Электропривод с ЧПУ для промышленного робота

Опубликовано admin мая 3, 2013 в Роботетхника

Принцип действия электропривода. В предыдущих работах были рассмотрены основные узлы, входящие в электропривод с ЧПУ. Подобный привод можно применять не только в робототехнике, но и вместе со схемой управления в самых различных автоматических устройствах и станках с ЧПУ.

Упрощенная функциональная схема рассматриваемого устройства состоит из электродвигателя Ml с потенциометрическим датчиком, угла поворота цифроаналогового преобразователя (DAI, R2 — R6), трех параллельно-последовательных регистров (RG1 — RG3), служащих для записи программы работы электродвигателя исполнительного реле (7, производящего включение и выключение электродвигателя, и схемы управления сменой программ.

Программа представляет собой три четырехразрядных кода, записанных на регистрах RC1—RC3. Каждому коду соответствует определенный угол поворота вала электродвигателя. Выполнение программы происходит в три этапа — электродвигатель поворачивает манипулятор на углы, соответствующие кодам регистров RG2y RG1 и RG3. После каждого этапа программы электродвигатель должен вернуть манипулятор в исходное положение с тем, чтобы он мог забрать со склада очередной груз.

Основным элементом схемы является микроэлектродвигатель с датчиком угла поворота, в качестве которого используется переменный резистор, включенный как потенциометр, его ручка связана с валом микроэлектродвигателя. Вал электродвигателя и скользящий контакт потенциометрического датчика могут поворачиваться от исходного, нулевого положения примерно на 160°, что соответствует наибольшему углу поворота манипулятора робота. Задание начального и максимального углов поворота осуществляется с помощью контактных путевых (концевых) выключателей.

При повороте на полный угол величина напряжения, подаваемая с потенциометрического датчика, меняется от 0 до примерно 5 В. Оно подается на неинвертирующий вход операционного усилителя. На его другой вход подается величина напряжения, соответствующая двоичному коду программы, заданной состоянием триггеров четырехразрядного регистра. В начальный момент, когда двигатель и его датчик находятся в исходном положении, величина выходного напряжения операционного усилителя, работающего в режиме компаратора, определяется величиной напряжения, соответствующей заданной программе. Величина выходного напряжения в этом случае отрицательна. С началом вращения электродвигателя, его редуктора и датчика угла поворота происходит постепенное возрастание напряжения на неинвертирующем входе компаратора. Через некоторое время величины напряжения на входах компаратора совпадут, что будет соответствовать определенному углу поворота вала двигателя (точнее — редуктора), заданному программой. При таком положении величина выходного напряжения станет равной нулю, и при любом незначительном дальнейшем повороте вала оно станет положительным, так как появится избыточная величина положительного напряжения на неинверсном входе. Под действием полученного сигнала сработает электромагнитное реле К1, контакт которого К171 разомкнет цепь питания двигателя. На этом закончится первый шаг программы.

Далее двигатель должен вернуть манипулятор в исходное положение, для этого осуществляется его реверсирование, т. е. вращение в противоположную сторону под действием напряжения другой полярности. Далее начинается выполнение второго этапа программы, обеспечивающего поворот манипулятора на новый угол.

Переход ко второму этапу программы осуществляется путем последовательного сдвига кода в трех четырехразрядных регистрах. Если в первом цикле программа задавалась триггерами второго регистра, то после четырех импульсов сдвига вправо она будет задаваться триггерами первого регистра. Под действием импульсов сдвига произойдет следующая смена кодов в регистрах, соединенных кольцом,— код второго переместится в третий регистр, код которого попадет в первый регистр, а код первого, как уже говорилось, будет записан во второй регистр, соединенный с компаратором.

Второй этап программы выполняется аналогично первому, после чего происходит очередная смена этапа программы, при которой величина напряжения задается кодом первого регистра.

После обработки трех этапов программа циклически повторяется, что соответствует последовательной работе робота по перемещению и расстановке грузов (спичечных коробков).

Рассмотрим схему, обеспечивающую автоматическую смену кодов программы путем подачи четырех импульсов сдвига. Прежде всего момент смены программы определяется по импульсам от путевых выключателей, когда манипулятор возвращается в исходное положение. Источником импульсов является мультивибратор, обозначенный на функциональной схеме в виде прямоугольника. Счет импульсов осуществляется трехразрядным счетчиком. Дозированная подача импульсов от мультивибратора на счетчик и выдача с него управляющих сигналов на регистры осуществляются с помощью триггера 77 и трех логических элементов И — НЕ.

Происходит это следующим образом. Под действием путевого выключателя, расположенного в начальном положении манипулятора, триггер Т1 переводится в единичное состояние. Управляющий единичный сигнал подается с него на вход 13 элемента DDI, и одновременно исчезает нулевой сигнал, подавшийся с этого же выхода триггера на вход установки счетчика в нулевое положение. В результате на вход счетчика начинают поступать импульсы от мультивибратора через элементы DD11 —DD 1.3, DD2. При этом на счетчике последовательно появляются следующие коды: ООО, 010, 011. Как только появится код 100, соответствующий четвертому импульсу, запирающий нулевой сигнал от элемента НЕ поступит на вход 1 элемента DD1.2, и подача импульсов на счетчик прекратится. Одновременно перестанут поступать импульсы сдвига на регистр. Таким образом отсчитываются нужные четыре импульса, позволяющие последовательно менять программу работы робота.