SU924446A2 - Дифференциальна электромагнитна пара - Google Patents

Description

Изобретение относится к автомата· ческому управлению и может быть использовано в металлорежущей промыш- ’ ленности.

По основному авт.св„ № 550514 известна дифференциальная электромаг- ⁵ нитная пара, содержащая винт, расположенную с диаметральным зазором ототносительно него гайку, имеющую по внутреннему диаметру расточку, электрическую Обмотку, расположенную в расточке гайки, установлена аналогичная дополнительная гайка, расположенная последовательно с основной, и датчики, каждый из которых располо- ₁₅ жен с торца гайки, противоположного торцу, обращенному к соседней гайке, а пары гайка-датчик установлены с разнонаправленным смещением их витков резьбы относительно витков резьбы _м винта {.13.

К недостаткам известных дифференциальных электромагнитных пар. следует отнести низкую надежность в ра2 боте, так как при достаточно большом сопротивлении перемещению, оказываемом на привод со стороны нагруз ки, возможно смещение гаек относительно винта на шаг или несколько шагов, что является нарушением правильной работы. Кроме того, известные электромагнитные пары не позволяют перемещать подвижный узел с заранее заданным постоянным или меняющимся по определенному закону усилием.

Цель изобретения - повышение надежности в работе электромагнитных пар и расширение функциональных возможностей. .

Поставленная цель достигается тем, что дифференциальная электромагнитная пара, содержащая двигатель и дифференциальную электромагнитную пару, состоящую из винта и расположенных относительно его с диаметральным. зазором двух гаек с электрическими ; 924446 4 обмотками и двух.датчиков, закрепленных в едином корпусе, соединенном с подвижным узлом, дополнительно содержит последовательно соединенные фильтр помех, двухканальный усили- 5 тель и регулирующий блок, выходы которого соединены с обмотками гаек, блок разности, входы которого соединены с выходами двухканального усилителя, и последовательно .соединенные задат- 10 чик, блок вычитания, усилитель-ограничитель и блок управления двигателем, причем выход ^блока разности соединен с входом блока вычитания и блокирующим входом усили.телятограничите- 15 ля о | . Для дрстижения поставленной цели !используется зависимость между величиной сигналов, вырабатываемых датчиками и величиной тяговой способ- ₂₀ ности гаек, соответствующих этим датчикам. Например, при увеличении сигнала одного датчика и уменьшении сигнала другого, величина тяговой способности первой гайки возрастает, а вто-₂₅ рой - уменьшается. Так как направление усилий, развиваемых гайками противоположно, их разность будет пропорциональна величине внешней силы, вызывающей смещение витков гаек с датчиками относительно витков винта (например, изменению величины силы сопротивления перемещению каретки токарного станка при обработке детали). Соответственно, и разность величины сигналов датчиков будет пропорциональна ³⁵ величине внешней силы, действующей на подвижный узел.

На чертеже представлена конструк- . ция дифференциальной электромагнитv 40 нои пары.

. Дифференциальная электромагнитная пара содержит двигатель 1, винт 2, подвижной узел 3, две гайки 4 и 5 с электрическими обмотками, два датчика 6 и 7, фильтр 8 помех, двухка- ⁴⁵ нальный усилитель 9, блок 10 регулирования, блок 11 разности, блок 12 вычитания, задатчик 13, усилительограничитель 14 и блок 15 управления двигателем. ⁵⁰

Разность сигналов датчиков г пропорциональна величине смещения от исходного положения витков гаек (сдатчиками) относительно витков винта, т.е. пропорциональна величине мгно- ⁵⁵ венной тяговой способности.

При отсутствии сопротивления перемещению подвижного узла 3 смещение витков гаек с датчиками относительно витков винта равно друг другу и направлено в противоположные стороны, (U₄1 = / UgJ и дЩ =0. В этом случае мгновенная тяговая способность электромагнитной пары равна нулю.

При наличии сопротивления перемещению подвижного узла 3 происходит осевое смещение гаек с датчиками относительно винта на некоторую величину, пропорциональную силе сопротивления перемещению. При этом изменяются величины сигналов датчиков (например,^ - уменьшается, - увеличивается) и дЩ / О.

