Основные характеристики устройств автоматического позицио­нирования.

Разрешающая способность — минимальное при­ращение координаты, которое можно задать. В импульсных систе­мах разрешающая способность равна цене импульса. Разрешающая способность выбирается из условия точности позиционирования. Для АП, применяемых для размерной настройки, разрешающая способность /K , где — поле допуска на обработку, K = = 3 10 — коэффициент использования поля допуска при обра­ботке. Для удобства программирования разрешающую способность выбирают из ряда 10^N, где N — положительное или отрицательное натуральное число или нуль.

Чувствительность — наименьшее приращение пара­метра, которое может отработать СПУ. Чувствительность не может быть выше разрешающей способности. Чувствительность зависит от жесткости кинематической цепи привода. В позиционных систе­мах при недостаточной чувствительности малые перемещения мо­гут быть выполнены за два приема. Сначала рабочий орган отводят на некоторое расстояние, значительно (в 10 и более раз) большее разрешающей способности, а затем устанавливают в заданное по­ложение.

Быстродействие — время на обработку наиболее ха­рактерной программы. Быстродействие приобретает важное зна­чение для систем, управляющих оборудованием в рабочем режиме, особенно холостыми ходами рабочих органов. В этом случае для повышения производительности оборудования время на отработку программы должно быть минимальным. Следовательно, скорость

рабочего органа должна быть максимальной. Быстродействие равно = K_L/v, где L — диапазон программирования (полный ход ра­бочего органа); K_L = 0,6 0,8 — вероятность программы; v — скорость рабочего органа.

Скорость рабочего органа v существенно влияет на точность системы. Если v, найденное из условия требуемого быстродействия (времени ), будет больше, чем необходимо для получения требуемой точности, то системы делают двухскоростными.

Перед остановкой рабочий орган перемещается с малой ско­ростью v_п, называемой ползучей. Маршевая скорость будет зави­сеть от требования быстродействия и от допустимого приводом диа­пазона регулирования скорости D = v/v_п.

Для некоторых типов приводов значения D даны в табл. 16.

16. ДИАПАЗОН И ХАРАКТЕР ИЗМЕНЕНИЯ СКОРОСТЕЙ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ ПРИВОДОВ

Для двухскоростных СПУ быстродействие будет равно = = (LK_L/v₂ +l ), где l = 5 50 мм — участок, проходимый рабо­чим органом на ползучей скорости.

Точность — характеризуется двумя параметрами — шири­ной зоны, т. е. полем рассеяния, в котором располагаются факти­ческие значения координат при многократной отработке одной программы, и средним отклонением середины поля рассеяния от заданной координаты.

Точность АП зависит от нелинейности и погрешности измери­тельной системы, запаздывания срабатывания аппаратуры управ­ления и динамических характеристик рабочего органа. На рис. 163,а показана упрощенная схема управления позиционированием рг-бочего органа 1, который перемещается ходовым винтом 2, приво­димым во вращение через редуктор электродвигателем M1. В за­висимости от направления перемещения рабочего органа электродви­гатель включается пускателем блока управления БУ. При движении «Вперед» щетки 3 через контактное поле 5 датчика Д1 включат

схему совпадения СС, которая при совпадении программы, задан­ной с блока БП, разрывает цепь магнитных пускателей в блоке управления.

Линия I на графике скоростей (рис. 163, б) показывает, как ме­няется скорость рабочего органа при остановке в заданной коорди-

Рис. 163. Схема управления позиционером (а) и график скоростей рабочего органа при завершении отработки программы (б)

нате H_зад при движении «Вперед». В точке 1 подается команда на остановку. Пока сработают реле, пройдет время _а, а рабочий орган переместится на расстояние S в точку 2 и затем скорость ра­бочего органа (после отключения электродвигателя) будет падать и в точке 3 произойдет остановка. За период торможения рабочий орган пройдет путь S₀. Рабочий орган займет координату H_ф0. При движении рабочего органа к этой же координате в обратном

