Механизм сервопривода

 исполнительные механизмы

Увеличение угла отклонения сервомеханизма до 180 градусов

Обычные сервомеханизмы обеспечивают угол отклонения качалки на 120 градусов (+-60) или даже меньше того. Для управления шасси или поворотом видеокамеры или в некоторых иных случаях требуется отклонение качалки на больший угол. Данная задача может быть решена следующими способами:

А) Приобрести специализированный сервомеханизм с отклонением качалки на 180 градусов.

Б) Приобрести цифровой и программируемый сервомеханизм с возможностью отклонения на 180 градусов, а так же программатор к нему.

В) Изменение управляющего сигнала дополнительным электронным блоком. Многие сервомеханизмы могут отклоняться на 180 градусов и даже более, но для этого длительность управляющего электрического импульса должна быть расширена со стандартного интервала 1000-2000 микросекунд до 600-2400 микросекунд.

Г) Установка двух дополнительных электрических сопротивлений в сервомеханизм.

Порядок установки дополнительных сопротивлений.

Возьмите сервомеханизм (аналоговый или цифровой – не имеет значения) и, не подключая его к приемнику, вращайте рукой качалку. Необходимо убедится, что требуемая величина отклонения механически возможна. Далее снимите нижнюю крышку сервомеханизма. Электронная схема внутри подключена к двигателю и потенциометру. От потенциометра идут три провода – два по бокам и один по середине. Провода идущие от боковых контактов надо перерезать. Чтобы сервомеханизм, обеспечивавший отклонение на 120 градусов, стал вращаться на 180 градусов, необходимо между разрезанными концами проводов установить сопротивления, равные 25% от значения сопротивления потенциометра. Если значение сопротивления потенциометра на нем не указано, то его можно померить, подключив тестер к двум отрезанным проводам. Обычно в сервомеханизмах устанавливаются потенциометры на 5 или на 10 кОм. Если установить не постоянные резисторы, а миниатюрные потенциометры, то крайние положения качалки можно будет регулировать. Так же можно установить постоянные резисторы, сопротивление каждого их которых будет примерно 30-35% от значения сопротивления потенциометра серво. В этом случае серво будет упираться в механический ограничитель и необходимо будет ограничить движение серво в меню пульта управления.

На изображении стандартный сервомеханизм из комплекта аппаратуры Spectrum. Сопротивление потенциометра – 5 кОм, дополнительно установлены два потенциометра по 2,5 кОм, максимальное отклонение составляет около 200 градусов (+-100).

7.7. Сервоприводы

Изучая в предыдущих разделах различные типы приводов, мы не рассматривали подробно проблему их управляемости. Между тем управляемость приводов является важнейшим качеством, без которого программируемое и целенаправленное функционирование манипуляторов роботов было бы практически невозможным.

Все известные методы автоматического, управления действиями манипуляторов в той или иной мере используют принцип позиционного или силомоментного управления. Силовое управление пока не нашло широкого применения, хотя находится в центре внимания исследователей и разработчиков, поскольку позволяет существенно расширить возможности роботов, придать им элементы адаптивности. Широко используемый в настоящее время позиционный принцип управления исполнительными механизмами роботов связан с использованием так называемых сервомеханизмов.

Принципы построения приводов с сервомеханизмами повсеместно используются для автоматического управления движением различных механизмов и машин, а само слово "серво" (от лат. servus) означает вспомогательный, зависимый и т.п. Этот термин введен для обозначения различных устройств, способных перемещаться в строгом соответствии с поступающими извне командами. Впервые сервомеханизм был создан еще Джеймсом Уаттом в 1788 г. и представлял собой устройство, предназначенное для управления работой паровой машины с использованием центробежного регулятора скорости.

