Следящее управление при функционально связанных перемещениях рабочих органов
Управление при ручном приводе рабочих органов. Несложной формой следящего управления есть ручное управление при ручных приводах механизмов перемещения рабочих органов. Для того чтобы рода совокупности применяются на профилешлифовальных станках, на которых копирование осуществляется по чертежу, увеличенному в 10-50 раз если сравнивать с обрабатываемой подробностью, или посредством пантографа, или посредством экрана.
Обрабатываемая детальзакрепляется на столике, имеющем установочные перемещения. Шлифовальный круг совершает перемещение подачи на протяжении образующей линии профиля подробности при перемещении салазок. На протяжении направляющей линии шлифовальный круг перемещается посредством рукояток.
Для совмещения режущей кромки шлифовального круга с направляющей линией употребляется микроскоп с перекрестием. Перекрестие микроскопа перемещается на протяжении направляющей посредством пантографа по чертежу, закрепленному на столе. Пантограф складывается из штанг, шарнирно связанных между собой.
Штанга жестко связана с гильзой, поворачивающейся около оси являющейся осью поворота пантографа. В эксцентрично расположенном отверстии гильзы помещается втулка, которая может поворачиваться около оси Оа, являющейся осью четвертого шарнира пантографа. В эксцентрично расположенном отверстии втулки помещается микроскоп.
При перемещении контактного штифта пантографа по линии чертежа перекрестие микроскопа обрисовывает путь, подобный линии чертежа, уменьшенного в соответствующем масштабе. Фактически употребляется масштаб 25 : 1, 50 : 1.
Рис. 1. Схемы следящих совокупностей с ручным приводом.
Рабочий перемещает контактный штифт по линии чертежа и замечает в микроскоп за рассогласованием положения режущей перекрестия микроскопа и кромки круга и ликвидирует это рассогласование посредством рукояток.
Во многих случаях изображение, видимое в микроскопе, проектируется на экран.
На профилешлифовальных станках с экраном чертеж, выполненный в увеличенном масштабе на прозрачном материале, к примеру на кальке, помещается на экране. На данный же экран посредством микроскопа проектируется изображение режущей кромки шлифовального круга и обрабатываемой подробности. Рассогласование в положении изображения режущей линии чертежа и кромки круга отмечается конкретно на экране и устраняется посредством рукояток.
Профилешли-фовальные станки с экраном существенно эргономичнее в работе станков с пантографом.
Необходимо заметить, что станки с пантографом находят кроме этого большое использование для яркого копирования при исполнении профиле-шлифовальных, фрезерных и гравировальных работ. В этом случае вместо чертежа употребляется рабочий и копир, прижимая контактный штифт к копиру, перемещает его на протяжении кромки копира вручную, наряду с этим обрабатываемая подробность и режущий инструмент перемещаются относительно друг друга по заданной траектории.
Управление при механическом приводе с электромагнитными муфтами. Как пример разглядим управление перемещениями суппорта токарного станка при обработке поверхностей вращения с криволинейной образующей.
Механизмы фартука приобретают вращение от шестерни, скользящей на шпонке на протяжении ходового вала. От шестерни вращение передается через шестерню червякам. Червячные шестерни сидят на шпонках на собственных валах.
электромагнитные муфты и Цилиндрические шестерни помогают для включения продольной и поперечной реверса и подач.
Механизм продольной подачи приобретает перемещение от шестерни, от которой вращение передается через шестерни реечной шес-стерне. Шестерня сидит на валу вольно. Она возможно сцеплена электромагнитной муфтой с шестерней, а электромагнитной муфтой — с шестерней.
Шестерня сидит на валу на шпонке и при включении электромагнитной муфты шестерня конкретно сцепляется с валом червячной шестерни. При включении электромагнитной муфты шестерня сцепляется с шестерней, которая сидит на валу вольно и приобретает вращение от шестерни, закрепленной на валу червячной шестерни. Так, при включении электромагнитной муфты шестерня приобретает вращение через направление и паразитную шестерню продольной подачи изменяется.
