Befehlsgeräte und programmierbare Regelgeräte
Der zyklische Charakter der Produktionsprozesse vieler Mechanismen führte zur Entstehung einer besonderen Klasse von Steuergeräten, die die Ausführung des Arbeitsprogramms der ausführenden Geräte in einer bestimmten Reihenfolge sicherstellen. Solche Geräte werden Befehlsgeräte oder Befehlscontroller genannt.
Der Commander ist ein mechanisches Gerät, das periodisch auf elektrisch empfindliche Elemente einwirkt und Steuersignale erzeugt. Der Hauptteil eines solchen Geräts ist eine Welle oder Trommel, die vom Mechanismus einer Werkzeugmaschine oder eines Elektromotors in Bewegung gesetzt wird. Im ersten Fall erfolgt die Steuerung in Abhängigkeit von der Bewegung der Werkzeugmaschinenkörper und im zweiten Fall in Abhängigkeit von der Zeit.
Ein Beispiel ist ein verstellbares Nockenschaltwerk der Serie KA21, dessen schematisches Diagramm in Abb. 1 dargestellt ist. 1. Mikroschalter 5 dienen als Schaltelemente im Regler und werden mit zwei Schrauben 3 und 6 auf der Isolierschiene 2 befestigt.Schraube 3 ist eine Einstellschraube, mit ihr kann die Position des Mikroschalters relativ zum Rollenstößel 4 verändert werden.
Reis. 1. Einstellbarer Regler der Serie KA21.
Reis. 2. Nockensteuerung der Serie KA4000.
Als Verteilerelement des Reglers dient die Welle 7 mit den Nocken 1, bei denen es sich um Scheiben mit zwei beweglichen Sektoren handelt. Durch Ändern der relativen Position der Sektoren und Drehen der Nocke relativ zur Welle ist es möglich, die Dauer der Einschaltposition des Mikroschalters und den Betätigungszeitpunkt zu ändern.
Der Commander ist in einem abgedichteten Gehäuse untergebracht und in einigen Fällen mit einem Getriebe ausgestattet, das die Länge des Steuerzyklus verändert. Auf der Reglerwelle sind 3 bis 12 Nocken und die entsprechende Anzahl Mikroschalter montiert.
Steuergeräte der Serie KL21 sind für das Schalten von AC 380 V, 4 A und DC 220 V, 2,5 A ausgelegt. Die Schaltlebensdauer beträgt 1,6 Millionen Zyklen, die mechanische Lebensdauer erreicht 10 Millionen Zyklen.
Zum softwaremäßigen Schalten von Hochleistungsstromkreisen verwenden Sie Befehlsgeräte der Serie KA4000 mit sofortiger Kontakttrennung, deren Aufbau in Abb. 1 dargestellt ist. 2. Welle 1 des Reglers hat einen quadratischen Querschnitt, der die Befestigung von Steuerscheiben 2, bestehend aus zwei Hälften, ermöglicht. Die Unterlegscheiben sind mit Löchern zur Befestigung der Nocken 3 und 14 versehen, die auf beiden Seiten der Unterlegscheibe montiert sind. Das Nockengehäuse verfügt über eine längliche Nut, die eine Verschiebung relativ zum Montageloch ermöglicht. Die Welle mit Riemenscheiben und Nocken bildet eine Nockenwellentrommel, die das Programm des Befehlsgeräts bestimmt.
Das Kontaktsystem des Brückenreglers besteht aus festen Kontakten 5, die auf einer Isolierschiene 4 montiert sind, und einem beweglichen Kontaktteil 6, der mit dem Hebel 7 verbunden ist. Wenn sich die Trommel dreht, fließt der Schaltnocken 14 auf die Kontaktrolle 11 und dreht diese Hebel 7, Schließen des Kontaktsystems und Drücken der Rückstellfeder 10. Gleichzeitig überschreitet die Verriegelung 13 des Anschlaghebels 9 unter der Wirkung der Feder 12 den Vorsprung des Hebels 7 und fixiert so das Kontaktsystem in der geschlossenen Position nachdem sich die Nocke 14 dreht und keinen Kontakt mehr zur Rolle 11 hat.
Das Kontaktsystem wird durch den zweiten Nocken 3 ausgeschaltet, der sich auf der Rolle 8 bewegt, den Trennhebel 9 dreht und den Hebel 7 freigibt, der unter der Wirkung der Rückholfeder 10 sofort die Kontakte des Controllers öffnet. Dies ermöglicht das Schalten von Stromkreisen, während sich die Trommel langsam dreht.
Für komplexere Arbeitszyklen können bis zu drei Ein- und Ausschaltnocken an einer Riemenscheibe angebracht werden. Die Befehlsgeräte dieser Serie verfügen über ein eingebautes Spiral- oder Schneckengetriebe mit einem Übersetzungsverhältnis von 1:1 bis 1:36; teilweise sind sie mit einem Elektroantrieb ausgestattet. Die Anzahl der enthaltenen Stromkreise beträgt 2 bis 6. Bei einer größeren Anzahl von Stromkreisen sind zwei Trommeln in der Steuerung verbaut. Die maximale Rotationsgeschwindigkeit der Trommel beträgt bis zu 60 U/min. Elektrische Lebensdauer des Kommandanten 0,2 Millionen Zyklen, mechanische Lebensdauer 0,25 Millionen Zyklen.
