20, квадратор 21, а также сумматор 22, св занный со входом множительно-делительного звена SO. Выход последнего , а также выход квадратора 21 св заны со входами сумматора 19. Ко входу множительно-делительного звена 20 подключен выход преобразовател  13 частота-напр жение блока 7 управлени . Ко входам сумматоров 19 и 22 подключен выход квадратора 23, вход которого св зан с преобразователем 13 частота - напр жение. Кроме того, ко входу сумматора 19 подключен выход цифроаналогового преобразовател  24, а ко входу сумматора 22 выход цифроаналогового преобразовател  25. Да вход сумматора 22 подаетс  также посто нный сигнал. Ко входам гифроаналоговых преобразователей 24 и 25 подключены соответственно выходы регистров 26 и 27, D-ВХОДЫ которых св заны соответственно с выxoдal « счетчика 14 и сумматора 9, а С-входы - с датчиком 4 окончани  Позиционный регул тор 11 имеет входы 28-33, выходы 34 и 35 и содержит (фиг.З) последовательно включенные селектор 36 сигналов, на второй вход которого подаетс  нулевой сигнал , сумматор 37, пифроаналоговый преобразователь 38, нелинейный преобразователь 39, к выходу подключены усилительные блоки 40 и 41. Второй вход блока 41 подключен ко вхоу 28 регул тора 11, к остальным входам которого плдключены: ко входу 29 - второй вход селектора 36 сигналов; ко входу 30 - второй вход сумматора 37; ко входу 31 - трети вход

селектора 36 сигналов и третий вход усилительного блока 41; ко входу 32 второй вход блока 40; ко входу 33 третий вход блока 40. Выходы 34 и 35 регул тора 11 подключены к выходам усилительных блоков 40 и 41 соответственно .

На фиг.4 представлена схема усилительньк блоков 40 и 41, в состав которых вход т соответственно операционные усилители 42 и 43 с входными резисторами 44 и резисторами 45 обратной св зи. Параллельно резисторам 45 обратной св зи включены бесконтактные ключи 46 и 47 соответст-венно , а также у блока 40 - управл емое звено 48 ограничени , у блока 41 - диод 49.

Звено ограничени  обеспечивает ограничение выходного сигнала усилительного блока 40 и управл етс  выходным сигналом ограничител  17. Диод 49 пропускает выходной сигнал усилительного блока 41 одной пол рности и шунтирует .блок 41 при по влении выходного сигнала противополог ной пол рности.

Бесконтактные ключи 46 и 47 предназначены дл  шунтировани  (отключени ) усилительных блоков 40 и 41 соответственно при подаче сигнала на управл ющие входы ключей (входы 31 и 32 Е егул тора 11).

Нелинейный преобразователь 39с параболлической характеристикой позиционного регул тора 11 предназначен дл  оптимальной отработки заданных перемещений отрезного устройства 1 при включении его на рез и возврата в исходное положение.

Работа электропривода происходит следующим образом.

I В точке а фиг. 2 позииионн.1М регул тором 11 осуществл етс  слежение за перемещением линии реза на изделии 5 с помощью датчика 6 и счетчика 10, в KOTOptif в момент окончани  реза от задатчика 8 через сумматор 9 по команде блока 16 вводитс  начальное положение линии относительно исходного положени  рабочего органа 1 отрезного устройства. Слежение за перемещением рабочего органа 1 осуп1ествл етс  с помощью датчика 3 и счетчика 14, дл  чего в схему 12 управлени  подаетс  сигнал на разгон электродвигател  2 отрезного устройства из исходного положени  дл  синхрониза: ии положени  и скорости рабочего органа 1 отрезного устройства и линии реза на изделии 5.

В точке S фиг.2 достигаетс  соответствие положений рабочего органа 1 отрезного устройства и линии реза на изделии 5, а также синхронизаг .и  их скоростей и начинаетс  процесс отрезани  мерной д ины издели 

Длительность процесса резани  зависит от размеров поперечного сечени  издели  5 или характеристик его материала. Этим соответственно определ етс  величина перемещени  издели  5 и отрезного устройства 1 за врем  реза. Поскольку поперечное сечение издели  5 или прочность его .материала могут измен тьс  в различных пиклах реза, то соответственно может измен тьс  и величина хода рабочего органа 1 отрезного устройства На фиг.2 показано, что процесс отрезани  мерной длины заканчиваетс  в точке Ь или Б;) . Во втором случае изделке имеет меньшее поперечное сечение , чем в первом. В точках Ъ или Ь срабатывает датчик 4 окончани  реза.