Механизм поперечной подачи приобретает перемещение от шестерни, от которой вращение передается через промежуточные шестерни и шестернювинтупоперечной подачи. Реверсирование поперечной подачи осуществляется посредством электромагнитных муфт. При включении муфты шестерня приобретает вращение от вала червячной шестерни, при включении муфты — от вала червячной шестерни 9 через шестерни 7—11.
Включая и выключая поочередно соответствующие электромагнитные муфты, а вместе с тем продольную и поперечную подачу в том либо другом направлении, перемещают вершину режущей кромки инструмента на протяжении образующей линии. выключением и Включением электромагнитных муфт руководит копировально-измерительный прибор. Копировальный прибор связан с поперечными салазками суппорта.
Щуп копировального прибора опирается на поверхность плоского копира — шаблона. При перемещении суппорта в продольном либо поперечном направлении копир воздействует на щуп копировального прибора и вызывает его перемещение, в следствии чего копировальный прибор производит сигналы управления, поступающие в блок управления, что, со своей стороны, подает сигналы для включения либо выключения тех либо иных электромагнитных муфт.
Щуп закреплен гайкой на стержне копировального прибора. Стержень может качаться около центра сферической чашки и перемещаться в осевом направлении. Сферический финиш стержня входит в углубление рычага, что качается около оси.
При повороте рычага происходит размыкание и замыкание контактов прибора в следствии чего вырабатываются соответствующие сигналы управления.
Рис. 2. Схема привода с электромагнитными муфтами и копировальный контактный прибор
Рычаг прижат к стержню пружиной, упрочнение которой, регулируется винтом. При повороте рычага под действием пружины происходит замыкание контактов в следствии чего подается сигнал для включения электромагнитной муфты поперечной подачи и поперечный суппорт перемещается вперед по направлению к копиру. В то время, когда палец копировального прибора придет в контакт с копиром, стержень повернется и, со своей стороны, развернёт рычаг.
Контакты Ki, регулируемые винтом, разомкнутся, электромагнитная муфта поперечной подачи выключится, а электромагнитная муфта продольной подачи включится. Так как при изображенной форме копира продольное перемещение копировального, прибора вместе с суппортом приведёт к дополнительному смещению щупа, то угол отклонения стержня увеличиться, что приведёт к дополнительному повороту рычага и замыкание контактов С2.
Наряду с этим подается сигнал для включения электромагнитной муфты перемещения поперечного суппорта в обратном направлении. При одновременном включении продольной и поперечной подачи режущий копировальный прибор и инструмент перемещаются по прямой, расположенной под углом к оси обрабатываемой поверхности.
Щуп копировального прибора удаляется от копира и угол рычага и наклона стержня значительно уменьшается, контакты С2 размыкаются и подача поперечного суппорта выключается, а продольная подача остается включенной. Продольное перемещение снова приводит к отклонению щупа и включение поперечной подачи и т. д. В следствии поочередного включения продольной и поперечной подач режущий инструмент перемещается по траектории в форме последовательности маленьких ступеней, величина которых измеряется сотыми долями миллиметра. Форма взятой так линии достаточна близка к форме требующейся образующей.
В случае если копир и образующая имеют уклон, то продольное перемещение копировального прибора вместе с суппортом приведёт к уменьшению отклонения щупа и включение перемещения поперечного суппорта по направлению к оси обрабатываемой поверхности, которое не будет прекращаться , пока увеличившееся отклонение щупа не приведёт к поперечной включения и подачи продольной и т. д.
Осевое смещение щупа появляется при обработке пространственно сложных поверхностей на фрезерных станках.
Так как величина результирующей подачи в значительной степени определяется технологическими мыслями, то при настройке станка должна быть выбрана такая величина задающей подачи, при которой большая величина результирующей подачи, получающаяся при больших значениях угла 0 не выходила бы за пределы допустимой. На всех других участках профиля работа будет протекать при меньших значениях результирующей подачи, что приведет к утрата производительности.
Рис. 3. Копировальный прибор с дифференциальным трансформатором.
