Электрогидравлическая релейная следящая

О П И, $:;НЙ" Е

370376

Сома Советских

Социалистических

Республик

И 3 О Б P ГГЕН И Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 05ЛХ.1969 (№ 1362466/25-8) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 15.11.1973. Бюллетень № 11

Дата опубликования описания 1G.IU..1973

М. Кл. Г 15b 9/О3

G 05Ь 13;02

Комитет во лелем иаобретеииб и открытий ври Сосете Мииистрве

СССР

УДК 62 5ФЗ 3 (088.8) Авторы изобретения

В. Л. Сосонкин и Е. С. Крючков

Московский станкостроительный институт

Заявитель

ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКАЯ РЕЛЕЙНАЯ СЛЕДЯЩАЯ

СИСТЕМА

Изобретение относится к области станкостроения и может быть использовано в следящих приводах контурных систем программного управления, Известна электрогидравлическая релейная следящая система с блоком сравнения и прямой цепью управления гидродвигателем, например для станков с числовым программным управлением.

Цель изобретения — улучшение динамических характеристик системы за счет практически безынерционного сопряжения схемы управления с двигателем, снижения дроссельных потерь и повышения помехозащищенности.

Для этого прямая цепь управления гидродвигателем выполнена в виде цифрового блока квантования по уровню с управляющими сигналами в импульсной,форме и выходами положительного и отрицательного направлений, а также выходами включения и выключения расхода, подключенными к блоку форсированного переключения электромагнитов усилителя и их поддержки.

На фиг. 1 показана общая структурная блок-схема предлагаемой системы; на фиг. 2 — структурная схема двоичного реверсивного счетчика и блока квантования по уровню; на фиг. 3 — тиристорная схема блока управления форсированным переключением золотников электрогидравлического релейного блока.

Система содержит блок 1 программы; синхронизатор 2 управляющих импульсов и синхронизатор 8 импульсов обратной связи, служащие для принудительного разделения во времени импульсов программы и импульсов обратной связи; генератор 4 тактовых импульсов, задающий тактирующие частоты синхро10,низаторам и управляющую частоту блокам квантования по уровню; реверсивный счетчик

5, являющийся устройством сравнения сигналов программы и обратной связи; блоки б и 7 квантования по уровню положительного и от15 рицательного направлений для формирования релейной управляющей функции иа основеуправляющих импульсов блоки управления 8 и

9 положительного и отрицательного направлений для форсированного .переключения зо20 лотников электрогидравлического релейного блока и:поддержки золотников в нужном положении в паузах между управляющими импульсами; электрогидравличеокий релейный блок 10, предназначенный для формирования

25 импульсов расхода переменной частоты и ширины в режиме насыщения, для разгрузки насоса и запирания гидродвигателя в выключенном состоянии; гидроцилиндр (или гидромотор) ll; исполнительный орган (например

30 стол станка) 12; систему И обратной связи;

370376 датчик 14 исходного состояния, служащийдля подготовки системы к работе.

В корпусе электрогидравлического релейного блока 10 смонтированы два свободно плавающих двухпозиционных трехкромочных золотника 15 и 1б, управляемых электромагнитами 17, 18, 19 и 20 толкающего действия.

Нормальное положение обоих золотников соответствует верхнему их положению на чертеже, при этом включены электромагниты 18 и 20. Каждый золотник имеет две нормально перекрытые рабочие щели (верхние на чертеже) и одну нормально открытую рабочую щель. Величина общего хода золотника такова, что при открытии рабочих щелей устанавливается режим насыщения по расходу, а при перекрытии происходит надежное запирание гидравлических магистралей. Половина общего хода приходится на открытие магистралей, половина — на перекрытие.

Двоичный пятиразрядный счетчик 5 и блок б квантования по уровню положительного направления (фиг. 2) включают логическую схему ИЛИ 21, логические схемы И 22 и 23, вентили 24, 25 и 25.

Блок форсированного переключения 8 положительного направления (см. фиг. 3) включает триггер 27 со входами 28 и 29, вапомогательный триггер 80, транзисторы 81 — 89, сопротивления 40 и 41, конденсатор 42, импульсный трансформатор 48, тиристоры 44 и 45.