По сигналу датчика 4 кс андный блок 16 выдает сигнал на вход 31 позипионного регул тора 11 и снимает сигнал с его входа 32. При этом селектор 36 сигналов отключает от входа сумматора 37 выход счетчика 10 и подключает ко входу сумматора 37 задающий нулевой сигнал. Включаетс  ключ 47 и шунтируетс  усилитель 43 - усилительный блок 41 и выход 35 позиционного регул тора 11 вывод тс  иэ работы, отключаетс  ключ 46 - к блоку 12 подключаетс  выход 34 позиционного регул тора 11 т.е. вводитс  в работу усилительный блок 40.

Поскольку ко входу сумматора-37 позиционного регул тора 11 подключен задающий нулевой сигнал, что соответствует заданию исходного положени  рабочего органа 1 отрезного устройства, а последний не находитс  в исходном положении - выходной сигнал, счртчика 14, подаваемый к сумматору 37, не нулевой, выход1 ной сигнал усилительного блока 40 1И позиционного регул тора 11, подаваемый к блоку 12 управлени  в точке Ь или Ь, Лиг.2, обеспечивает реверс электродвигател  2 дл  возврата рабочего органа 1 в исходное положение . Одновременно по команде блока 16 в счетчик 10 от сумматора 9 вводитс  число

1р 1„-1„, (1)

где Ьр - начальное рассто ние лоследующей линии реза на изделии 5 относительно исходного положени  рабочего орга отрезного устройства 1 (в точке Ь или &( ) ; Lщ - мерна  длина издели  5, задаваема  задатчиком 8; Lп - текущее рассто ние рабочег органа 1 отрезного устройсва относительно своего исх ного положени  в точке Ь или bi , измер емое счетчиком 14 .

Кооме того, по сигналу датчика 4 в регистры 26 и 27 ввод тс  числа соответственно L от счетчика 14 и LP от суг.матора 9. На фиг. 2 величина ,L соответствует площади фигурыаб&Ь либо а ЬЬ, Ь , а величина Lp - площад Фигури Ь, .а, а либо bj .

При перемещении издели  5 по сигналам датчика б, подаваемым на вычитамций вход счетчика 10, введенное в счетчик 10 число LP уменьшаетс , что соответствует слежению с помо1дью счетчика 10 за текущим рассто нием Ер линии реза на изделии 5 относително исходного положени  рабочего органа 1.

в процессе замедлени  дл  реверса (до точки 1 или 1 на фиг.2)рабочий орган 1 проходит в том же направлении путь, равный площади треугольника b Ь Z или Ь Ь 1 Этот путь равен величине V /2сз, где V - скорость издели  5 и рабочего органа 1 при синхронном .ходе, измер ема  датчиком б и преобразователем 13 частота напр жение; Q - величина ускорени  при замедлении рабочего органа, задаваемого блоком 12,  вл етс  посто нной . За это же врем  ( Ьq или ) лини  реза на изделии 5 приближаетс  к исходному положению рабочего органа 1 на величину V /Q (площадь фигуры Ы)1г либо Ь( Ь ч 21J

Величины Vj /а измер ютс  с. помощью квадратора 23, к которому подведен сигнал преобразовател  13, пропорциональный Vn, При возврате рабочего органа 1 в исходное положение им должен быть пройден путь .

,,. . (2)

который соответствует площади фигуры aSbi илиабЬ г на Фиг.2,

Путь L g (2) может быть пройден с различньми скорост ми возврата... VQ. Максимальна  величина скорости BO3Bp та 1д соответствует режиму отрезани  на максимальной скорости V наименьшей мерной длины Lм с наибольшим поперечным сечением издели  5, Если 0ри сохранении всех остальных параметров и соответственно времени цикла реза уменьшаетс  поперечное сечение издели  5, т.е. уменьшаетс  ход рабочего органа 1 в процессе резани  , то при этом можно уменьшить скорость обратного хода Vg . На

фиг.2 первый случай соответствует скорости возврата VQ , а второй - скорости Vfl . Однако и во втором случае можно возвращать рабочий орган 1 в исходное положение на, максимальной скорости VQ (этот случай показан пунктиром). Но при этом увеличиваютс  времена процессов разгона и замедлени  рабочего органа 1 и электродвигател  2 в каждом цикле реза и соответственно увеличиваютс  в каждом цикле тепловые потери в электродвигателе 2 и расход электроэнергии.