С целью устранения указанного ограничения в современных станках сигнал, вырабатываемый копировальным прибором, употребляется для управления как следящей, так и задающей подачами. Управление подачами осуществляется так, что величина результирующей подачи поддерживается постоянной.
Нужным условием воспроизведения плавной траектории есть получение постоянного сигнала управления, вырабатываемого копировальным прибором. Таковой сигнал возможно взят при применении разных типов устройств. На отечественных станках взял распространение прибор с дифференциальным трансформатором. Неспециализированная конструкция прибора подобна рассмотренной выше.
Копировальный палец может поворачиваться около оси шарика, закрепленного посредством трех винтов в трубе, которая связана с корпусом прибора, и перемещаться относительно шарика на протяжении собственной оси.
При повороте копировального пальца шарик, входящий в коническое углубление якоря, подвешенного на пружине, заставляет якорь И перемещаться. Якорь расположен между катушками дифференциального трансформатора. При перемещении якоря зазор между сердечником катушкии якорем возрастает, а между якорем и сердечником значительно уменьшается.
Катушка кроме этого подвешена на пружине, что разрешает регулировать начальный зазор между якорем и сердечником катушки посредством лимба.
Дифференциальный трансформатор смонтирован в корпусе, связанном с трубой. В сеть управления трансформатор включен пучком проводов.
Любая из катушек дифференциального трансформатора имеет две обмотки. Первичные обмотки включены последовательно и приобретают питание переменным током от трансформатора. Вторичные обмотки включены навстречу друг другу, так что при среднем положении якоря 11 и однообразном индуктивном сопротивлении обоих катушек результирующее выходное напряжение будет равняется нулю.
При отклонении якоря от среднего положения изменяется индуктивное сопротивление катушек и вырабатывается сигнал примерно пропорциональный величине рассогласования.
В случае если копировальный палец не находится в контакте с копиром, то между катушкой и якорем имеется минимальный зазор. Появляющийся наряду с этим сигнал снабжает выключение задающей подачи и включение громаднейшей следящей подачи, осуществляющей перемещение копировального пальца на копир. При наступлении контакта между щупом копировального пальца и копиром, якорь начнет отклоняться, что приведёт к изменению зазоров между катушками трансформатора и якорем.
По мере трансформации зазора значительно уменьшается следящая подача и возрастает задающая подача. При среднем положении якоря следящая подача выключается, а задающая получает громаднейшее значение. При предстоящем отклонении якоря следящая подача меняет собственный направление, а задающая значительно уменьшается.
Сигнал, вырабатываемый копировальным прибором, употребляется для управления электромашинными усилителями, питающими электродвигатели постоянного тока. Один из электродвигателей осуществляет перемещение рабочего органа в направлении оси X, второй — в направлении оси Y. Вместе с рабочим органом перемещается обрисованный выше прибор. Обрабатываемая копир и деталь расположены на неспециализированном основании.
Сигнал, вырабатываемый копировальным прибором, поступает к электронному анализатору. Со своей стороны, электронный анализатор производит сигналы в виде напряжения, пропорционального: рассогласованию положения инструмента и копировального пальца, скорости трансформации рассогласования и величине интеграла от рассогласования по времени. Применение комплекса сигналов разрешает повысить точность обработки.
В цепи управления следящей подачей сигналы, приобретаемые от электронного анализатора, направляются по связи к усилителю, что питает по связи соответствующие обмотки электромашинного усилителя. В цепи задающей подачи сигналы, поступающие по каналам, направляются к контуру связи, к которому по каналу поступают сигналы от генератора управления. От контура обратной связи сигналы по окончании соответствующей переработки поступают по связи к усилителю, питающему обмотки электромашинного усилителя.
Между усилителями и электромашинными усилителями существует обратная сообщение, осуществляемая по каналам.
Рис. 4. Схема следящего управления копировально-фрезерным станком.
Подобная схема управления употребляется в обширно распространенных копировально-фрезерных станках 6441, имеющих неспециализированную компоновку, изображенную на рис. I. 15 первого раздела.