Схема блока форсированного переключения

9 отрицательного направления аналогична схеме блока 8.

В режиме слежения импульсы программы от интерполятора или с магнитной ленты блока программы (после синхронизации частотой А> от генератора тактовых импульсов 4 посту|пают на один из входов двоичного реверсивного счетчика 5. Кроме того, на вход реверсивного счетчика поступают импульсы обратной связи после синхронизации частотой

А4. Таким образом, число импульсов, содержащееся в счетчике, представляет собой ошибки системы в импульсной форме. Если ошибка превышает границу положительной «ечувствительности (необходимой для релейной системы по условиям устойчивости), блок квантования по уровню положительного направления б открывает канал 28 выхода в блок 8 форсированного переключения электромагнитов усилителя и их поддержки. По открытому каналу 28 в олок 8 проходит очередной импульс тактовой частоты Б от генератора тактовых импульсов 4, срабатывает электромагнит 17 электрогидравлического релейного блока 10, шток гидроцилиндра 11 перемещается в положительном направлении пока им|пульсы от датчика обратной связи не изменят состоячие реверсивного счетчика таким образом, что уменьшающаяся ошибка перейдет границу положительной нечувствительности в обратном направлении. После этого блок квантования по уровню б закрывает канал 28 и открывает канал 29 выхода в блок 8 форсированного пе5

15 гв

25 зо

65 реключения. По открытому каналу 29 в блок

8 пройдет очередной импульс тактовой частоты Б от генератора тактовых импульсов 4, срабатывает электромагнит 18 электрогидравлического релейного блока 10, шток поршня гидроцилиндра 11 перемещается в отрицательном направлении (против стрелки), пока импульсы от датчика обратной связи не изменят состояние реверсивного счетчика таким образом, что уменьшающаяся ошибка перейдет границу отрицательной нечувствительности в обратном направлении. После этого блок квантования по уровню 7 закрывает канал

28 и открывает канал 29 выхода в блок 9 форсированного переключения. По открытому каналу 29 проходит очередной импульс тактовой частоты Б от генератора тактовых импульсов, срабатывает электрогидравлический релейный блок 10, насосы гидроцилиндра 11 окажутся запертыми.

Таким образом, при появлении импульса в канале 28 блок 8 подключает катушку электромагнита 17 к источнику высокого напряжения. Якорь электромагнита 17 менее чем за 0,001 сек перемещает золотник 15 в нижнее положение, после чего напряжение, приложенное к электромагниту 17, уменьшится до уровня поддержки. Как только золотник 15 окажется в нижнем положении, насосная магистраль подключится к левой полости гидроцилиндра 11, а правая полость соединится с баком через магистраль 47. Поршень гидроцилиндра перемещается по стрелке с максимально возможным ускорением. При появлении импульса в канале 29 блок 8 снимает напряжение,поддержки с катушки электромагнита 17 и подключает к источнику высокого напряжения катушку электромагнита 18. Золотник 15 перемещается в верхнее положение, после чего напряжение, приложенное к катушке электромагнита 18, уменьшается до уровня поддержки. Насосная магистраль 4б через связанные последовательно нормальнооткрытые рабочие щели золотников соединяется с оаком, насос разгружается. В то же время обе полости гидроцилиндра ll заперты и поршень тормозится до полной остановки, .пока следующий импульс в канале 28 не заставит золотник 15 вновь переместиться вниз. Шток гидроцилиндра 11 перемещается как при перемещении золотника 15 сверху вниз, так и снизу вверх. Если на вход системы поступает непрерывная последовательность импульсов программы положительного направления, система работает в так называемом скользящем режиме. При этом релейный золотник 15 непрерывно переключается, а золотник 1б находится в верхнем положении и в гидроцилиндр поступает последовательность импульсов расхода с параметрами, зависящими от характеристик системы и частоты импульсов входного сигнала. Вследствие того, что при каждом,перемещении золотника 15 открываются щели с большими проходными сечениями, дроссельные потери сведены к минимуму, система работает

370376 в режиме насыщения по расходу. Большая скорость перемещения золотника обеопечивает открытие или закрытие каналов подачи жидкости сразу же после получения командного импульса, в результате создается лракти- 5 чески безынерционная связь электронной системы управления с гидравлической исполнительной частью.