В периоды разгона и замедлени  электродвигател  его увеличиваетс , так как по вл етс  динамическа  составл юца 

.4

(3)

где IP , 1

соответственно статичесg ка  и динамическа  сос-г тавл кадие тока.

Во врем  установившегос  движени привода (уг астки е или cj е , на фиг,2) динамическа  составл юща  тока I „- Он 1-1с.

о

. Поскольку 1 с ; 1 г то тепловыу1и потер ми в электродвигателе, 2 в период устсшовившегос  движени  можно пренебречь по сравнению с потер ми в периоды разгонов и замедлений (поскольку они пропорцинальны квадрату тока  кор ). Поэтому величина тепловых потерь в электродвигателе 2 определ етс  практически потер ми в периоды разгонов и замедлений электродвигател  2. При сокращении времени разгона и замедлени  снижаютс  тгеплоБые потери в электродвигателе 2 и уменьшаетс  расход электроэнергии . Дл  сокращени  времени разгона и замедлени  при посто нном ускорении Q и при обратном ходе необходимо снижать величину скорости обратного хода Vg , т.е. выбират ее всегда минимально возможной в любых режимах (при любых скорост х движени  издели  5 -V ), при любых мерных длинах f / издели  5 и при любых; перемещени х рабочего органа 1 в процессе резани  L (), Определение минимально возможной скорости обратного хода Vg дл  , режимов разрезани  издели  5 и задани  ее величины узлу 7 управлени  электродвигателем 2 обеспечиваетс  функциональный блоком 17.

Работа ограничител  17 основана на следукнци х предпосЕллках.

Врем  возврата рабочего органа 1 в исходное положение от точки г или 1( на фиг. 2 должно быть таким, чтобы за это врем  лини  реза на изделии 5 переместилась в направлении к исходному положению рабочсзго органа 1 не больше, чем на рассто ние

Lp-Vj/ci

(4)

(на фиг.2 зто рассто ние соответствует площади фигуры 11 а d /либо 11 а q;).

Дл  гарантированного возврат, его в исходное положение до момента подхода к линии реза пере1 ещение (4J линии реза за врем  возврата рабочего

органа 1 следует уменьшить и прин ть paBHfcjvi I u2 U ,

(5) где1дл,д(, - посто нна  величина запаса (на фиг.2 соответствует ; площади фигуры )Чжа, а, ). Исход  из изложенного, установивша с  минимально возможна  скорость обратного хрда рабочего органа 1 (У) обеспечивающа  перемещение линии на расстоние (5) за врегл  возврата рабочего органа 1 в исходное положение при любых режимах резки издели  5, может быть вычислена из квадратного уравнени  (в зависимости от. скорости Vn , мерной длины LM Lp+-Lo и перемещени  отрезного устройства L)

-1ч4-ц.

Уравнение (6) получено, исход  из баланса площадей фигур (с либог жЧ ,е на фиг.2, при условии, если площадь фигуры-г либо142.( XXt изменить в отношении VQ/V п , а затем уменьшить полученную величину на Vo /а . Это же уравнение соответствует равенству времен: возврата рабочего органа 1 в исходное положение и перемещени  издели  5 ,на рассто ние (5).

Решение уравнени  (6) относительно величины Vfl производитс  ограничителем 17. Сигнал, пропорциональный скорости VQ , образуетс  на выходе интегратора 18, дл  чего на входы сумматора 22 подвод тс  сигналы, пропорциональные в каждом цикле реза: Ьр - с выхода цифроаналогового преобразовател  25; V /а - с выхода квадратора 23; L -jan посто нный сигнал . На входы множительно-делительного звена 20 подвод тс  сигналы: (Lp Vn/a-L an) - с выхода сумматора 22; V(5 - с выхода преобразовател  13 частота - напр жение узла 7 управлени - Va - с выхода интегратора 18. На входы сумматора 19 подаютс  сигналы: ,1, - с выхода и.ифроаналогового преобразовател  24; Y /201 - с выхода квадратора 23; ( L р - I а - L, ап Vf/Vrfс выхода множительного звена 20 и VQ/O - с выхода квадратора 21. .