В соответствии с японским промышленным стандартом JIS сервомеханизм - это "система автоматического управления, в которой входной управляющий сигнал преобразуется в механическое линейное или угловое перемещение управляемого объекта". Сервоприводом будем называть такой привод, в котором для автоматического управления используют те или иные сервомеханизмы. Для сервоприводов, применяемых в исполнительных системах роботов, объектом управления чаще всего является позиция звеньев манипулятора (позиционный принцип управления), а также их ориентация. Значительно реже к числу объектов управления относятся скорость перемещения звеньев манипулятора и усилие, прикладываемое манипулятором к внешним объектам. Однако в этих случаях управление осуществляется косвенно, через изменение позиций звеньев. Следовательно, основным базовым объектом управления для систем управления роботами являются позиции звеньев манипулятора.

Сервомеханизмы в приводах исполнительных систем роботов реализуют один из видов автоматического управления, в результате которого совершается перемещение требуемого звена манипуляционной системы робота точно в заданное положение, при этом мощность выходного сигнала, непосредственно воздействующег^Г^а исполнительный механизм, как правило, во много раз превышает мощность входного управляющего воздействия, для чего требуется подведение извне дополнительной энергии. В качестве устройств, воспринимающих эту энергию и вырабатывающих усиленное выходное воздействие, применяют те или иные двигатели, чаще всего - электродвигатели, гидроцилиндры и гидродвигатели. Тем более, что большинство из них, отличаясь хорошей управляемостью, сами по себе обладают свойствами сервомеханизмов (сервомоторы).

Принцип функционирования сервопривода. Устройство управления в соответствии с программой вырабатывает входной сигнал, определяющий, например, требуемый угол поворота звена манипулятора 8. и направляет в сервомеханизм, где с помощью потока энергии, поступающего от двигателя, сигнал многократно усиливается, формируется в виде выходного значения требуемого угла поворота звена 0', равного или близкого к заданному (0' = 0) и передается в виде силового воздействия непосредственно управляемому механизму.

Достижение требуемого выходного воздействия в сервоприводах может осуществляться по-разному. Как упоминалось выше, по типу управления все приводные механизмы можно разделить на разомкнутые (с открытым контуром управления) и замкнутые (с закрытым контуром управления). В системах первого типа управляющий сигнал задает требуемое положение управляемого механизма, а сервопривод вырабатывает воздействие, обеспечивающее его реальное перемещение в заданное положение. В замкнутых сервосистемах, помимо управляющего сигнала, на вход в процессе функционирования передается информация о текущем значении выходного воздействия (обратная связь), осуществляется сопоставление сигналов, а результирующее воздействие через устройство управления поступает на вход исполнительного механизма Такие сервосистемы принято называть двухсторонними в отличие от систем первого типа, называемых односторонними.

Разомкнутые системы управления приводами проще в реализации и значительно дешевле. Более сложные и дорогие - замкнутые двухсторонние сервосистемы обладают такими преимуществами, как высокая точность управления, быстрая реакция на внешнее управляющее воздействие, а также высокая помехоустойчивость. Замкнутые системы автоматического управления приводами широко применяются в робототехнике и продолжают совершенствоваться в связи с созданием адаптивных и "интеллектуальных" роботов.

Использование выходного воздействия в качестве обратной связи можно осуществлять различными способами. В наиболее простом и даже примитивном виде функции обратной связи может выполнять непосредственно человек-оператор, наблюдающий во время работы за движением рабочего органа манипулятора ( 7.19, а). Оператор 1, воздействуя на рычаг пульта управления 2, направляет входной сигнал 3 в приводной сервомеханизм робота 4. Преобразованный и усиленный сигнал обеспечивает требуемое движение выходного звена - рабочего органа 5. Наблюдаемое оператором перемещение рабочего органа в виде зрительной обратной связи 6 позволяет вносить необходимые коррективы в процесс функционирования исполнительного механизма