Als Befehlsgerät verwenden sie häufig einen Schrittfinder, dessen Gerät in Abb. 1 dargestellt ist. 3. Das Kontaktsystem des Stufensuchers besteht aus einer Reihe fester Kontakte (Lamellen) 1, die in einem Kreis angeordnet sind. Eine bewegliche Bürste 2 gleitet entlang der Lamellen, die entlang der Achse 3 fixiert sind.Die Bürste ist über einen beweglichen Stromleiter 10 mit dem externen Stromkreis verbunden. Die schrittweise Bewegung der Bürste erfolgt durch einen Ratschenmechanismus, der aus einem Ratschenrad 5, einer Arbeitsklaue 6 und einer Sperrklaue 9 besteht. Der Ratschenmechanismus verfügt über einen elektromagnetischen Antrieb 7. Wenn ein Steuerimpuls an die Elektromagnetspule angelegt wird, wird der Anker vom Kern angezogen und dreht das Sperrrad um einen Zahn. Dadurch bewegt sich die Bürste von einer Lamelle zur anderen und schaltet im externen Stromkreis um.
Der Stepper verfügt über mehrere Reihen von Klingen und Bürsten, die auf einer Achse montiert sind. Dadurch können Sie die Anzahl der Schaltkreise erhöhen.
Reis. 3. Schritt-Suchgerät.
Die beweglichen Elemente des Schrittfinders können sich nur in eine Richtung bewegen. Daher ist die Rückkehr der Bürste in ihre ursprüngliche Position erst möglich, nachdem sie eine vollständige Umdrehung ausgeführt hat. Wenn die Anzahl der Hübe im Arbeitszyklus des Befehlsgeräts geringer ist als die Anzahl der Lamellen, ist eine beschleunigte Bewegung der Bürste in die Ausgangsposition möglich. Hierzu wird eine spezielle Lamellenreihe 4 verwendet, bei der alle Lamellen bis auf die Null-Lamellen elektrisch miteinander verbunden sind. Die umgekehrte Schaltung ist in Abb. dargestellt. 3 mit gestrichelter Linie. Es besteht aus Lamellen 4, einer elektromagnetischen Spule und ihren Hilfsschaltkontakten 8.
Bei jeder Betätigung des Elektromagneten öffnen sich die Kontakte 8 und der Rückstromkreis wird unterbrochen. Kontakte 8 schließen sich wieder usw. Lamelle öffnet sich der Rücklaufkreis und die Bürstenbewegung stoppt. Stufenkontakte sind für geringe Ströme (bis 0,2 A) ausgelegt. Schrittschaltgeräte mit Thyristorschaltern dienen zum Schalten von Stromkreisen.
Berührungslose Steuergeräte sind nach dem gleichen Prinzip wie kontaktbetätigte Steuergeräte aufgebaut. Die Steuereinheit verfügt über eine zentrale Welle mit Scheiben, auf denen Steuerelemente (Nocken, Blenden, optische Abdeckungen usw.) montiert sind. Die empfindlichen Elemente des Befehlsgeräts sind am Umfang der Scheiben am stationären Körper angebracht. Als letztes kommen induktive, fotoelektrische, kapazitive und andere Wandler zum Einsatz. Beispielsweise entsteht auf Basis des Kontaktreglers KA21 (siehe Abb. 1) ein berührungsloser Regler vom Typ KA51.
Das berührungslose Schalten erfolgt durch Generatorhubschalter, ähnlich aufgebaut wie Schalter vom Typ BVK, die anstelle von Mikroschaltern 5 eingebaut werden. Diese Schalter werden durch auf einer Welle befestigte Aluminiumsektoren 7 anstelle von Nocken 1 gesteuert.
Reis 4. Schematische Darstellung eines kontaktlosen Befehlsgeräts auf Basis von Selsyn
In Abb. 4a zeigt ein Diagramm eines hergestellten kontaktlosen Befehlsgeräts basierend auf Selsin… Die Statorwicklung von Selsyn Wc ist an das Stromnetz angeschlossen. Die an den Rotorwicklungen entstehende Spannung wird durch die Dioden V1 und V2 gleichgerichtet, durch die Kondensatoren C1 und C2 geglättet und über die Widerstände R1 und R2 der Last zugeführt. Die Drehung des Selsyn-Rotors verändert die EMK in seinen Wicklungen, was zu einer Änderung der gleichgerichteten Spannung führt. Wenn der Rotor in die entgegengesetzte Richtung gedreht wird, ändert die gleichgerichtete Spannung das Vorzeichen.
Solche Befehlsgeräte werden in automatisierten elektrischen Antriebssystemen eingesetzt, bei denen drei Befehle gegeben werden müssen: Start in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung und Stopp. Um den Elektroantrieb beim Bremsen deutlicher zu fixieren, erzeugen sie eine Totzone des Reglers.Nutzen Sie dazu die Nichtlinearität der Strom-Spannungs-Kennlinien der Dioden V3 und V4, die bei niedrigen Strömen auftritt. Das Diagramm der Änderung der Ausgangsspannung des Reglers in Abhängigkeit vom Drehwinkel des Rotors a ist in Abb. 1 dargestellt. 4, geb.