направлении (линия II), команда на остановку должна была бы быть подана в точке 1', если бы щетка 3 была жестко связана с ра­бочим органом. Причем точка 1 на линии II смещена относительно этой же точки на линии I на величину b — зону нелинейно- сти шкалы датчика. В нашем примере зона нелинейности равна ширине контакта датчика, но в действительности в механизме дат­чика имеют место деформации, люфты и другие нелинейности. Поэ­тому при реверсировании рабочего органа щетка 3 начнет движе­ние после того, как будут выбраны все нелинейности ₁. Рабочий орган будет опережать шкалу датчика на ₁. Поэтому команда на остановку фактически будет подана в точке 1'(линия II). Затем остановка пойдет по описанному ранее порядку, и рабочий орган остановится в координате H_ф1.

Если же датчик Д2 связан с ходовым винтом, то остановка при движении вперед будет показана линией I, а при обратном движе­нии — линией III. При реверсе сначала начнет движение шкала датчика Д2, и только после того, как в механизме перемещения будут выбраны зазоры и возникнут упругие деформации под дейст­вием сил сопротивления движению, рабочий орган начнет движе­ние. Если в механизме перемещения суммарные нелинейности со­ставят ₂, то шкала датчика будет опережать рабочий орган на эту величину. Команда на остановку будет подана в точке 1' (раньше точки 1), и рабочий орган остановится в точке 3 с координатой H_{ф 2}.

Предполагая, что координаты фактической остановки распо­лагаются симметрично относительно заданной, погрешность по­зиционирования равна:

для жесткой связи датчика с рабочим органом

H₁ = ±(S + b/2); (106)

для связи датчика с рабочим органом через промежуточное уст­ройство

H₂=±(S + (b— ₁)/2) при ₁<b или

H₂=±(S + ( ₁—b)/2) при ₁>b (107)

для связи датчика с ходовым винтом

H₃=±(S + (b— ₂)/2), (108)

где S = S + S_o — путь, проходимый рабочим органом с момента подачи команды до полной остановки; S = v _a — путь, проходи­мый рабочим органом за время срабатывания аппаратуры управ­ления; v — скорость движения рабочего органа перед подачей команды на отключение; S_o = (Mv²)/2 (P_c + Р_T) — выбег рабочего органа, М — приведенная к рабочему органу масса движущихся частей (рабочего органа, деталей механизма перемещения, рабочей жидкости и т. д.). Р_с, Р_T — приведенные к рабочему органу силы, соответственно сопротивления перемещению и дополнительного торможения; b, _{1 2} — нелинейности измерительной системы и линии связи шкалы датчика с рабочим органом.

Слагаемые в формуле (108) имеют различные знаки, следова­тельно, если будет выполнено условие ₂ = 2(S + b/2), то

Д#з = 0. Компенсировать погрешность АН₂ можно путем подачи команды на остановку с упреждением т_у = 2 (S -f- (± b ± X₁)l2)lv или корректировать программу на величину АН ₂.

Однако компенсировать возможно только некоторые средние значения (математические ожидания) S_x , S_o , Я_ср. В действитель­ности в результате случайных воздействий время срабатывания аппаратуры, скорость движения рабочего органа, силы сопротив­ления и торможения колеблются, что приводит к колебанию в не­котором диапазоне свободного выбега и пути, проходимого за время срабатывания аппаратуры. Кроме того, датчик (измерительная система) имеет собственную погрешность. Фактически рабочий ор­ган будет останавливаться между точками 3' и 3". Тогда погреш­ность позиционирования будет

где ± AS — колебания перемещения рабочего органа после по­дачи; + AD— погрешность датчика; s = ДЯ₁'/АЯ,-== 0,01 -г-0,05 — степень компенсации систематической погрешности; АЩ — систематическая погрешноть после введения конструктивной, схемной или программной компенсации.

Существующие в деревообработке устройства автоматического позиционирования обеспечивают точность ± 0,5 мм — на раскрой­ном оборудовании и ± 0,05 мм — на оборудовании для чистовой обработки.