Однако точность и стабильность человеческого глазомера недостаточны, поэтому в более совершенном виде выходное воздействие преобразуют в какую-либо легко измеряемую величину, например, в напряжение электрического тока, путем установки на движущийся элемент выходного звена потенциометра ( 7.19,6). В этом случае, благодаря преобразованию выходного воздействия в напряжение, оказалось возможны^ вывести человека из контура управления, заменив его устройством программного управления (компьютером) 7. Теперь формируемый компьютером входной сигнал 8 в форме задающего напряжения V поступает в приводной сервомеханизм 9 модуля движения робота, где формируется усиленное воздействие, обеспечивающее непосредственное перемещение исполнительного органа, в данном случае поворот "руки" 10 на требуемый угол ф. Благодаря установке потенциометра 11, входное движение преобразуется в адекватный сигнал обратной связи 12 в форме электрического напряжения V2, поступающего на вход управляющего устройства для сопоставления с задающим напряжением и выработки корректирующего управляющего воздействия.

В реальных сервосистемах современных роботов величина управляющего сигнала, необходимая для выполнения, например, поворота "руки" робота на угол ф, рассчитывается компьютером, который как бы выносится из контура собственно сервопривода, что делает систему более простой и дешевой. Сигнал обратной связи также поступает в компьютер, который по его величине может вычислить действительное значение угла поворота "руки" манипулятора и сравнить с заданной величиной. Таким образом обеспечивается высокая точность управления.

Классификация сервоприводов осуществляется по ряду признаков.

По типу исполнительных устройств сервоприводы подразделяются на электрические, гидравлические и пневматические. Поскольку в современных конструкциях гидравлических сервоприводов обычно используются также и электрические, такие сервоприводы часто называют электрогидравлическими.

По способу обработки информации различают аналоговые и цифровые сервоприводы в зависимости от того, в аналоговой или цифровой форме осуществляется обработка входных сигналов и управляющей информации.

При создании современных наиболее совершенных моделей промышленных роботов предпочтение все чаще отдается электрическим сервосистемам, которые, хотя и уступают гидравлическим по мощности выходного воздействия, но обладают такими важными преимуществами, как простота конструкции, высокая надежность, низкий уровень шума, сравнительно малая стоимость, а также отсутствие загрязнения рабочих помещений. Исполнительными элементами электрических сервоприводов служат, как правило, электродвигатели постоянного тока, обладающие хорошей управляемостью и позволяющие сравнительно легко достичь высокой точности работы сервосистемы.

структурная схема электрической сервосистемы управления приводом манипулятора Величина 9 х, задаваемая на входе в качестве требуемого угла поворота плеча манипулятора, преобразованная в соответствующее по величине электрическое напряжение Vj, измеряемое входным потенциометром 1, подается в сервоусилитель 2, являющийся внешним контуром двигателя (сервомотора) постоянного тока Усиленный сигнал поступает в сервомотор 3 постоянного тока, формирующий соответствующее выходное механическое воздействие, которое через редуктор 4 поворачивает плечо 5 манипулятора на угол 02, близкий по величине к заданному (02 s 01). Благодаря выходному потенциометру 6, в процессе движения выходного звена формируется сигнал обратной связи, поступающий к сервоусилителю в виде электрического напряжения V2, соответствующего по знаку и величине реальному углу поворота "плеча" манипулятора 02. Разность напряжений е = - V2 в усиленном виде подается в обмотки сервомотора, обеспечивая соответствующую корректировку скорости его вращения. Таким образом, текущее значение угла поворота плеча манипулятора 0 2 достаточно быстро становится практически равным целевому значению 9 г, заданному на входе.

Исходный сигнал поступает на вход сервопривода от управляющего устройства (компьютера), вынесенного непосредственно из контура управления приводом. Во многих случаях в электрических сервосистемах обратная позиционная связь (например, по углу поворота) подается на вход компьютера, а на сервоусилитель поступает дополнительный сигнал по скорости вращения выходного звена в виде электрического напряжения от тахогенератора, установленного на' выходе. Система с такой двойной обратной связью обеспечивала болве плавное приближение исполнительного звена к заданной позиции, и получила название системы с мягким, или плавным управлением. В отличие от нее система с одним контуром позиционной обратной связи носит название жесткого управления.