Управление при регулируемом гидроприводе. Формы управления при регулируемом гидроприводе отличаются громадным многообразием. Такое многообразие обусловлено возможностью применения разных схем поршневых гидроприводов и гидроприводов вращательного перемещения, разнообразием конструкций копировально-измерительных устройств, воображающих собой аппараты управления гидроприводом, возможностью применения копировально-измерительных устройств, производящих электрические либо другие сигналы управления, каковые после этого преобразуются в перемещения гидравлических аппаратов управления.
Кое-какие варианты следящих совокупностей управления гидравлическим регулируемым приводом представлены на рис. 5. Для осуществления задающей подачи возможно использован как гидропривод, так и электропривод либо механический привод; в качестве гидропривода следящей подачи использован поршневой гидропривод.
Цилиндр поршневого гидропривода связан с подвижными салазками рабочего органа, а шток поршня — с неподвижными направляющими. Золотник, воображающий собой копирйвально-измерительный прибор, кроме этого связан с подвижными салазками рабочего органа. Шарик копировального пальца входит в гнездо золотника и при повороте либо осевом смещении копировального пальца смещает золотник в осевом направлении.
При среднем положении золотника масло, поступающее по каналу 6, неимеетвозможности попасть к проточкам золотника. Выточки, связанные со сливными каналами, кроме этого отделены от проточек золотника. его корпус и Золотник выполнены с таковой точностью, что кромки золотника совершенно верно совпадают с кромками выточек его корпуса. Исходя из этого при мельчайшем смещении золотника его проточки сообщаются с выточками корпуса. При перемещении золотника вправо выточка сообщается с каналом, а выточка — с каналом.
Масло поступает в правую полость т илиндра, а из левой полости масло направляется на слив. Рабочий орган перемещается вправо. При перемещении золотника влево выточка соединяется с каналом, а выточка— с каналом, и рабочий орган перемещается влево.
Под действием йружины золотник смещен влево и рабочий орган перемещается в этом направлении до момента наступления контакта копира и копировального пальца. Вслед после этого происходит смещение золотника, которое длится , пока направление и величина следящей подачи не обеспечат перемещение копировального пальца на протяжении профиля копира. Необходимо заметить, что золотник играется в этом случае роль дросселя, сечение которого изменяется при отклонении копировального пальца.
Недочётом таковой конструкции копировально-измерительного прибора являются технологические трудности, которые связаны с высокой точностью выточек кромок и расположения золотника. Более несложная конструкция копировально-измерительного прибора получается при применении поршневых двигателей с дифференциальным цилиндром.
Рис. 5. Схемы следящего управления при регулируемом гидроприводе.
При схеме, представленной на рис. 5, б, масло поступает по каналу и по каналу направляется в правую полость дифференциального цилиндра. Из левой полости цилиндра масло направляется по каналу к выточке. При среднем положении золотника выточка закрыта и рабочий орган стоит без движений.
Кромки выточки совершенно верно совпадают с кромками золотника, исходя из этого мельчайшее смещение золотника приводит к перемещению рабочего органа. При смещении золотника вправо выточка сообщается со сливным каналом и масло, поступающее в правую полость цилиндра, перемещает рабочий орган в том же направлении. При смещении золотника влево выточка сообщается с каналом и масло под давлением в один момент поступает в обе полости цилиндра.
Благодаря разности активной поверхности, на которую действует давление масла в правой и левой полостях цилиндра, рабочий орган будет перемещаться влево. Изготовление золотника данной конструкции пара несложнее.
Еще большее упрощение конструкции копировально-измерительного прибора возможно достигнуто при применении схемы, представленной на рис. 5, в. Масло, поступающее по каналу, направляется в один момент в правую и левую полости цилиндра. Масло, попадающее в левую полость цилиндра, предварительно проходит через дросселирующее отверстие постоянного сечения. Из левой полости масло направляется по каналу к золотнику.
В случае если золотник смещен влево, то проход масла к сливному трубопроводу закрыт, давление в левой полости цилиндра увеличивается и за счет того, что активная площадь в левой полости цилиндра больше активной площади в правой полости, рабочий орган начинает двигаться влево. При смещении золотника вправо масло из левой полости поступает на давление и слив в левой полости падает.
