Автоматический шаговый линейный электрогидравлический привод

Полезная модель позволяет повысить точность и качество обработки поверхности катания бандажей и роликов цементных печей путем использования автоматической системы привода инструмента 11 с применением контроллера 1 и трех обратных связей. При запуске станка информация о форме поверхности бандажа снимается посредством датчика профиля бандажа 16 и передается в программную часть 3 контроллера 1, накапливаясь в нем. Суппорт 14 с инструментом 11 при помощи винтовой передачи 13 подводится к начальной точке обработки. Используя накопленную и получаемую информацию о форме поверхности катания бандажа, контроллер 1 вырабатывает возмущающее воздействие, подаваемое на сравнивающее устройство 4, которое при сравнении возмущения и сигнала о положении инструмента 11 вырабатывает управляющее воздействие. Оно подается на шаговый двигатель 6, вал которого жестко закреплен с внутренней секцией золотника гидрораспределителя 7. Открывающийся гидропоток вращает вал насос-мотора 8, соединенного жестко с внешней секцией золотника гидрораспределителя 7. Перекрывается гидропоток и система приходит в установившийся режим. Таким образом организуется местная гидравлическая обратная связь, позволяющая грубо отследить положение штока гидроцилиндра, который жестко соединен с рабочим органом 10 с инструментом 11. Положение рабочего органа отслеживается по второй обратной связи и подается на сравнивающее устройство 4 контроллера 1.1 с.п. ф-лы, 1 ил.

Полезная модель относится к области промышленности строительных материалов, в частности к устройствам для механической обработки бандажей и роликов цементных печей без остановки технологического процесса.

В известной модели станка УВС-01 используется в качестве привода поперечной подачи ручной привод с винтовой передачей на рабочий орган с инструментом, что не позволяет производить контурную обработку поверхности катания бандажа и ролика, и т.о. получать требуемый профиль поверхности катания. [1]

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является шаговый электрогидравлический привод (ШЭГП), состоящий из шагового двигателя, дросселирующего распределителя, винтовой передачи, гидроцилиндра и рабочего органа, перемещение которого контролируется электрической дистанционной обратной связью, микропроцессорного блока и блока управления шаговым двигателем, который мог бы обеспечить контурную обработку бандажа. [2]

С существенными признаками полезной модели совпадает следующая совокупность признаков прототипа: автоматический шаговый линейный электрогидравлический привод содержит шаговый двигатель, связанный с золотником гидрораспределителя, гидроцилиндр, взаимодействующий с рабочим органом, соединенным обратной связью со сравнивающим устройством микропроцессорного блока, управляющее устройство и винтовую передачу.

Недостатком прототипа является недостаточная надежность из-за наличия сложной приборной механической винтовой передачи, преобразующей вращательное движение ротора шагового двигателя в поступательное перемещение золотника распределителя, что снижает надежность привода. При разрыве обратной связи привод не способен выполнять функцию перемещения рабочего органа. Так как бандаж имеет изменяющуюся ось вращения, в силу специфики базирования при обработке, то, требуемые точность и качество обработки бандажей цементных печей получают с большими трудозатратами. Это связано с отсутствием контроля точности получаемой в процессе обработки поверхности.

Сущность полезной модели заключается в том, что АШЛЭГП содержит шаговый двигатель, связанный с золотником дросселирующего распределителя роторного (поворотного) типа, выполненного двухсекционным, вспомогательный насос-мотор, ротор которого соединен с внешней секцией золотника дросселирующего распределителя, который центрируется относительно золотника пружинами. Распределитель соединен гидролиниями с насос-мотором и с гидроцилиндром, связанным с рабочим органом с инструментом. Гидроцилиндр соединен с силовой самотормозящей винтовой передачей ручного управления. На рабочем органе установлен датчик электрической дистанционной обратной связи по положению рабочего органа. Линией связи он соединен со сравнивающим устройством микропроцессорного блока. Микропроцессорный блок содержит программную часть, соединенную линиями связи с датчиком профиля бандажа, а также задатчик профиля обработки. Микропроцессорный блок через устройство управления соединен с шаговым двигателем.

Целью полезной модели является создание привода с высокой надежностью, который позволит повысить точность и производительность ремонтной обработки бандажей и роликов вращающихся цементных печей.

Поставленная цель достигается за счет того, что привод снабжен насос-мотором, ротор которого имеет соединение с корпусом гидрораспределителя, выполненного двухсекционным поворотным, реализующее обратную связь между ними, микропроцессорный блок, включает программную часть, связанную с управляющим устройством и обеспечивающую обратную связь с датчиком профиля бандажа, а винтовая передача соединена с гидроцилиндром для ручного перемещения рабочего органа.

Благодаря связи насос-мотора с внешней секцией золотника распределителя организуется гидравлическая обратная связь, и рабочий орган получает программируемое перемещение, величина которого зависит от углового шага двигателя и рассчитывается по формуле:

где D - перемещение [мм], - угловой шаг двигателя [град.], q - удельный объем мотора [мм³/град.], F - площадь поршня [мм²].

То есть, зная необходимую величину перемещения, задается величина углового шага, что позволяет точно позиционировать резец относительно поверхности бандажа, обеспечивая точную и качественную обработку поверхности катания бандажа.

Установленный на рабочем органе датчик электрической дистанционной обратной связи по положению рабочего органа предназначен для повышения точности этих перемещений (компенсировать возможные утечки, вносящие погрешность). Микропроцессорный блок, содержащий программную часть, соединенную линиями связи с датчиком профиля бандажа, а также задатчик профиля обработки, управляющий через устройство управления шаговым двигателем, позволяет скорректировать положение инструмента (например, резца) относительно профиля с высокой точностью.

