Устройство для позиционирования исполнительного органа

 

Изобретение относится к системам автоматического регулирования и может быть использовано в устройствах неразрушающего контроля изделий. Цель изобретения - повышение быстродействия и точности устройства для позиционирования исполнительного органа. Устройство содержит механизм перемещения исполнительного органа 5, выполненный в виде пары винт - гайка с двумя приводами 9 и 11, и снабжен третьим приводом в виде двухходового цилиндра 22, шток которого соединен с держателем гайки 7, которая закреплена в нем на осях, причем в гайке выполнено второе гладкое отверстие диаметром, превышающим диаметр ходового винта, которое расположено под острым углом к резьбовому отверстию гайки 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (! 9} (1 I }

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И.ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4871422/24 (22) 20.10,90 (46) 30.07.92. Бюл. М 28 . (71) Научно-производственное объединение

"Атомкотломаш" (72) А. В. Медведев (56) Авторское свидетельство СССР

М 598034, кл. 6 05 0 13/10,1975.

Авторское свидетельство СССР

М 913340, кл. G 05 0 13/10, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО ОРГАНА (57) Изобретение относится к системам автоматического регулирования и может быть использовано в устройствах неразрушаю(sr}s 6 05 О 13/00, G 01 N 29/04 щего контроля изделий. Цель изобретения— повышение быстродействия и точности устройства для позиционирования исполнительного органа, Устройство содержит механизм перемещения исполнительного органа 5, выполненный в виде пары винт— гайка с двумя приводами 9 и 11, и снабжен третьим приводом в виде двухходового цилиндра 22, шток которого соединен с держателем гайки 7. которая закреплена в нем на осях, причем в гайке выполнено второе гладкое отверстие диаметром, превышающим диаметр ходового винта. которое расположено под острым углом к резьбовому отверстию гайки, 3 ил.

1751727

30

Изобретение относится к системам автоматического регулирования и может быть использовано. в различных отраслях машиностроения, в частности в станкостроении при обработке изделий с помощью режущего инструмента, а также в дефектоскопии в процессе сканирования поверхности контролируемого изделия преобразователем (например, ультразвуковым). Основными требованиями, которые предъявляются к устройствам позиционирования, являются быстродействие и точность подачи и останова исполнительного органа.

Так, для обеспечения быстродействия в процессе механической обработки детали необходимо перемещать инструмент со скоростью подачи для достижения оптимального режима снятия стружки и с "маршевой" скоростью (т. е. скоростью быстрого перемещения) возврата исполнительного органа в исходное положение, при этом скорость подачи обычно в несколько раз меньше скорости быстрого перемещения. В этом случае для маршевой скорости необходимо значительно увеличить величину тока якоря двигателя.

Известно устройство, обеспечивающее высокое быстродействие привода, определяемое отношением крутящего момента к моменту инерции, содержащее якорь, обмотку возбуждения, а в качестве полюсов— мощные магнитопроводы, Это позволяет обеспечить независимость потока возбуждения полюсов от величины тока якоря двигателя, необходимого для перевода рабочей скорости перемещения исполнительного органа в маршевую и наоборот.

Недостатком этого устройства является громоздкость, т. е. масса его больше массы двигателей, у которых такой же крутящий момент при номинальном токе якоря. Кроме того, в устройстве может наблюдаться сбой привода при быстром ходе, когда привод не выходит на максимальную скорость, и при выходе на максимальную скорость появляется рассогласование больше допустимого, а без задания ЧПУ может возникнуть "ползучая" скорость при закорачивании входа электродвигателя в режиме "Нуль скорости", Таким образом, регулировка скорости регулировкой крутящего момента практически нецелесообразна, при этом устройство не обеспечивает точности позиционирования.

Кроме того, известно устройство, содержащее электродвигатель, редуктор (передачу), ходовой винт с гайкой, установленной на столе. .Недостаток данного устройства заключается в том, что для позиционирования или изменения направления перемещения исполнительного органа необходимо соответственно остановить двигатель и осуществить реверс, что снижает его быстродействие и точность позиционирования из-за значительных колебаний параметров переходных процессов, зависящих от скорости вращения вала двигателя.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для перемещения исполнительного органа, содержащее станину, формирователь сигналов управления, механизм перемещения, выполненный в виде ходовой пары винт— гайка с двумя двигателями; соединенными с формирователем сигналов управления, Недостаток известного устройства состоит в том, что время переходных процессов в нем может изменяться в широких пределах, следовательно, время, позиционирования исполнительного органа различно, т. е, невысока точность позиционирования, а перемещение исполнительного органа при быстром ходе ограничено скоростью вращения вала двигателя.