Благодаря наличию дросселирующего отверстия давление в правой полости сохраняется и рабочий орган перемещается вправо. Золотник может занять такое положение, при котором масло из левой полости будет уходить на слив, но давление в данной полости примет такое значение, при котором силы, действующие на правую и левую крышки цилиндра, окажутся равными и рабочий орган не будет двигаться ни вправо, ни влево. В последней схеме вместо золотника возможно использован клапан той либо другой конструкции.
самая высокую точность снабжает первый вариант, самая низкая точность получается при последнем варианте. Но точность, достигаемая при последнем варианте, удовлетворяет бессчётным видам работ, делаемых на копировальных станках. Исходя из этого благодаря простоты конструкции он находит большое использование на ко-пировально-фрезерных и копировально-токарных станках.
Бесперебойная работа совокупности возможно достигнута лишь при верно выбранных параметрах: диаметре золотника, сечении дросселирующего отверстия и др.
Высокая точность работы следящей совокупности управления возможно достигнута при применении золотников с электрогидравлическим управлением. Подачей масла от насоса к поршневому гидродвигателю руководит следящий золотник. От насоса масло-по-ступает в выточку и кромками золотника направляется или к отверстию, или к отверстию, от которых оно поступает в ту либо иную полость цилиндра. Масло, направляющееся на слив, поступает в выточки.
На золотник действует с одной стороны пружина, с другой — давление масла, поступающего от насоса в полость. Выход масла из полости закрывается иглой. В зависимости от положения иглы изменяется сечение отверстия, через которое масло сливается из полости, а, соответственно, и давление в полости. В зависимости от давления в полости золотник занимает то либо иное положение.
С иглой связана катушка, которая находится в магнитном поле постоянного магнита. Под действием пружины игла пытается опуститься и закрыть выход масла из полости. Положение иглы зависит от напряжения, подаваемого на катушку.
Величиной напряжения руководит копировальный прибор.
Рис. 6. Золотник следящей совокупности с электроуправлением.
Для устранения влияния сил трения золотника ему сообщается вращательное перемещение. Масло, направляющееся на слив, попадает через отверстие в турбинку, закрепленную на золотнике, и воображающую собой последовательность трубок с отверстиями. Масло, выходя из отверстий, заставляет золотник вращаться.
Золотники этого типа используются в совокупностях цифрового программного управления, в которых величина напряжения устанавливается в соответствии с заданной программой.
Правила следящего управления при фотоэлектрическом копировании по чертежу. При фотоэлектрическом копировании в качестве копира употребляется чертеж, выполненный в масштабе 1 : 1 либо в увеличенном масштабе. Сигнал управления вырабатывается посредством фотоэлектрического копировального прибора. Луч от источника света проходит через конденсатор, полупрозрачное зеркало и микрообъектив и проектируется в виде световой точки на чертеже.
Лучи, отраженные чертежом, падают на поверхность параболического зеркала и направляются к полупрозрачному зеркалу. Лучи, отраженные полупрозрачным зеркалом, попадают на фотоэлемент. Сигнал, вырабатываемый фотоэлементом, есть функцией его освещенности, которая зависит от положения световой точки на чертеже. В случае если световая точка занимает положение, продемонстрированное на чертеже, при котором яркое и чёрное поле равны друг другу, то скорость следящей подачи равна нулю.
При перемещении копировального прибора вместе с рабочим органом в направлении задающей подачи величина чёрного поля будет возрастать, а яркого — уменьшаться, освещенность фотоэлемента будет падать. Изменение фототока, являющегося знаком управления, приведёт к включению следящей подачи в направлении, снабжающем повышение освещенности.
Сигнал, появляющийся в копировальном приборе, соответствующим образом преобразуется, улучшается и употребляется для управления электрическим либо гидравлическим приводом.
В течение последних тридцати лет было создано много разных станков для фотоэлектрического копирования, но они не взяли использования на практике благодаря их сложности и относительно низкой точности.