К выходу блока 11 разности подключен блок 12 вычитания, кроме сигнала от блока 11 разности, поступает сигнал задатчика 13.

Блок 12 вычитания реализует функцию ди = U_a - дЩ , где Uj, - сигнал задатчика 13.

Задатчик 13 вырабатывает сигнал, соответствующий требуемому значению величины тяговой способности электромагнитной пары. В общем случае величина тяговой способности электромагнитной пары может меняться по опредёленному закону во времени.

Функция дЦ отражает разность между задаваемым значением величины тяговой способности приводами ее реальным (мгновенным) значением..

К выходу блока 12 вычитания подключен усилитель-ограничитель 14, усиливающий сигнал блока 12 вычитания по мощности.

Со вторым входом усилителя-ограничителя 14 соединен выход блока 11 разности. В исходном состоянии.усилитель-ограничитель 14 закрыт, сигнал на его выходе равен нулю. Если сигнал на выходе блока 11 разности превысит некоторый уровень, то вход усилителяограничителя 14, соединенный с выходом блока 12 вычитания, открывается, и сигнал, поступающий из блока вычитания 12, усиливается по мощности. Усилитель-ограПичитель 14 имеет возможность регулирования порога открывания входа, соединенного с выходом блока 12 вычитания, с помощью схемы регулирования.

Усиленный по мощности сигнал из' усилителя-ограничителя 14 поступает в. сист'ему 15 управления двигателем^ Система 15 управления двигателем осу5 924446 6 ществляет программное управление подвижного узла 3, т.е. дает команду на перемещение подвижного узла 3, в соответствии с циклом работы машины , (станка) , на требуемую координату и 5 задает номинальную скорость перемещения.

При поступлении сигнала от усилителя-ограничителя 14 в систему 15 управления двигателем происходит замедле- 10 ние вращения двигателя 1 пропорционально величине сигнала..

Дифференциальная электромагнитая пара работает следующим образом.

Задается желаемое значение вели- 15 чины тяговой способности с помощью задатчика 13. Оно выбирается, исходя из функционального назначения электромагнитной пары. Например, если пара предназначена для перемещения карет- 20 ни токарного станка, то величина тяговой способности (величие силы тяги) пропорциональна осевой составляющей силы резания при токарной обработке. В ряде случаев при обработке 25 детали весьма желательно поддерживать постоянной силу резания.

При вращении винта 2 и наличии сопротивления перемещению подвижного узла 3 происходит смещение витков гаек зо с датчиками относительно витков винта 2, что приводит к появлению на выходе блока 11 разности сигнала .

Если сигнал не достиг уровня, при котором открывается усили- . ₃₅ тель-ограничитель 14, то в систему 15 управления двигателем не поступает ^информация о величине силы сопротивления перемещению подвижного узла 3, и двигатель 1 вращается с лостоян.ной скоростью. Такой режим работы привода подачи может быть необходим в ряде случаев для обеспечения устойчивой его работы.

Если сигнал д Щ имеет уровень, 45 при котором усилитель-ограничитель 14 открыт, то на выходе блока 12 вычитания образуется сигнал aU, который усиливается в блоке усилителя ограничителя 14 и поступает в систему 15 управления двигателем.

В этом случае происходит замедление вращения двигателя 1 пропорционально величине сигнала aU, уменьшение скорости перемещения подвижного узла 3 и уменьшение силы резания.

В связи с тем, что электромагнитная пара позволяет производить работу с заданным усилием, это дает возможность машине или станку работать с максимальной производительностью, ликвидирует вероятность перегрузки и тем самым устраняет возможность аварий. Кроме того, наличие задатчика, вырабатывающего сигнал, меняющийся во времени по требуемому закону, в ряде случаев позволяет повысить эксплуатационные возможности электромагнитной пары. Например, ’ при токарной обработке нежестких деталей оказывается возможным повысить точность обработки.

