книги из ГПНТБ / Бергер И.И. Токарное дело учебник

леса 2 и якоря 4 с собачкой 3. При подаче электрического импульса в обмотку электромагнита, последний притягивает якорь и собачка поворачивает храповое колесо на установленное число зубьев. Затем собачка под действием пружины 5 возвращается в исходное положение. Скорость действия такого двигателя не превышает 10 импульсных движений в секунду.

Шаговые электродвигатели (рис. 285, б) также являются им­ пульсными машинами, преобразующими электрические сигналы в последовательные перемещения. Статор 4 такого двигателя пред-

Р п с . 285 . И м п у л ь сн ы е эл е к т р о д в и га т е л и :

а — с электромагнитом; 6 — шаговый двигатель.

ставляет собой цилиндрический барабан, на внутренней поверхно­ сти которого расположены три секции прямоугольных выступовполюсов с обмотками возбуждения 6, 7 и 8, равномерно размещен­ ных по окружности. Полюса в каждой секции не имеют углового смещения, то есть промежутки между ними составляют общую канавку, расположенную вдоль оси цилиндра.

Ротор шагового двигателя 5 имеет точно такое же число полю­ сов и секций 1, 2, 3, что и статор. Но если статор напоминает одно широкое трехвенцовое зубчатое колесо с внутренним зацеплением, то ротор похож на три колеса, сдвинутые по окружности на одну -треть межполюсного расстояния.

Если к обмоткам возбуждения полюсов статора подводить по­ следовательно электрические импульсные сигналы в порядке 8-7-6, то полюса ротора, стремясь занять положения минимального маг­ нитного сопротивления, заставят ротор ступенчато поворачиваться. Причем частота этих шаговых поворотов будет увеличиваться по мере увеличения частоты подводимых импульсов. При большой скорости переключения обмоток ротор двигателя практически будет вращаться равномерно.

Для реверсирования шагового двигателя достаточно изменить порядок подключения обмоток полюсов статора, например 8-6-7.

Его управление осуществляется специальным электронным узлом, действующим по кольцевой схеме, или определенным порядком записи программы на дорожках магнитной ленты„

Шаговые двигатели обладают малой мощностью, поэтому они обычно используются в системах автоматического управления в паре с гидроусилителями крутящих моментов (см. рис. 282, в).

х а н и з м е п а д а ю щ е г о ч ер в я к а?

5 . У к а ж и т е типы д в и г а т е л е й , и с п о л ь зу е м ы х д л я а в т о м а т и ч е с к о г о у п р а в л е н и я

с т а н к о в .

6. О б ъ я с н и т е у с т р о й с т в о и п р ин ц ип д е й с т в и я д в и г а т е л е й п о с т о я н н о го и п е ­

р ем е н н о го т о к а .

7 . К а к у ст р о ен ы и д е й с т в у ю т и м п у л ь сн ы е д в и г а т е л и ?

§ 7. Элементы обратной связи

Системы с обратной связью применяются в металлорежущих станках для сопоставления действительных перемещений, соверша­ емых рабочими органами станка с перемещениями, заданными про­ граммой. При несовпадении этих значений (рассогласовании) на выходе сравнивающего устройства появляется сигнал ошибки, на­ правляемый к исполнительному механизму для устранения рассо­ гласования.

Принцип обратной связи основан на том, что-движение управ­ ляемого объекта совершается только при наличии ошибки слеже­ ния. Как только эта ошибка станет равной нулю, движение должно прекратиться.

Для осуществления обратной связи в машинах с вращающими­ ся валами часто используются спаренные кольцевые патенциометры, сопротивления которых включаются в мостовую схему, системы из двух сельсинов и контроллерные барабаны.

Принципиальная схема кольцевого потенциометра приведена на рис. 286, а. Он представляет собой реостатный датчик углового отклонения, к входным клеммам 5 и 6 которого подводится напря­ жение постоянного или переменного тока. Напряжение на выходе (клеммы 5 и 2) изменяется пропорционально углу поворота вала 7, с которым жестко соединен контактный движок 3, скользящий по виткам сопротивления 4.

В системах обратной связи сопротивления потенциометрадатчика /?і и Р2 и потенциометра-приемника 7?з и R4 соединяются в мостовую схему (рис. 286, б) и являются его плечами, а контакты движков 2 и 3, соединенные между собой, образуют диагональ мос­ та, в которую включается реле Р.