Цель изобретения — повышение быстродействия и точности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для позиционирования исполнительного органа, содержащем станину с механизмом перемещения, выполненным в виде ходовой пары винт — гайка, двух приводов, один из которых соединен с ходовым винтом, а другой — с гайкой, закрепленной на держателе исполнительного органа, и формирователь сигналов управления, механизм перемещения снабжен третьим приводом в виде цилиндра двустороннего действия с четырехходовым золотником, соединенным с формирователем сигналов, а

L-образный шток цилиндра соединен с держателем исполнительного органа, при . этом привод гайки выполнен в виде цилиндра, шток которого закреплен в пазу гайки, закрепленной на осях в держателе, а цилиндр с золотниковым переключателем закреплен на держателе исполнительного органа и соединен с формирователем сигналов управления, при этом гайка снабжена гладким сквозным отверстием, расположенным под углом к резьбовому, и диаметром, превышающим диаметр ходового винта, На фиг. 1 показано устройство, общий вид; на фиг. 2 — узел I на фиг. 1; на фиг. 3— вид по стрелке А на фиг. 2;

Устройство для позиционирования исполнительного органа содержит станину 1, на которой установлен стенд для крепления и вращения изделия 2, состоящий из <риводной 3 и неприводной 4 балок, и закреп1751727 лен механизм для перемещения исполнительного органа 5, например режущего инструмента или ультразвукового преобразователя. Механизм для перемещения имеет держатель 6, на котором закреплены гайка 7, шток 8 первого привода, выполненного в виде двухходового цилиндра 9, закрепленного с помощью кронштейна 10 на станине 1, при этом второй привод механизма для перемещения выполнен в виде двигателя 11 с редуктором 12, выход которого соединен с ходовым винтом 1.3. На держателе 6 закреплен также третий привод механизма для перемещения исполнительного органа 5, выполненный в виде двуххадового цилиндра 14, шток 15 которого своим L-образным наконечником находится в постоянном контакте с пазом 16 гайки 7. Последняя закреплена на осях 17 держателя 6 с воэможностью поворота, В гайке 7 выполнено сквозное гладкое отверстие 18 с диаметром, превышающим { на 0,01 D) диаметр (0) ходового винта 13, гладкое отверстие 18 выполнено под углом к резьбовому отверстию . 19, ось 20 которого и ходового винта 13 находится под определенным (10 — 15О) острым углом к оси 21 гладкого отверстия 18.

Цилиндр 14 третьего привода снабжен двухпозиционным золотниковым переключателем 22. Электрические приводы которого выключателями 23 и 24 соединены с формирователем 25 сигналов управления, выполненным в виде, например, контроллера с перестраиваемой программой. Цилиндр 9 первого привода механизма для . перемещения снабжен четырехходовым золотниковым переключателем 26, электрические приводы которого выключателями

27-30 соединены с формирователем 25 сигналов управления, цилиндр 9 соединен с золотником 26 через дроссели 31 и 32, Формирователь 25 сигналов управления выполнен в виде, например, программируемого контроллера МБ-57-03 с прибором программирования и отладки марки MB — 96-03

Устройство для позиционирования работает следующим образом, Изделие 2 закрепляют в зажимах приводной и неприводной бабок 3 и 4 стенда, установленного на станине 1, после этого в зону обработки или контроля подводят исполнительный орган 5 и включают привод приводной бабки 3. Изделие 2 начинает вращаться. Одновременно включается сигналами формирователя 25 двигатель 11, крутящий момент от которого через редуктор 12 передается на ходовой винт 13. Направление вращения ходового винта 13 механизма перемещения устанавливают таким, что гайка 7 начинает с помощью держателя 6; на котором она закреплена осями 17, перемещать исполнительный орган 5 вдоль

5 образующей изделия 2, При включении выключателя 27 формирователем 25 сигналов управления включается электропривод четырехходового золотникового переключателя 26 и шток 8 двухходового цилиндра 9

10 начинает втягиваться в корпус последнего, при этом скорость втягивания регулируется дросселем 31 и вращающимся винтом 13.

Для увеличения скорости перемещения (втягивания) штока дросселем 31 увеличива15 ют внутреннее сечение магистрали рабочей среды под давлением, а для уменьшения дросселем 31 уменьшают это сечение. Одновременно с этим изменяют скорость вращения вала двигателя 11 регулятором (не

20 показан), в этом случае реэьбовое отверстие

19 гайки 7 долЖйо контактировать с резьбой ходового винта 13,. а ось ходового винта должна совпадать с осью 20 резьбового отверстия гайки 7; Для этого шток 15 цилиндра

25 16 привода гайки 7 должей быть сигналом формирователя 25 опущен, т. е. выключатель 23 должен быть замкнут и золотниковый переключатель 22 должен открыть соответствующую магистраль рабочей

30 среды для выдвижения штока 15 из цилиндра 14.

