Конструкция большинства преобразователей унифицирована по конструктивам на основе 19-й системы

Преобразователи выпускаются открытого исполнения (степень защиты IP00) и предназначены для встройки в электрошкаф. В ряде электроприводов предусмотрены встраиваемые устройства диагностики.

Наиболее совершенной является модульная конструкция преобразователя. Преобразователь для управления синхронными двигателями состоит из модуля питания (одного для всех осей) и отдельных осевых модулей. Модуль питания осуществляет выпрямление напряжения питающей сети и сглаживание пульсацией выпрямленного напряжения с помощью конденсаторов. Осевой модуль осуществляет бесконтактную коммутацию обмоток статора в функции задающего сигнала и положения ротора.

Современной тенденцией является применение микропроцессорной системы управления. Большинство преобразователей имеют развитую систему диагностики, возможность подключения к дисплейным устройствам с цифровым отображением информации по скорости, току, текущей координате положения механизма и другим параметрам. Преобразователи имеют интерфейсные устройства, обеспечивающие возможность стыковки с цифровыми управляющими машинами, персональными компьютерами.

1. Общая часть

.1 Назначение и технические характеристики станка 16К20Т1

Станок токарный с числовым программным управлением модели 16К20Т1 предназначен для выполнения разнообразных токарных работ наружных и внутренних поверхностей деталей тел вращения со ступенчатым и криволинейным профилем в один или несколько проходов по замкнутому автоматическому циклу в условиях мелкосерийного и серийного производства.

На станке можно производить наружное точение, растачивание, а также нарезание резьбы при оснащении станка соответствующей системой ЧПУ. Форма образующих обрабатываемого изделия: цилиндрическая, конусная и фасонная. Диапазон регулирования чисел оборотов шпинделя и подач позволяет производить обработку изделия, как из обычных черных, цветных металлов, так и жаропрочных сталей.

Токарный станок мод. 16К20Т1 аналогичен по конструкции станку мод. 16К20Ф3, но оснащен 2-координатной контурной оперативной системой числового программного управления с УЧПУ Н22-1М с УШП.

Система обеспечивает линейно-круговую интерполяцию и является замкнутой: перемещения рабочих органов по обеим координатам (X и Z) осуществляются с помощью следящих приводов подач с фотоимпульсными датчиками обратной связи.

Система ЧПУ станка - Н22-1М

Класс точности станков - П ГОСТ 8-71.

Технические характеристики станка 16К20Т1 представлены в таблице 1

Таблица 1 Технические характеристики станка 16К20Т1

.2 Кинематическая схема станка

От электродвигателя помещенного на стенке станины, вращение передается клиновыми ремнями на приводной шкив автоматической коробки скоростей (далее АКС), которая обеспечивает получение 12 чисел оборотов выходного вала. С выходного вала АКС вращение передается упругой муфтой на входной вал шпиндельной бабки изделия. Шпиндель получает 36 ступеней скоростей вращения.

Кинематическая схема главного движения станка представлена на рисунке 1.

Данные к кинематической схеме представлены в таблице 2

Таблица 2 Перечень к кинематической схеме

Рисунок 1. Кинематика привода подачи

1.3 Описание электрооборудования

Питание электрооборудования осуществляется от цеховой сети переменного тока 380 В, 50 Гц от четырехпроводной линии.

Питание цепей управления переменного тока осуществляется напряжением 110 В от понижающего трансформатора Тр2.

Вся аппаратура управления и питания электрооборудования смонтирована в одном электрошкафу, расположенном около станка.

Управление электроприводом станка при работе вручную кнопочное дистанционное осуществляется со следующих мест:

пульта управления на передней бабке,

пульта управления на ограждении,

пульта управления на устройстве Н22-1М,

пульта управления станине станка.

Подсоединение электрооборудования к цеховой сети осуществляется посредством вводного автомата ВА1 с током уставки 430А.

Защита электродвигателей и цепей управления от токов короткого замыкания и перегрузок производится автоматическими выключателями, тепловыми реле и реле максимального тока.