Мост будет уравновешенным, если сопротивление 7?і=/?з и /?2 = Т?4- В этом случае в точках А и В установятся одинаковые по­

от источника информации электрического сигнала на контакты С в точках А и В моста установятся разные потенциалы, вследствие чего в его диагонали возникнет электрический ток, и электромаг­ нитное реле Р включит контакты К исполнительного механизма, ко­ торый в свою очередь приведет в движение управляемый вал стан­ ка. Такое движение будет продолжаться до тех пор, пока сопротив­ ления моста не станут попарно равными. В этот момент ток в диагонали моста исчезнет и реле отключит исполнительный меха­ низм — движение подвижной части станка прекратится в соответ­ ствии с заранее предусмотренной настройкой. Если на токарном

между собой встречно 1-1, 2-2, 3-3. Обмотки статоров создают пуль­ сирующий магнитный поток, который индуктирует в обмотках роторов э. д. с. При одинаковом угловом положении роторов в их обмотках ток отсутствует, так как э. д. с. в этом случае равны по величине и направлены встречно. Если ротор сельсина-датчика по­ вернуть па некоторый угол относительно ротора сельсина-приемни­ ка, то в их обмотке возникнет уравнительный ток, который создает вращающийся момент, стремящийся устранить рассогласование пу­ тем поворота ротора приемника на такой же угол. Индикаторный режим работы сельсинов используется в системах обратной связи совместно с кольцевыми потенциометрами, включенными в мосто­ вую схему. При этом вал сельсина-датчика соединяется с управляе­ мым валом станка при помощи замедляющей передачи, а вал сель­ сина-приемника с валом воспринимающего потенциометра (см. рис. 286, б).

При трансформаторном режиме (рис. 287, б) обмотка статора сельсина-датчика питается от однофазной сети переменного тока,

отсутствии заготовок и необходимости загрузки автомата; ампер­ метр на некоторых токарных станках показывает фактическую нагрузку электродвигателя по мощности; размерный двухпредель­ ный датчик (см. рис. 278) позволяет фиксировать действительные значения диаметра обрабатываемой детали по шкале индикатора и оповещать оператора световыми сигналами, когда отклонения выходят за пределы поля допуска.

Аппаратура систем защиты и блокировки предназначена для автоматического прекращения работы управляемого механизма или предотвращения какого-либо действия, если оно может приве­

той и замкнутой схемам (см. рис. 274). Первые осуществляют только функции управления станком без учета фактического положения его подвижных частей, вторые, с узлом обратной связи, позволяют кон­ тролировать исполнение командных сигналов и вносить необходимые поправки при наличии рассогласования. В некоторых случаях систе­ мы управления дополняются узлом активного контроля, выполняю­ щим функцию автоматического регулирования положения режу­ щего инструмента по мере его износа.

Ниже рассматриваются группы и примеры систем управления и регулирования, применяемые для автоматизации токарных стан­ ков.

2. Системы автоматического управления. В зависимости от типа источника информации (вида задаваемой программы) системы управления можно разделить на следующие группы: 1) кулачко­ вые; 2) с командоаппаратом; 3) программно-путевые; 4) следящие; 5) с числовым программным управлением.

К у л а ч к о в ы е с и с т е м ы у п р а в л е н и я (рис. 289) пре­ имущественно применяются в токарных автоматах и полуавтома­ тах, на которых большие партии деталей обрабатываются циклич­ ным повторением одних и тех же действий. На таких станках перемещение суппортов 4 с инструментами и другие действия, свя-

занпые с подачей и закреплением заготовок, изменением скоростей вращения шпинделя, выполняются от кулачков 2 распределитель­ ного вала 1 с помощью рычажных 3 и других передач. Программа работы станка зафиксирована в заданной форме кулачков. Каждый

(рис. 290, а) получили применение для автоматизации револьвер-

пых станков и некоторых моделей токарных полуавтоматов. Авто­ матический цикл (программа) работы станка здесь задается с помощью контактных пластин или кулачков, устанавливаемых в определенной последовательности на поверхности вращающегося барабана 2. При этом контакты 3, замыкая соответствующие элек­ трические цепи, приводят в действие исполнительные механизмы, которые осуществляют перемещение узлов стайка I, II, III.

Командоапларат приводится в движение отдельным электро­ приводом 1 или получает вращение от вала станка. Иногда вместо круглого барабана используются подвижные линейки с регулируе­ мыми кулачками, воздействующими при поступательном ■движении па путевые датчики.

