Экспериментальное определение величины зоны нечувствительности люфта в кинематической цепи привода подачи координатно-расточного станка

Полный текст

Поскольку механически люфт не всегда возможно исключить (в некоторых случая он создается преднамеренно), то для снижения его влияния разработан ряд программно-аппаратных способов компенсации (осуществление форсированного реверса исполнительного электродвигателя для скорейшего введения в зацепление зубьев механической передачи). Основным требованием для применения программно-аппаратных способов коррекции люфта является необходимость точного измерения величины люфта. В связи с этим разработана методика автоматического измерения величины зоны нечувствительности люфта, содержащегося в кинематической цепи привода подачи КРС. Процесс измерения величины зоны нечувствительности люфта разделен на три этапа. На первом этапе (рис. 1 – от сек до сек) производится введение зубьев в зацепление для того, чтобы обеспечить одинаковые начальные условия при проведении процесса измерения. На втором этапе (рис. 1 – от сек до сек) производится проверка отсутствия внешних возмущающих воздействий на систему, способных снизить точность результатов измерения. На третьем этапе (рис. 1 – от сек до сек) происходит непосредственное измерение зоны нечувствительности люфта. Функциональная схема экспериментальной установки для измерения величины люфта представлена на рис. 2. На рис. 2 введены следующие обозначения: БКЛ – блок коррекции люфта; ВУ – вычислительное устройство блока коррекции люфта; РС – регулятор скорости; СП – силовой преобразователь (РС и СП входят в структуру привода FR-A 740 – 00052 ЕС производства Mitsubishi); ДВ – синхронный электродвигатель; ДС – датчик скорости электродвигателя; Ред – редуктор; – люфт; ДП – датчик положения; S(t) – выходной сигнал системы; – сигнал задания скорости вращения электродвигателя; – скорость вращения электродвигателя; ШИМ – широтно-импульсный модулятор вычислительного устройства; DI – дискретный вход вычислительного устройства; AO – аналоговый выход вычислительного устройства. Процесс измерения происходит следующим образом: в момент начала измерения (см. рис. 1, сек) в вычислительном устройстве обнуляются счетчики положения входного (n1) и выходного (n2) валов. Далее вычислительное устройство формирует на аналоговом выходе положительный сигнал задания скорости вращения электродвигателя. Двигатель начинает вращать входной вал редуктора с шестерней (Z1), расположенной на нем по направлению хода часовой стрелки. Счетчики входных (n1) и выходных валов (n2) начинают инкрементироваться. Вращение будет осуществляться до тех пор, пока значение счетчика импульсов положения выходного вала не достигнет ( сек), что соответствует повороту выходного вала на угол ( – угол поворота выходной шестерни на величину шага зуба). Величина угла поворота шестерни, равная углу , выбирается исходя из того, что максимально возможная величина люфта в механическом соединении не может превысить этот угол (), то есть поворот выходного вала редуктора на угол будет означать, что люфт гарантированно выбран. Затем счетчики положения входного и выходного валов обнуляются , двигатель продолжает вращаться в том же направлении. Вращение будет осуществляться до тех пор, пока значение счетчика выходного вала не составит . Поскольку люфт в редукторе был выбран, значения счетчиков импульсов датчиков положения входного и выходного валов редуктора должны быть равны (). Отсутствие равенства значений счетчиков будет означать неточность выполнения эксперимента, причиной которого могут служить неточность ввода данных, действие на систему возмущающего воздействия и т. д. В таком случае вычислительное устройство выдаст сигнал ошибки и процесс измерения будет остановлен. Рис. 1. Графики изменения угла поворота входного и выходного валов редуктора Если значения счетчиков импульсов датчиков положения входного и выходного валов редуктора достигнут значения , вычислительное устройство изменит знак сигнала задания скорости (рис. 3, сек) и входной вал редуктора будет вращаться в направлении, противоположном ходу часовой стрелки. Рис. 2. Функциональная схема привода подачи экспериментальной установки Как только значение счетчика импульсов датчика положения, расположенного на входном валу, будет равно нулю при сек, значение в счетчике положения выходного вала будет соответствовать искомой величине люфта. На этом цикл измерения считается оконченным, серводвигатель останавливается, а измеренная величина люфта сохранится в памяти вычислительного устройства. Блок-схема процесса измерения величины зоны нечувствительности люфта показана на рис. 1. На рис. 3. введены следующие обозначения: 1 – инициализация процесса измерения величины люфта; 2 – переход; 3 – ввод числа зубьев шестерен редуктора (); 4 – сброс счетчиков ( ); включение сигнала вращения электродвигателя в прямом направлении; 5 – провернулся ли входной вал редуктора на угол (); 6 – сброс счетчиков ( ); включение сигнала вращения электродвигателя в прямом направлении; 7 – провернулся ли входной вал редуктора на угол (); 8 – проверка условия ; 9 – включение сигнала вращения электродвигателя в противоположном направлении; 10 – показать сообщение «Ошибка процесса измерения»; 11 – проверка условия ; 12 – сохранение измеренной величины люфта редуктора (). Следует заметить, что точность измерения люфта напрямую зависит от точности датчика, контролирующего положения исполнительного органа (в экспериментальном стенде – угловой датчик положения выходного вала редуктора), и скорости вращения выходного вала редуктора во время измерения (скорость вращения должна выбираться из условий скорости обработки датчиков положения). Как было отмечено ранее, недостатком программно-аппаратных способов коррекции люфта является необходимость точного измерения величины люфта. Поскольку в процессе работы станка происходит износ узлов станка, их температурные деформации и т. д., существует необходимость в периодическом замере величины люфта, что легко реализуется за счет применения представленного автоматического способа измерения.

Об авторах

Ярослав Иванович Пешев

Самарский государственный технический университет

Email: sarmail87@mail.ru
инженер 443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244

Станислав Сергеевич Саранцев

Самарский государственный технический университет

Email: sarmail87@mail.ru
аспирант 443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244

Список литературы

Дополнительные файлы