Claims (1)

1. Изобретение относитс  к автомати ческому управлению и может быть использовано в металлорежущей промышленности . По основному авт.сво 1 55051 известна дифференциальна  электромаг нитна  пара, содержаща  винт, расположенную с диаметральным зазором о относительно него гайку, имеющую по внутреннему диаметру расточку, электрическую Обмотку, расположенную в расточке гайки, установлена аналогична  дополнительна  гайка, расположенна  последовательно с основной, и датчики, каждый из которых располо жен с торца гайки, противоположного торцу, обращенному к соседней гайке, а пары гайка-датчик установлены с ра нонаправленным смещением их витков резьбы относительно витков резьбы винта 11. К недостаткам известных дифференциальных электромагнитных пар. следу .ет отнести низкую надежность в работе , так как при достаточно большом сопротивлении перемещению, оказываемом на привод со стороны нагруз ки, возможно смещение гаек относительно винта на шаг или. несколько шагов, что  вл етс  нарушением правильной работы. Кроме того, известные электромагнитные пары не позвол ют перемещать подвижный узел с заранее заданным посто нным или мен ющимс  по определенному закону усилием . Цель изобретени  - повышение надежности в работе электромагнитных пар и расширение .функциональных возможностей . Поставленна  цель достигаетс  тем, что дифференциальна  электромагнитна  пара, содержаща  двигатель и дифференциальную электромагнитную пару , состо щую из винта и расположенных от.носительно его с диаметральным . зазором двух гаек с электрическими 3 ;9 обмотками и двух.датчиков, закрепленных в едином корпусе, соединенном с подвижным узлом, дополнительно содержит последовательно соединенные фильтр помех, двухканальный усилитель и регулирующий блок выходы кото рого соединены с обмотками гаек, блок разности, входы которого соединены с выходами двухканального усилител , и последовательно .соединенные задатчик , блок вычитани , усилитель-ограниыитель и блок управлени  двигателем , причем выход Jблoкa разности соединен с входом блока вычитани  и блокирующим входом усилител тограничитеЛЯ о . ( . Дл  дрстижени  поставленной цели используетс  зависимость между величиной сигналов, вырабатываемых датчиками И величиной т говой способности гаек, соответствующих этим датчикам . Например, при увеличении сигна |ла одного датчика и уменьшении сигнала другого, величина т говой способ:ности первой гайки возрастает, а второй уменьшаетс „ Так как направление усилий, развиваемых гайками,проти воположно, их разность будет пропорциональна величине внеш.ней силы, вызы вающей смещение витков гаек с датчиками относительно витков винта (например , изменению величины силы сопро тивлени  перемещению каретки токарного станка при обработке детали). Соот ветственно, и разность величины сигналов датчиков будет пропорциональна величине внешней силы, действующей на подвижный узел. На чертеже представлена конструкци  дифференциальной электромагнитной пары, , Дифференциальна  электромагнитна  пара содержит двигатель 1, винт 2, подвижной узел 3, две гайки 4 и 5 с электрическими обмотками, два датчика 6 и 7) фильтр 8 помех, двухканальный усилитель 9} блок 10 регулировани , блок 11 разности, блок 12 вычитани , задатчик 13, усилительограничитель 1t и блок 15 управлени  двигателем. Разность сигналов датчиков uU пропорциональна величине смещени  от исходного положени  витков гаек (сдатчиками ) относительно витков винта т.е. пропорциональна величине мгновенной т говой способности. При отсутствии сопротивлени  перемещению подвижного узла 3 смещение 6 витков гаек с датчиками относительно витков винта равно друг другу и направлено в противоположные стороны, Io-il |Щ1 и дЩ 0. В этом случае мгновенна  т гова  способность электромагнитной парь равна нулю. При наличии сопротивлени  перемещению подвижного узла 3 происходит осевое смещение гаек с датчиками относительно винта на некоторую величину , пропорциональную силе сопротивлени  перемещению. При этом измен ютс  величины сигналов датчиков (например,и - уменьшаетс , ) - увеличиваетсп ) и iU/| 7 О. К выходу блока 11 разности подключен блок 12 вычитани , кроме сигнала от блока 11 разности, поступает сигнал задатчика 13. Блок 12 вычитани  реализует функцию ди Uj - ли, , где Us, - сигнал задатчика 13. Задатчик 13 вырабатывает