При достижении противоположного торца изделия 2 исполнительным органом 5 привод приводной бабки выключается вы35 ключателем 27 по сигналу формирователя

25, одновременно с этим выключается и зо лотниковый четырехходовой выключатель .26, по сигналу формирователя 25 включается выключатель 26, по сигналу формирова40 теля 25, включается выключатель 29, который перекрывает все каналы золотника 26. Одновременно выключается выключатель 23 и включается второй привод золотникового переключателя 22 с по45 мощью выключателя 24 по сигналу формирователя 25. Это обеспечивает втягивание штока 15 в корпус цилиндра 14, так как золотниковый переключатель перераспределил рабочую среду под давлением в кор50 пусе цилиндра 14 так, что втягивание штока

15 в цилиндр 14 заканчивается тогда, когда ось 21 гладкого отверстия 18 гайки 7 совпа дает с продольной осью ходового винта 13. а ось 20 реэьбового отверстия 19 устанавли55 вается под углом к продольной оси ходового винта 13. Это осуществляется концом L-образного штока 15; находящимся в пазу 16 гайки 7, которая начинает поворачиваться в осях 17 держателя 6. Как только гайка 7 выйдет зацепления с ходовым винтом 13, 1751727

8 формирователем 25 подается управляющий сигнал на выключение выключателя 29 и включение выключателя 28. что приводит к включению привода 11 и открытию магистрали с дросселем 32, которым обеспечено максимально большое сечение магистрали рабочей среды. Рабочая среда, находящаяся под давлением, выталкивает шток 8 из цилиндра 9, это приводит в движение держатель с исполнительным органом 5 в исходное положение с большой скоростью (больше скорости перемещения исполнительного органа 5 в процессе рабочего хода). Для исключения холостого включения привода 11 может быть предусмотрен выключатель в цепи в-в, После установки исполнительного органа в исходное положение цикл рабочего хода повторяется, т, е, сигналами формирователя 25 выключается выключатель 24, включается выключатель 23, золотниковый переключатель 22 переключает магистрали цилиндра 14 так, шток 15 выходит из-корпуса цилиндра 14 и вводит гайку 7 в резьбовое зацепление с ходовым винтом 13, выключа ется выключатель 28, который выключает реверс привода 11.

Если рабочий ход необходимо совершить в противоположную сторону, т. е, без быстрого хода исполнительного органа, гайку 7 ее приводом не выводят из резьбового зацепления, а включают выключатель 23 и выключают выключатель 29, В результате вал двигателя 11 вращается в противоположную сторону и передает крутящий момент через редуктор 12 ходовому винту 13, так что гайка 7 перемещается относительно него и изделия в противоположную сторону.

Для остановки исполнительного органа 5 у торца изделия или в любой зонв сигналами формирователя 25 выключается выключатель 28, в этом случае выключается золотниковый выключатель 26 и включается выключатель 30, который перекрывает четырехходовым золотниковым переключателем

26 магистрали цилиндра 9, шток 8 останавливается, выключается двигатель 11. В этом и предыдущих случаях шток 8 является тор10

15 мазом для ходового винта 13 и гайки 7, т. е. значительно сокращает выбег валадвигателя 11, а при перемещении исполнительного органа 5 в процессе рабочего хода ходовой винт и гайка служат ограничителем скорости перемещения штока 8 цилиндра 9. Таким образом, изменяя скорость вращения ходового винта 13, можно менять в определенных пределах скорость перемещения штока 8, а при выведенных из зацепления гайки 7 и ходового винта 13 осуществлять быстрый ход исполнительного органа 5, регулируя его дросселями 31 и 32, Такое выполнение устройства позволяет на порядок повысить точность позиционирования и повысить производительность обработки изделия.

Ф о р мул а изобретен ия

20 Устройство для позиционирования исполнительного органа, .содержащее станину, на которой закреплен механизм перемещейия исполнительного органа в ви. де ходовой пары винт — гайка с первым и

25 вторым приводами, каждый из которых связан с формирователем сигналов управления, причем первый привод кинематически связан с гайкой, а второй привод — с винтом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью

30 повышения быстродействия и точности устройства, механизм перемещения снабжен третьим приводом, связанным с формирователем сигналов управления и выполненным в виде цилиндра двустороннего

35 действия с четырехходовым золотниковым переключателем, причем загнутый конец Lобразного штока этого цилиндра размещен в пазу гайки, которая снабжена гладким сквозным отверстием, расположенным под

40 углом к резьбовому отверстию гайки, при этом диаметр гладкого сквозного отверстия больше наружного диаметра ходового винта, а первый привод выполнен в виде цилиндра двустороннего действия с двухходовым

45 золотниковым переключателем, причем шток этого цилиндра соединен с держателем исполнительного органа, а гайка закреплена в осях держателя.

1751727

%се Я

Составитель А,Медведев

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Т.Вашкович

Редактор А.Огар

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2691 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5,