PL78883B1 - - Google Patents

Description

Uprawniony z patentu: Siemens Aktiengesellschaft, Monachium, (Repu¬ blika Federalna Niemiec i Berlin Zachodni) Uklad zasilania elektrycznego silnika obrabiarki Przedmiotem wynalazku jest uklad zasilania ele¬ ktrycznego silnika z automatyczna zarówno regu¬ lacja predkosci jak i polozenia, przeznaczony do sterowania obrabiarek. Uklady zasilania silnika obrabiarki powinny posiadac duza wartosc wzmoc¬ nienia konieczna przy malych odchyleniach polo¬ zenia, celem uzyskania odpowiedniej wartosci sy¬ gnalu sterujacego. Wzmocnienie to przy wiekszych odchyleniach polozenia i liniowej zaleznosci mie¬ dzy wyjsciowym sygnalem regulatora polozenia, a sygnalem sterujacym predkosc, prowadzi do przesterowania ukladu.Wada takiego ukladu polega na tym, ze przy zmniejszeniu wartosci wzmocnienia, dla malych od¬ chylen polozenia nie mozna uzyskac zadanej war¬ tosci sygnalu prowadzacego.Celem wynalazku jest wyeliminowanie powyzszej wady przy jednoczesnym uzyskaniu sygnalu ste¬ rujacego predkosc, wynikajacego z odchylenia po¬ lozenia.Cel ten uzyskano za pomoca ukladu wedlug wy¬ nalazku, który polega na tym, ze regulator polo¬ zenia polaczony jest z regulatorem predkosci za posrednictwem czlonu liczacego o parabolicznej charakterystyce wielkosci wyjsciowej w stosunku do wejsciowej.Uklad wedlug wynalazku polega równiez na tym, ze czlon liczacy wlaczony jest miedzy konwerte¬ rem cyfrowo-analogowym, który znajduje sie za czescia cyfrowa regulatora polozenia i analogo- 10 15 30 wym regulatorem predkosci, przy czym czlon li¬ czacy zawiera dwa wzmacniacze, które w obwo¬ dzie sprzezenia zwrotnego maja wlaczone elektro¬ niczne czlonymnozace. x W ukladzie wedlug wynalazku do wejsc czlonów mnozacych jest doprowadzony odpowiednim zna¬ kiem sygnal wyjsciowy wzmacniaczy. Ponadto w ukladzie wedlug wynalazku równolegle do czlo¬ nów mnozacych w ukladzie sprzezenia zwrotnego wlaczone sa regulowane oporniki. W ukladzie we¬ dlug wynalazku do czlonu liczacego sterujacego posuw w kierunku dwóch osi, podany jest dodat¬ kowo kazdorazowo najwiekszy sygnal wyjsciowy, który stanowi sygnal sterujacy predkosc tak, aby stosunek wypadkowego sygnalu wyjsciowego do najwiekszego sygnalu wyjsciowego byl równy sto¬ sunkowi sygnalów wejsciowych czlonu mnozace¬ go.Dzieki ukladowi wedlug wynalazku rozruch sil¬ nika do zadanego polozenia odbywa sie przy ma¬ ksymalnym momencie hamujacym, co zapewnia minimalny czas rozruchu.Uklad wedlug wynalazku zapewnia przy jedno¬ czesnym ruchu narzedzia w kierunku dwóch osi wspólrzednych, (na przyklad przy obrabianiu po¬ wierzchni skosnych) równy stosunek nadaznosci do skladowej predkosciowej w obu osiach ruchu na¬ rzedzia, co eliminuje bledy konturowa powstajace przyv obrabianiu takich powierzchni. 78 8833 Uklad wedlug wynalazku zapewnia mozliwosc zaprogramowania szybkosci posuwu w ukladzie start-stop, gdyz silnik kazdorazowo samoczynnie zatrzymuje sie zgodnie z optymalna charakterysty¬ ka. 5 Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy ukladu napedowe¬ go z analogowa regulacja predkosci i cyfrowa re¬ gulacja polozenia, fig. 2 — uklad czlonu liczacego io o parabolicznej charakterystyce przenoszenia, to znaczy o parabolicznym stosunku miedzy wyjscio¬ wym sygnalem As regulatora predkosci, a prowa¬ dzacym Vs sygnalem predkosci, fig. 3 — wykres zaleznosci: prowadzacego Vs sygnalu predkosci w 15 funkcji sygnalu bledu (nadaznosci) As przy róz¬ nych charakterystykach, fig. 4 — powiekszony fragment wykresu z fig. 3 w poblizu poczatku osi wspólrzednych, fig. 5 — uklad sterowania silnika obrabiarki dla obróbki