Таким образом, используется три обратные связи. Две из них в электрогидравлическом приводе: одна обратная связь - местная «гидравлическая», образуется в гидравлической части привода. Вторая обратная связь использует датчик для отслеживания положения рабочего органа с учетом возможных утечек в гидроприводе.

Третья обратная связь организуется при помощи микроконтроллера и цифрового датчика точности профиля бандажа. Система остается работоспособной при разрыве второй и третьей обратных связей, что повышает ее надежность.

Таким образом, данная совокупность технических средств и соответствующего программного обеспечения позволяет значительно повысить точность и качество обработки бандажей, а также повысить надежность привода рабочего органа.

Сущность полезной модели поясняется графическим изображением, на котором представлена схема автоматического шагового линейного электрогидравлического привода.

Автоматический шаговый электрогидравлический привод включает контроллер 1 (К), который включает в себя задатчик 2 (3), программную часть 3 (ПЧ) и сравнивающее устройство 4. Контроллер 1 соединен с управляющим устройством 5 (УУ), приводящим в действие шаговый двигатель 6 (ШД). Вал шагового двигателя 6 соединен с внутренней секцией золотника гидрораспределителя 7 (ГР), выполненного поворотным двухсекционным. При этом гидрораспределитель 7 имеет гидравлическую связь с насос-мотором 8 (НМ), вал которого соединен с внешней секцией золотника. Гидропоток через насос-мотор поступает в гидроцилиндр 9 (ГЦ), приводя его шток в поступательное движение. Шток гидроцилиндра 9 жестко соединен с рабочим органом 10 (РО), несущим инструмент 11. Инструмент 11 взаимодействует с поверхностью катания бандажа 12 (Б) цементной печи. Винтовая передача 13 (ВП) посредством гайки связана с суппортом 14, в состав которого входит гидроцилиндр 9 и рабочий орган 10 с инструментом 11. Датчик положения 15 (ДП) снимает информацию о положении суппорта 14 и передает ее в сравнивающее устройство 4. Датчик профиля бандажа 16 (ДБП) дает информацию о форме поверхности катания и передает ее в программную часть 3 контроллера 1.

Автоматический шаговый электрогидравлический привод работает следующим образом: предварительно производится обмер профиля бандажа 12 посредством датчика профиля бандажа 16. Данные, характеризующие форму поверхности катания бандажа 12, снимаются с определенной дискретностью и заносятся в память контроллера 1. С помощью винтовой подачи 13 суппорт 14 с рабочим органом 10 и инструментом 11 подводится в начальное положение, характеризуемое смещением инструмента 11 к поверхности катания бандажа 12 до их соприкосновения в точке, находящейся на краю горизонтальной плоскости бандажа 12. Производится запуск станка с заданием режима обработки в задатчике 2. Далее посредством полученных данных о профиле бандажа 12 с датчика профиля бандажа 16 и текущего сигнала с датчика профиля 16 вырабатывается управляющее воздействие. Оно является заданием положения рабочего органа 10 с инструментом 11. При этом учитываются биения и неровности поверхности бандажа 12, а также текущее положение рабочего органа 10, снятого посредством датчика положения 15. Сигнал от программной части 3, в которой вырабатывается управляющий сигнал, и сигнал с датчика положения 15 поступают на сравнивающее устройство 4. Далее управляющее электрическое воздействие поступает на управляющее устройство 5 шаговым двигателем 6, посредством которого вращается внутренняя секция золотника гидравлического распределителя 7. Поток жидкости поступает по открывшимся каналам к насосу-мотору 8, сообщая ему вращение. Далее жидкость из насос-мотора 8 переходит в гидроцилиндр 9, смещая его шток с рабочим органом 10, и поступает на слив. Ротор насоса-мотора 8 жестко связан со второй внешней секцией золотника. Таким образом организуется местная гидравлическая обратная связь, которая отслеживает положение штока гидроцилиндра 9 и при выполнении задания перекрывает гидроканал, что приводит систему в установившийся режим. Гидроцилиндр 9 смещает рабочий орган 10 с инструментом 11 на необходимое расстояние, причем это расстояние корректируется, исключая возможные неточности обработки из-за утечек. Положение рабочего органа 10 с инструментом 11 отслеживается по электрической ОС посредством датчика положения 15. Отслеживание и обработка сигналов с датчиков производится непрерывно в режиме реального времени.

Список использованных источников информации:

1. А.С. СССР, 1504002, МКИ В23В 5/32, 1989 г.

2. Свешников, В.К. Станочные гидроприводы / К.В.Свешников - М.: Машиностроение, справочник. - 3-е изд. перераб. и доп., 1995. - с.214 -219.

Автоматический шаговый линейный электрогидравлический привод содержит шаговый двигатель, связанный с золотником гидрораспределителя, гидроцилиндр, взаимодействующий с рабочим органом, соединенным обратной связью со сравнивающим устройством микропроцессорного блока, управляющее устройство и винтовую передачу, отличающийся тем, что привод снабжен насос-мотором, ротор которого имеет соединение с внешней секцией золотника гидрораспределителя, выполненного двухсекционным поворотным, реализующее обратную связь между ними, микропроцессорный блок включает программную часть, связанную с управляющим устройством и обеспечивающую обратную связь с датчиком профиля бандажа, а винтовая передача соединена с гидроцилиндром для ручного перемещения рабочего органа.