 |
Влияние места установки датчиков обратной связи на точность работы привода.
|
|
|
|
1. Если непосредственно измерять перемещение стола, то жесткость привода не зависит на прямую от жесткости механических передач, а точность привода не зависит от точности передач (вариант ДОС1).
Однако датчики непосредственного измерения являются дорогими, сложными и малонадежными.
2. О величине перемещения можно судить по углу поворота какого-либо вала, например, промежуточного вала редуктора, либо по повороту не приводного конца ходового винта.
Датчик ДОС2 измеряет его угол поворота, но к погрешности самого датчика добавляется не точность самого ходового винта, его осевые деформации под действием сил и температур. Однако датчик в этом случае получается проще и дешевле. Например, круговые фотоэлектрические датчики и фазовые датчики.
3. Датчик устанавливается на приводном конце ходового винта, либо на промежуточном валу редуктора, ибо непосредственно на валу двигателя.
На точность измерения дополнительно будут отрицательно влиять крутильные деформации винта, погрешности редуктора, но датчик получается еще проще, появляется возможность применения комплексных двигателей, т.е. двигателей со встроенными датчиками, а иногда со встроенными тормозами.
25 Влияние зазоров в механических передачах на работу следящего привода.
1. Зазор в механических передачах не допустим. Если эти зазоры охвачены обратной связью, т.к. в этом случае, в станке возникают автоколебания и управляемый орган станка будет непрерывно колебаться около требуемого положения в пределах приведенного зазора – суммарного зазора.
2. Если зазор не охвачен обратной связью, то он целиком переходит в погрешность изготовления детали.
В 1-ом варианте автоколебания могут не возникать в случае, если коэффициент сопротивления очень мал, если большой коэффициент трения в ходовом винте. Однако при этом приходится жертвовать быстродействием привода, уменьшить скорость движения.
|
|
|
Обычно считается, что допустимая величина зазора должна быть не больше одной единицы дискретности привода. Зазоры в редукторе и в ходовом винте влияют по-разному. Зазор в винтовой передаче непосредственно передается на стол, а зазор в редукторе понижается.
где 
- боковой зазор в зубчатой передаче;
- диаметр зубчатого колеса, соединенного с винтом;
- шаг винта.
Например, =0,1 мм;
=100 мм;
=5 мм.
Если применяются многоступенчатые редукторы, то в 1-ых ступенях зазор как правило выбирать не обязательно, но это надо проверять расчетом.
Кинематические и силовые соотношения.
Из кинематического соотношения определяется: 
.
Силовой расчет производят на основе равенства работ, выполняемых столом и двигателем.
(*)
Из силового соотношения (*) зная силы, преодолеваемые столом, можно определить, необходим крутящий момент двигателя, т.е. выбрать его по мощности.
26 Датчики следящих приводов подач.
В настоящее время широкое применение получили 2 вида датчиков:
1. импульсные;
2. фазовые.
Импульсные характеризуются тем, что при перемещении на одну единицу дискретности они выдают один импульс напряжения. Они могут быть контактными и бесконтактными. Кроме того, смотря по тому какую величину, они измеряют их разделяют на линейные и круговые.
Пример, конструкция контактного линейного датчика.
Недостатки:
1. наличие контактов приводит к низкой надежности;
2. невозможно получить малую дискретность h, т.е. точность перемещения.
Поэтому сейчас наибольшее распространение получили бесконтактные фотоэлектрические датчики.
1 – круговая шкала;
2 – осветитель;
3 – диафрагма, не позволяющая поступать свету от соседних отверстий.
|
|
|
4 – фотоэлемент;
5 – фокусная линза.
Дискретность такого датчика h = 3600/Z [град/импульс].
Достоинства:
1. маленькая дискретность, т.е. высокая точность измерения величины перемещения;
Имеется два способа уменьшения дискретности:
1. редукция;
2. увеличение числа отверстий Z.
Очень высокую точность перемещения и малую дискретность можно получить с помощью фотоэлектрических стеклянных линеек.
1- осветитель;
2 – короткая линейка;
3 – шкала (длинная линейка);
4 – фокусирующая линза;
5 – фотоэлемент.
Элементы 1, 2, 4, 5 находятся на одной детали станка, а элемент 3 на другой. При перемещении линейки 3 относительно 2 непрозрачные участки могут или совпадать, при этом окажется максимум освещенности фотоэлемента, или перекрывать прозрачные участки, при этом - минимум освещенности фотоэлемента.
На выходе фотоэлемента появляется сигнал следующей формы:
Поскольку системы управления строятся на микросхемах, работающих с напряжениями 2-х уровней: логического нуля и логической единицы, поэтому сигнал с фотоэлемента преобразуют в цифровую форму.
Подобные датчики позволяют получать дискретность 1 микрон/импульс.
В нашей структурной схеме – это вариант ДОС1. Поэтому же принципу могут быть построены и круговые датчики.
Они имеют высокую точность, позволяют получить малую цену импульса, но:
1. дорогие, причем цена их очень высокая и зависит от длины стеклянной линейки;
2. мало надежны;
3. требуют очень точной установки на станке, чтобы зазор между линейками был от 0,05-0,2 мм.
Очень перспективным является использование индуктивных бесконтактных датчиков.
Датчик реагирует на приближение металла.
Широкое семейство таких датчиков выпускает немецкая фирма «Балуфф». В бывшем СССР они выпускались в Киеве и потом в г.Рыбинске.
Достоинства:
1. они могут работать в агрессивных средах;
2. высокий уровень выходного сигнала за счет электронной схемы, а, следовательно, высокая помехоустойчивость;
3. они могут имитировать полную группу контактов реле, тем самым повышается универсальность датчика и его функциональные возможности.
27 Лазерные интерферометры. Контроль направления перемещения.
|
|
|
Очень перспективными является применение лазерных интерферометров.
1 – лазер;
2 –полупрозрачное зеркальце;
3 – непрозрачное зеркальце;
4 – фотоэлемент.
Луч света от лазера 1 попадает на полупрозрачное зеркальце 2 и далее, отразившись от него на фотоэлемент 4. Другая часть света проходит на зеркальце 3, расположенное на подвижном объекте станка, и, отразившись от него, так же попадает на фотоэлемент 4. В зависимости от положения зеркала 3 два луча на фотоэлементе могут складываться, давая максимум освещенности, или вычитая, давая минимум освещенности.
При перемещении зеркальца 3 на половину длины волны света происходит один цикл изменения освещенности фотоэлемента.
Их разрешающая способность от 0,1-0,3 микрона. Точность может быть легко повышена до 10-5 мм. А при стабилизации питающих напряжений и в особенности температур точность может быть повышена до 10-7 мм.
Недостатки:
1. высокая стоимость;
2. требуют очень точной установки на станке - юстировки (настойки лазера);
Сейчас они применяются для контроля точности изготовления станин станков на заводах – изготовителях.
В настоящее время лазерные интерферометры начинают применяться для контроля перемещений на очень точных станках.
Помимо контроля величины перемещения в станках необходимо контролировать направление движения. Для этого к одной шкале ставятся два фотосчитывающих элемента сдвинутые друг относительно друга на четверть периода импульса.
Направление перемещения можно определить по следующему алгоритму:
Если положительный фронт импульса у 2-го счетчика происходит в тот момент, когда UС1 напряжение на 1-ом счетчике единица, то движение в положительном направлении.
Если в этот момент на 1-ом счетчике 0, то движение в отрицательном направлении.
Используя, передний и задний фронты импульса можно в 4 раза чаще осуществлять электронное деление цены импульса.
|
|
|