Главный привод на станке реверсивный и осуществляется от асинхронного электродвигателя М1.

Пуск электродвигателя в соответствующую сторону осуществляется с помощью кнопок КНЧ «Влево» и КНБ «Вправо», причем предварительно необходимо включить станцию смазки и гидростанцию.

При нажатии на кнопку КНЧ (КНБ) включается реле РП1(РП2), которое своими контактами включает тиристорный пускатель Р1, после чего включается электродвигатель М1.Останов М1 осуществляется нажатием на кнопку КН5 «Стоп».

Для включения шпинделя в работу в ручном режиме необходимо после включения электродвигателя М1 поставить в одно из шести положений переключатель скорости ВП1 и в соответствующее 1 или 2 положение переключатель ВТ1, затем нажать на кнопку КН 9 «Пуск шпинделя».При этом включается промежуточное реле РП4, которое своим контактом замыкает цепь питания на блок управления АКС. В зависимости от положения переключателей ВП1 и ВТ1 замыкаются цепи питания соответствующих электромагнитных муфт из ряда ЭМ1-ЭМ6, ЭМ17.

При работающем электродвигателе М1 шпиндель начинает вращаться с заданной скоростью.

Для быстрого останова шпинделя при его отключении предусмотрена схема торможения, которая срабатывает при нажатии на стоповую кнопку КН10, а также при нажатии на кнопки КН2,КН3,КН5,КН8,КН15.В результате цепь «Торможение» становится замкнутой, включаются муфты ЭМ6,ЭМ17, одновременно загорается сигнальная лампа Л1. Происходит торможение и останов шпинделя.

Схема управления главным приводом предусматривает ограничение времени холостого хода электродвигателя М1. Если шпиндель не включен, то через 2 минуты двигатель М1 отключается за счет реле времени РВ7.

В автоматическом режиме электродвигатель М1 включается по команде МО3 или МО4 от устройства ЧПУ. Включается реле РП20 или РП21. В зависимости от включения данных реле подается питание на РП1 или РП2. В этом режиме РП4 обесточено. Включение любой из 12 скоростей поддиапазонов шпинделя осуществляется контактами ходовых реле РП13..РП15.

В качестве привода подач суппорта по оси X (поперечное перемещение) применяют шаговый двигатель М2 типа ШД-5М в комплекте с гидромотором.

Кинематическая цепь привода подач суппорта по оси Z (продольное перемещение)- шаговый двигатель М3 типа ШД-5М в комплекте с гидромотором.

Кинематическая цепь поворота шестипозиционной револьверной головки: асинхронный электродвигатель М4 - зубчатые колеса z = 20 и z = 62 - червячная передача z = 1 и z =38.

Асинхронный электродвигатель М5 приводит во вращение шестеренный насос ВГ-11-11 А, осуществляющий централизованное смазывание станка.

Торможение шпинделя происходит автоматически при выключении электродвигателя М1.

Электросхема управления электромагнитными муфтами АКС бесконтактная,выполненная на тиристорах 1Т5,1Т11.

При установке переключателей ВП1 и ВТ1 в положение требуемой скорости и нажатии на кнопку КН9 «Пуск шпинделя» подаются управляющие потенциалы на открывание соответствующих тиристоров.

В автоматическом режиме включается реле 1РП2, которое своим размыкающим контактом управляет тиристорами 1Т2,1Т3, а замыкающим контактом включает реле времени 1РВ1, которое с выдержкой времени дает ответ в ЧПУ.

При переключениях скоростей шпинделя одни муфты отключаются, другие включаются.

Для исключения замков при переключениях скоростей необходимо одновременно с отключением напряжения управления отключать кратковременное напряжение на тиристорах. С этой целью размыкающий контакт реле РП2 отключает управляющие потенциалы тиристоров 1Т2,1Т3.

Тиристоры 1Т2, 1Т3 закрываются и прерывают питание электромагнитных муфт.