powierzchni skosnych przy 20 ruchu narzedzia w dwóch kierunkach, fig. 6 — wy¬ kres ilustrujacy powstawanie bledu konturowego przy parabolicznej zaleznosci miedzy odchyleniem polozenia, a prowadzacym sygnalem predkosci.Na fig. 1 silnik pradu stalego 7 napedza wal 25 10, z którym sprzezona jest sztywno pradniczka tachometryczna 8 oraz czujnik impulsowy 9. Sy¬ gnal pradniczki 8 odpowiada predkosci rzeczywis¬ tej silnika nist i wraz z prowadzacym Vs sygnalem predkosci odpowiadajacym predkosci zadanej ns, 30 podany zostaje na wejscie regulatora predkosci 5, który poprzez zespól tyrystorowy 6 steruje bezpo¬ srednio obrotami silnika 7. Oprócz regulacji analo¬ gowej istnieje jeszcze regulacja cyfrowa, realizuja¬ ca zadawanie predkosci. W tym celu w czujniku 35 impulsowym 9 na kazdy jednostkowy kat obrotu przebytej drogi wytworzony zostaje jeden impuls.Czestotliwosc si tych impulsów porównywana jest w liczniku róznicowym regulatora 2 z czestotliwos¬ cia sB generatora lub interpelatora 1, a wiec z za- 40 dana do przebycia droga. W zaleznosci od istnie¬ jacej róznicy obu ciagów impulsów, w liczniku re¬ gulatora 2 wytworzony zostaje wyjsciowy sygnal bledu As, który poprzez konwertor cyfrowo-ana- logowy 3 i czlon liczacy 4 dochodzi do regulatora 45 predkosci 5 jako prowadzacy n^Vs sygnal pred¬ kosci, powodujac korekcje biegu silnika 7. Zada¬ niem czlonu liczacego 4 jest wytworzenie prabo- licznej zaleznosci pomiedzy sygnalem bledu As 7. wyjscia regulatora polozenia 2, a sygnalem Vs 50 lub na na wejsciu regulatora predkosci 5, wedlug zaleznosci: Vs=k \/~KV Jesli przy zachowaniu tej zaleznosci nastapi na- 55 gle wstrzymanie ciagu impulsów ss, wówczas na¬ ped zatrzymuje sie w zakresie przebytej drogi, odpowiadajacej sygnalowi As. Wielkosc prowa¬ dzaca nB (^Vs) jest tak dobrana, ze zapewnia sta¬ ly moment hamowania az do zatrzymania silnika. 60 Na fig. 2, na jedno z wejsc wzmacniacza 41 podawany jest poprzez regulowany opornik Rl sygnal As z regulatora polozenia 2. Do tego sa¬ mego wejscia przez regulowany opornik R3 docho¬ dzi ponadto sygnal wyjsciowy z ukladu mnozace- 65 883 4 go 43 na przyklad z halotronu. Jedno wejscie ukladu mnozacego 43 jest bezposrednio polaczo¬ ne z wyjsciem wzmacniacza 41, drugie zas przez diode 44. Drugie wejscie wzmacniacza 41 przez opornik R0 polaczone jest z masa ukladu. Wzmac¬ niacz jest tak dopasowany, ze prady plynace przez opornik Rl i R3 kompensuja sie i otrzymuje sie wówczas zaleznosc: - r ri przy R2=oo.Wyjscie wzmacnicza 41 polaczone jest ponadto ze wzmacniaczem-inwertorem 42, którego sygnal wyjsciowy, równiez przez diode 45, podany Jest na drugie wejscie ukladu mnozacego 43, dzieki cze¬ mu uzyskuje sie zgodnosc znaków obu sygnalów As i Vs.Poniewaz przedstawione na fig. 3 charakterystyki Ve=f (As) ukladu wedlug fig. 2 wskazuja nie¬ skonczenie wielkie wzmocnienie w punkcie zero¬ wym, dlatego w galezi sprzezenia zwrotnego wzmacniacza 41 znajduje sie dodatkowy regulowa¬ ny opornik R2, narzucajacy przebieg Vm. Naloze¬ nie obu charakterystyk Ve i Vm daje wypadkowa charakterystyke tVs=f (As), która przy wystar¬ czajacym wzmocnieniu w punkcie zerowym, zapew¬ nia jednoczesnie przy duzych odchyleniach poloze¬ nia, nie przekroczenie dopuszczalnej wartosci pro¬ wadzacego sygnal predkosci.Lustrzanym odbiciem krzywych przedstawionych na fig. 3 sa charakterystyki dla ujemnych odchy¬ len polozenia (nie pokazane na rysunku).Przy sterowaniu ruchem narzedzi obrabiarki je¬ dnoczesnie w dwóch kierunkach zgodnie z osiami wspólrzednych, powstac moze blad konturowy, wy¬ nikajacy z parabolicznej charakterystyki omawia¬ nego ukladu zasilania