сигнал, соответствующий требуемому значению величины т говой способности электромагнитной пары. В общем случае величина т говой способности электромагнитной пары может мен тьс  по определенному закону во времени. Функци  дЦ отражает разность между задаваемым значением величины т говой способности привода и ее реальным (мгновенным) значением.. К выходу блока 12 вычитани  подключен усилитель-ограничитель 1, усиливающий сигнал блока 12 вычитани  по мощности о Со вторым входом усилител -ограничител  14 соединен выход блока 11 разности. В исходном состо нии усилитель-ограничитель закрыт, сигнал на его выходе равен нулю. Если сигнал на выходе блока 11 разности превысит некоторый уровень, то вход усилител ограничител  It, соединенный с выходом блока 12 вычитани , открываетс , и сигнал, поступающий из блока вычитани  12, усиливаетс  по мощности. Усилитель-ограничитель Т имеет возможность регулировани  порога открывани  входа, соединенного с выходом блока 12 вычитани , с помощью схемы регулировани . Усиленный по мощности сигнал из усилител -ограничител  И поступает в. систему 15 управлени  двигателем, Система 15 управлени  двигателем осуществл ет программное управление под вижного узла 3, т.е. дает команду на перемещение подвижного узла 3, в соответствии с циклом работы машины , (станка) , на требуемую координату и задает номинальную скорость перемеще ни . При поступлении сигнала от усилит л -ограничител  14 в систему 15 упра лени  двигателем происходит замедление вращени  двигател  1 пропорционально величине сигнала.. Дифференциальна  электромагнита  пара работает следующим образом. Задаетс  желаемое значение величины т говой способности с помощью задатчика 13. Оно выбираетс , исход  из функционального назначени  электромагнитной пары. Например, если пар предназначена дл  перемещени  каретки токарного станка, то величина т говой способности (велична силы т ги ) пропорциональна осевой составл ю щей силы резани  при токарной обработке . В р де случаев при обработке детали весьма желательно поддерживат посто нной силу резани . При вращении винта 2 и наличии со противлени  перемещению подвижного узла 3 происходит смещение витков гаек зо с датчиками относительно витков винта 2, что приводит к по влению на выходе блока 11 разности сигнала Если сигнал U( не достиг уровн , при котором открываетс  усилитель-ограничитель 14, то в систему J5 управлени  двигателем не поступае информаци  о величине силы сопротивЫени  перемещению подвижного узла 3, и двигатель 1 вращаетс  с посто н ,ной скоростью. Такой режим работы привода подачи может быть необходим в р де случаев дл  обеспечени  устой чивой его работы. Если сигнал д U имеет уровень, при котором усилитель-ограничитель 14 открыт, то на выходе блока 12 вычитани  образуетс  сигнал uU, который усиливаетс  в блоке усилител ограничител  Т и поступает в систему 15 управлени  двигателем. В этом случае происходит замедление вращени  двигател  1 пропорционально величине сигнала дЦ, уменьшение скорости перемещени  подвижного узла 3 и уменьшение силы резани . В св зи с тем, что электромагнитна  пара позвол ет производить работу с заданным усилием, это дает возможность машине или станку работать с максимальной производительностью, ликвидирует веро тность перегрузки и тем самым устран ет возможность аварий. Кроме того, наличие задатчика , вырабатывающего сигнал, мен ющийс  во времени по требуемому закону, в р де случаев позвол ет повысить эксплуатационные возможности электромагнитной пары. Например, при токарной обработке нежестких деталей оказываетс  возможным повысить точность обработки. Формула изобретени  Дифференциальна  электромагнитна  пара по авт. св. № 55051 1 отличающа с  тем, что, с целью повышени  надежности и расширени  функциональных возможностей, она содержит последовательно соединенные фильтр помех, двухканальный усилитель и регулирующий блок, выходы которого соединены с обмотками гаек, блок разности, входы которого соединены с выходами двухканального усилител , и последовательно соединенные задатчик, блок вычитани , усилитель-ограничитель и блок управлени  двигателем, причем выход блока разности соединен с входом блока вычитани  и блокирующим входом усилител ограничител . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 550514, кл. F 16 И 25/24, 1974 (прототип). .. I I Щ;Мйда. 5 /