После выдачи ответа в УЧПУ с помощью замыкающего временного контакта реле 1РВ1 реле 1РП2 отключается и своим размыкающим контактом включает цепь управляющих напряжений тиристоров 1Т2, 1Т3. Тиристоры открываются и напряжение питания электромагнитных муфт восстанавливается.

В ручном режиме для отключения анодного напряжения на тиристорах 1Т5..1Т11 используется реле 1РП3, которое своим размыкающим контактом при переключении ВП1 разрывает цепь управляющих напряжений тиристоров 1Т2, 1Т3.

Привод подач с шаговыми двигателями (ШД) можно разделить на две группы: 1) привод с силовым ШД, соединенным через кинематическую цепь с исполнительным механизмом; 2) привод с управляющим ШД и промежуточным усилителем момента, выполненным в виде автономной следящей системы (обычно гидравлической). В первой группе динамические и статические характеристики привода определяются параметрами ШД, во второй - зависят от параметров следящей системы, которой управляет ШД.

Преимущества шагового привода по сравнению с приводом следящим имеют значение лишь при малых мощностях приводов. К таким преимуществам относятся отсутствие датчика обратной связи по пути и тахогенератора, а также отсутствие коллектора с щетками. Именно это обусловило применение ШД в приводе подач малых токарных и шлифовальных станков, а также для управления различными вспомогательными механизмами станков и гибких производственных модулей.

Современные быстродействующие ШД являются модифицированными синхронными электрическими машинами, обмотки которых возбуждаются несинусоидальными сигналами, т. е. прямоугольными или ступенчатыми импульсами напряжения с изменяющейся в широких пределах частотой. Ступенчатому характеру напряжений на фазах ШД соответствует дискретное вращение электромагнитного поля в воздушном зазоре двигателя. Вследствие этого движение ротора на низкой частоте слагается из последовательности элементарных перемещений, совершаемых по апериодическому или колебательному закону. При возрастании управляющей частоты неравномерность частоты вращения ротора ШД сглаживается.

Шаговые двигатели с электронным коммутатором осуществляют преобразование последовательности управляющих импульсов (унитарного кода) в угол поворота вала. Каждому импульсу управления соответствует поворот вала на фиксированный угол (шаг двигателя), величина которого однозначно определена конструкцией ШД и способом переключения его обмоток. Частота вращения и суммарный угол поворота вала пропорциональны соответственно частоте и числу поданных импульсов управления. В отличие от синхронных двигателей в ШД переход в синхронное движение из состояния покоя осуществляется без скольжения, а торможение- без выбега ротора. Благодаря этому ШД (в рабочем диапазоне частот) обеспечивают внезапный пуск, остановку и реверсирование без потери информации, т. е. без пропуска шагов.

Гидропривод представляет собой совокупность устройств, предназначенных для приведения в движение механизмов посредством рабочей жидкости под давлением. В качестве рабочей жидкости в гидроприводах используют минеральные масла. Гидроприводы обеспечивают высокую плавность движения исполнительных механизмов, а также широкий диапазон скорости их перемещения. Гидропривод позволяет надежно защитить систему от перегрузки, что позволяет механизмам работать по жестким упорам. К недостаткам гидроприводов следует отнести наличие наружных утечек жидкости, приводящих к повышенному расходу масла и загрязнению рабочего места.

В станках с ЧПУ и ГПМ гидропривод используется для автоматизации вспомогательных механизмов.

Широко используется гидропривод и в промышленных роботах для привода механизмов, осуществляющих как основные перемещения заготовок по координатам, так и вспомогательные движения, связанные с их захватом, фиксацией, расфиксацией, поворотом и т. д.

Гидроприводы станков с ЧПУ и промышленных роботов включают в себя: насосы; направляющую гидроаппаратуру; регулирующую гидроаппаратуру; вспомогательные элементы; исполнительные механизмы (гидроцилиндры, гидродвигатели, комплектные электрогидравлические шаговые приводы).