Выходной сигнал интегратора 18 подводитс  ко входу 33 позиционного регул тора 11 и соответственно ко входу управлени  звеном 48 ограничени  выходного сигнала усилител  U2 и усилительного блока 40. Звено 48 ограничени  ограничивает выход- ной сигнал усилител  42 и соответственно усилительного блока 40 величиной, пропорциональной скорости V,, независимо от величины входного сигнала усилител  42, так что сигнал на выходе 34 позиционного регул тора 11 не может превысить величину VQ . При этом задающий сигнал скорости,

подаваемый к блоку 12 управлени  электродвигателем 2 от позиционного регул тора 11 на участке Ьв либо Ь, е ч фиг. 2, пропорционален величине . Vj либо Vo . Схема 12 управлени  отрабатывает этот задающий сигнал с помощью обратной св зи по скорости электродвигател  2, вводимой от преобразовател  15 частота - напр жение . При этом на участок qe или установивша с  скорость обратного хода рабочего органа 1 соответствует регламентированной ограничителем 17 величине VQ лИбоУ, т.е.  вл етс  минимально возможной. За счет этого снижаетс  врем  переходных режимов (разгонов и замедлени ) при обратном ходе рабочего органа 1, уменьшаютс  тепловые потери в электродвигателе 2 и соответственно расход электроэнергии. По мере приближени  рабочего-органа 1 к исходному положению уменыйаетс  выходной сигнал счетчика 14 и соответственно входной сигнал усилительного блока 40 (при реверюе электродвигател  2 импульсы со второго выхода датчика 3 поступают на вычитающий вход счетчика 14) . В точках е или е. входной сигнал усыпительного блока 40 уменьшаетс  до такой величины, что при дальнейшем перемещении рабочего органа 1 выходные сигналы усилительного блока 40 и позиционного регул тора 11 начинают снижатьс  (ниже- Vg ) и уменьшать скорость электродвигател  2. Нелинейньм преобразовате .пем 39 позиционного регул тора 11 обеспечиваетс  выбор точки начала замедлени  (е либо в ), так что к моменту обнулени  счетчика 14 электродвигатель 2 останавливаетс  в исходном полоеении рабочего органа 1 (точка ж на фиг.2). По нулевому сигналу счетчика 14 командный блок 16 выдает сигнал на вход 32 позиционного регул тора 11 и снимает сигнал с его выхода 31. При селектор 36 сигналов подклчает ко входу сумматора 37 выход счетчика 10 и отключает нулевой сигнал, отключаетс  ключ 47 и вводи .с  в работу усилитель 43 - подключаетс  ко входу блока 12 управлени  усилительный блок 41 и выход 35 позиционного регул тора 11, включаетс  ключ 46 - шунтируетс  усилитель 42 и усилительный блок 40 выводитс  из работы.

При вводе в работу усилительного блока 41 позиционного регул тора 11 на входах блока 41 сравниваютс  с противоположными знаками сигналы задани  скорости электродвигател  2 от датчика 6 через преобразовател 13 частота - напр жение соответствено скорости движени  издели  5

Claims (1)

1. ЭЛЕКТРОПРИВОД ОТРЕЗНОГО УСТРОЙСТВА, содержащий электродвигатель ..постоянного тока, блок управления и датчики перемещения изделия и положения отрезного устройства, а также датчик окончания реза, о т л и ч βίο щ и й с я тем, что, с целью повы-, шения КПД., привода путем оптимизации скоростных режимов, он снабжен ограгг ничителем сигналов обратного хода, квадратором,двумя регистрами и двумя цифроаналоговыми преобразователями, причем входы ограничителя сигналов обратного хода соединены с выходами квадратора и обоих цифроаналоговых преобразователей, входы которых связаны с выходами обоих регистров, соединенных своими входами с блоком управления и датчиком окончания реза, причем блок управления соединен своим выходом с электродвигателем, а входами - с указанными тремя датчи-- , ками и ограничителем сигналов , обратного хода. I tta.f

   О <g £