П р о г р а м м н о - п у т е.в ы м и называются системы, в кото­ рых движущиеся узлы станка через регулируемые упоры воздей­ ствуют на путевые датчики, подавая в определенной последова­ тельности командные сигналы о начале или конце действия. В таких системах осуществляется обратная связь между поданной командой и фактическим перемещением объекта управления. Для задания программы последовательного включения исполнительных меха­ низмов применяются барабанные командоаппараты, устройства с перфокартами и панели со штеккерамн и шаговым искателем.

Принципиальная схема программно-путевого управления с ба­ рабанным командоаппаратом показана на рис. 290, б. В качестве командоаппарата, выполняющего роль программоносителя, исполь­ зован контроллерный барабан 2 с рядом контактных пластин, рас­ положение которых определяет последовательность включения це­ пей управления. Необходимая величина перемещения рабочих ор­ ганов станка осуществляется перестановкой упоров 3 на подвижных узлах станка I, II, III.

При включении командоаппаратом цепи'■управления какоголибо узла последний будет перемещаться до тех пор, пока он своим упором ие разомкнет эту цепь. Одновременно включается электро­ магнит 1, поворачивающий при помощи храпового механизма комаидоаппарат на необходимый шаговый угол для включения цепи управления следующего узла.

Программно-путевые системы с перфокартами принципиально мало отличаются от командоаппарата барабанного типа. В этом случае последовательность включения исполнительных органов (цикловые команды) задается пробивкой отверстий па перфокарте, через которые аналогичным способом замыкаются контакты соот­ ветствующих электрических цепей. Для работы с перфокартами (см. рис. 296) применяется металлический барабан без контактных пластин.

Принцип работы программно-путевых систем со штеккерной панелью и шаговым искателем можно выяснить по рис. 290, в.

Программа работы станка устанавливается на штеккерной панели, а величина перемещения рабочих ходов — переставными упорами. Штеккерная панель имеет несколько рядов штепсельных гнезд, каждое из которых состоит из двух половинок. Левые поло-

винкп гнезд в каждом ряду {1,2,3 и т. д.) соединены между собой

соответствующего штепсельного гнезда. Для этого в гнезда панели устанавливают металлические штеккеры 6 соответственно заданной программе работы станка. В процессе работы включение необходи­ мого реле осуществляется через замкнутое штеккером штепсельное гнездо поворотным контактом К шагового искателя. В положении, изображенном на рисунке, электрический ток через контакт- 1' ша­ гового искателя и штеккер подается в обмотку реле Р3, и узел 11 получит перемещение. В конце хода упор узла замкнет цепь элек­ тромагнита, который с помощью храпового механизма поворачи­ вает подвижный контакт К шагового искателя, замыкая контакт 2. При этом в электрическую цепь через штеккер включается реле Рг исполнительного механизма узла III и т. д.

станков, а в сочетании с другими системами управления позволяют создавать автоматизированные станки для обработки деталей сложной формы. В следящих системах в качестве программоноси­ теля используются копиры в виде плоских шаблонов или образцо­ вых деталей. Общий принцип действия этих систем основывается на ощупывании путевым датчиком (щупом) поверхности копира с последующей передачей движения через промежуточные и испол­ нительные устройства резцу. Резец как бы следит за движениями щупа и повторяет их. Поэтому такие системы получили название следящих.

Следящая система управления осуществляется за счет сочета­ ния двух подач резца: задающей и следящей. Задающей подачей чаще всего является механическое продольное перемещение суп­ порта токарного станка, следящей — поперечное перемещение. При геометрическом сложении этих движений резец воспроизводит на детали точную форму копира.

Взависимости от способа осуществления следящей подачи применяются механические, гидравлические и электрические копи­ ровальные устройства.

Вмеханических копировальных устройствах щуп и резец соеди­ нены между собой жестко, вследствие чего на копир действуют большие силы резания, которые ускоряют его износ. Однако благо­ даря простоте конструкции такие устройства получили довольно широкое распространение в практике работы на токарных станках.

Механический копировальный суппорт токаря В. К. С’еминского, изображенный на рис. 291, автоматизирует обработку ступенчатых валов. Вместо резцедержателя на суппорте закрепляется корпус /,

вотверстии которого может перемещаться пиноль 4 вместе с рез­ цом 5 и щупом 2. Во время работы щуп постоянно прижат к копи­ ру 3 пружинами 10, оттягивающими пиноль назад. Копир болтами б