silnika. Celem wyeliminowa¬ nia tego, stosunki róznicy dróg do predkosci sa identyczne dla obu osi posuwu narzedzia. Ilustru¬ je to fig. 6, wedlug której przejscie z punktu PI do P2 wymaga przebycia drogi Ax lub Ay. Na skutek parabolicznej zaleznosci miedzy droga a predkoscia otrzymuje sie dla predkosci Vy przy wiekszej róznicy drogi mniejsza wartosc, niz przy zaleznosci proporcjonalnej. Wskutek tego, wektor wypadkowy predkosci V lezy poza zadanym kon¬ turem PI i P2. Skladowe predkosci w kierunku obu osi wspólrzednych sa proporcjonalne do kaz¬ dorazowej róznicy wartosci zadanej i rzeczywistej, co eliminuje bledy konturowe. Uklad taki przedsta¬ wiony jest na fig. 5. Oznaczenia podzespolów sa takie same co na fig. poprzednich, przy czym ozna¬ czenia a i b odpowiadaja osi x i y.Uzyskanie zadanego stosunku wspomnianych wielkosci zapewnione jest przez doprowadzenie do kazdego czlonu mnozacego 43a i 43b w galezi sprzegania zwrotnego wzmacniaczy 41a i 41b odpo¬ wiedniego sygnalu, który kazdorazowo odpowiada najwiekszej skladowej predkosci Vx lub Vy. Diody 44ab i 45ab polaczone sa ze soba wylacznikiem 45.W ten sposób, na jedno z wejsc czlonów mnoza¬ cych dziala kazdorazowo najwieksza wartosc, dzie-78 883 ki czemu stosunek skladowych predkosci odpowia¬ da znowu stosunkowi róznicy dróg.Zaleznosc ta zostanie obcenie okreslona analitycz¬ nie (VxVy): 3. Uklad wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze czlon liczacy (4) zawiera dwa wzmacniacze (41), (42), które w obwodzie sprzezenia zwrotnego maja wlaczone elektroniczne czlony mnozace (43).Rl ASy R3 VxVy + R2 Vy Rl R3 R2 -? As^ ASy Asx W ten sposób uzyskana zostala ponownie zadana zaleznosc miedzy poszczególnymi skladowymi re¬ gulatora polozenia, a prowadzaca wielkoscia pred¬ kosci. PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Uklad zasilania elektrycznego silnika obrabiar¬ ki z automatyczna regulacja predkosciowa, zna¬ mienny tym, ze regulator polozenia (2) polaczony jest z regulatorem predkosci (5) za posrednictwem czlonu liczacego (4) o parabolicznej charakterysty¬ ce wielkosci wyjsciowej w stosunku do wejsciowej.

2. Uklad wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze czlon liczacy (4) wlaczony jest miedzy konwerto¬ rem cyfrowo-analogowym (3), który znajduje sie za czescia cyfrowa regulatora polozenia (2), a przed -analogowym regulatorem predkosci (5). 15 20 25 Rl R3 Rl R3 Vx+ Rl Vx+ R2 Rl R2 4. Uklad wedlug zastrz. 3, gnamlfiny tym, ze do wejsc czlonów mnozacych (43) jest doprowadzo¬ ny odpowiednim znakiem sygnal wyjsciowy wzmacniaczy (41), (42). 5. Uklad wedlug zastrz. 1—4, znamienny tym, ze równolegle do czlonów mnozacych (43) wlaczone sa regulowane oporniki (Rl), (R2) w ukladzie sprze¬ zenia zwrotnego. 6. Uklad wedlug zastrz. 1, gmMni«nny tym, ze do czlonu liczacego (41a), (41b) sterujacego posuw w kierunku dwóch osi, podany jest dodatkowo kazdorazowo najwiekszy sygnal wyjsciowy ze skla¬ dowych (Vx), (Vy), stanowiacych sygnal sterujacy predkosc, tak aby stosunek wypadkowego sygnalu wyjsciowego do najwiekszego sygnalu wyjsciowego byl równy stosunkowi sygnalów wejsciowych czlo¬ nu liczacego (41a), (41b).KI. 42r1,ll/32 21c,59/01 78 883 MKP G05b 11/32; H02p 5/00- iUO Ss^j(* ^J* li_Dsft -^ AS AS -E—(^J-§-^ j!L Figi 43 R3- R2 I X# ooiCTiirl 41 42 -o y^k-tTAT Fig.2 m A [mm] II LminJ 10000 7500 5000 2500 -I 1000-U -»m 5 10 15 20 Fig.3 25 as [mm]KI. 42ri,ll/32 21c,59/01 78883 MKP G05b 1132 H02p 5/00 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 as [mm] Fig.A isx «a^4 » s=f| +l A»l W/ AX Vy' Fig 6 2 Fig.5 CZYlUttlA Urzedu Patentawr^ci flMIif lzer7- ., i , PL