Работа системы при подаче управляющих импульсов на вход блока 9 аналогична, при 10 этом управляющий импульс в канале 28 вызывает перемещение поршня гидроцилиндра 11 против стрелки.

Исходному состоянию счетчика 5 (см. фиг. 2) соответствует запоминание числа 15 15 (состояние 01111) и числа lб (состояние

10000), при этом релейная следящая система находится внутри зоны нечувствительности и управляющих команд к исполнительному двигателю не подается. Если число импульсов 20 на входе в счетчик превышает lб, подается команда на движение в положительном направлении; если число импульсов меньше 15, подается команда на движение в отрицательном направлении. Те или иные команды в за- 25 висимости от состояния счетчика подаются блоком квантования по уровню. Логическая схема И 22 срабатывает при любом состоянии реверсивного счетчика, превышающем 10000 (т. е. число 16). При этом открывается вен- 30 тиль 24 выхода тактовых импульсов частоты

Б в канале 28 к блоку 8, что приводит к включению электромагнита 17 после появления первого же импульса, и система приходит в движение. Как только состояние счетчика возвра- 35 щается в пределы зоны чувствительности (состояние 10000), схема И 22 перестанет поддерживать открытым вентиль 24, срабатывает схема И 28 и открывается вентиль 25 выхода тактовых импульсов частоты Б в канал 29 40 к блоку 9. В результате после появления первого же импульса в канале 29 выключается электромагнит 17 и включается электромагнит

18, система останавливается.

Блок квантования по уровню отрицательно- 45 го направления 7 построен аналогично.

Входным элементом блока управления 8 включением электромагнитов является тритгер

27 с двумя входами 28 и 29. При подаче на вход 28 очередного «открывающего» импульса- 50 транзистор 82 закрывается и с нагрузки 40 снимается напряжение источника, которое через сопротивление 41 прикладывается к базе транзистора поддержки 88. Последний отпирается одновременно, но давая сигнал на открытие транзистора 84 запуска тиристора 44.

При открытии транзистора 88 через катушку электромагнита 17 протекает ток поддержки по цепи (О в) — (30 в). Открывшийся тиристор 44 образует цепь заряда конденсатора

42: (+300 в) — (— 300 в), тем самым задавая форсировочное ускорение электромагниту

17. По окончании заряда конденсатора 42 тиристор 44 запирается. Поддерживаемый триггером в открытом состоянии транзистор поддержки 88 обеспечивает прохождения тока поддержки по катушке электромагнита 17 до прихода «закрывающего» импульса на вход

29 блока управления. Одновременно с открытием тиристора 44 с обмотки импульсного трансформатора 48 подается сигнал управления на вспомогательный триггер 80, который запирает транзистор поддержки 87 электромагнита 18 на все время включения поддержки элвктроматнита 17. При подаче «выключающего» импульса на вход 29 открываются транзисторы 82, 8б, 88, 87 и тиристор 45. Остальные элементы схемы заперты, Через катушку электромагнита 18 пропускается мощный импульс тока и включается ток поддержки. Импульс создается при разряде конденсатора 42, что подготавливает емкость для ново го заряда при поступлении последующего и пульса на вход 28.

Предмет изобретения

Элвктрогидравлическая релейная следящая система, с блоком сравнения и прямой цепью управления гидродвигателем, например, для станков с числовым программным управлением, отличающаяся тем, что, с целью улучшения ее динамических характеристик, прямая цепь выполнена в виде цифрового блока квантования IIo.óðîâíþ с управляющими сигналами в импульсной форме и выходами положительного и отрицательного направлений, а также выходами включения и выключения расхода, подключенными к блоку форсированного переключения электромагнитов усилителя и их поддержки.

379376

28 юг. 3

Редактор T. Баранова

Заказ 949/10 Изд ¹ 273 Тираж 678 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретекш и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография. пр. Сапунова, 2

Составитель А. Савостин

Техред Г. Дворина

Корректоры: Н. Прокуратова и Е. Михеева