Смотрите также:

 исполнительные механизмы

Конструктивно преобразователи частоты, сервоприводы и устройства главного пуска и реверса, - они являются электронными блоками управления.

По конструктивному исполнению системы управления бывают непосредственного действия и с усилителем (сервоприводом ).

Сервопривод 3 автоматически поднимает наполнительный клапан, обеспечивая возврат жидкости из рабочего цилиндра в наполнительный бак при обратном ходе поперечины.

чать вручную или с помощью сервопривода. Муфты сцепления без. сервопривода применяют на легких тракторах с двигателем мощ.

Схема действия сервопривода управления прессом усилием 120 МН. При повороте рукоятки управления 1 смещается золотник управления 2.

Управляются с помощью сервопривода. с которым соединяется рычаг, закрепленный на штоке крана. Задвижки дроссельные и регулирующие шиберные.

Клапан состоит из собственного наполнительного клапана 2 и сервопривода 3 для его подъема, подключаемого к линии возвратных цилиндров.

Неавтоматизированные системы могут быть непосредственного действия или с усилителями (с сервоприводом ). В первом случае оператор управляет только за счет своей мускульной.

. причем самым слабым является 1,9-литровый турбодизель мощностью 64 л.с. Мягкий верх имеет сервопривод.

клапана, золотника сервопривода импульсного клапана, манометра 16, золотника управления выталкивателем, манометра низкого давления.

Большая Энциклопедия Нефти Газа

Одежда делает человека. Голые люди имеют малое или вообще нулевое влияние на общество. (Марк Твен).

Гидравлический исполнительный механизм

Страница 1

Гидравлические исполнительные механизмы ( типа СПГП, ГИМ и др.) представляют собой поршневые сервомоторы с кривошипным механизмом. В пневматических исполнительных механизмах мембранного типа ( например, МИМР) мембрана соединена непосредственно с регулирующим дросселем или клапаном, изменяющими подачу воздуха или газа в топливных печах.

Гидравлические исполнительные механизмы ( сервоприводы) выпускаются двух типов: проходные СПГП с поступательным движением штока и кривошипные СПГК с поворотным рычагом. Каждый тип сервопривода имеет несколько модификаций. VI 1.23 приведены конструкции, габаритные и установочные размеры проходных и кривошипных исполнительных механизмов. Принцип их работы понятен из чертежа. Минимальное время хода поршня нена-груженных исполнительных механизмов при работе с усилителями УОКГ составляет 15 - - 35 сек, с усилителями УДКГ - 5 - - 15 сек. Увеличение времени хода соответствует увеличению диаметра поршня исполнительного механизма.

Гидравлический исполнительный механизм 11 этого регулятора управляет регулирующим дросселем 12 на воздухопроводе. С повышением давления газа в коллекторе 5, давление командного воздуха уменьшается и количество воздуха, поступающего под газогенераторы, а также производительность последних снижаются. При падении давления газа в коллекторе давление командного воздуха повышается; возрастает количество воздуха, поступающего под газогенераторы, следовательно, повышается напряженность газификации.

Гидравлические исполнительные механизмы обычно выполняются поршневыми или шестеренчатыми. Поршневые исполнительные механизмы выполняются однопоршневыми и многопоршневыми. Однопоршневые механизмы, в свою очередь, разделяются на механизмы одностороннего и двустороннего действия с поступательным и вращательным движением. Принцип действия поршневых исполнительных механизмов основан на том, что создаваемая разность усилий, действующих с двух сторон на поршень, вызывает соответствующее перемещение поршня.

Гидравлические исполнительные механизмы обычно выполняются поршневыми или шестеренчатыми. Поршневые исполнительные механизмы выполняются однопоршневыми и многопоршневыми. Однопорпшевые механизмы, в свою очередь, разделяются на механизмы одностороннего и двустороннего действия с поступательным и вращательным движением.

Гидравлические исполнительные механизмы. а) поршневой без регулирующего органа; б) поршневой с кривошипной передачей; в) поршневой с вращательным движением поршня двустороннего действия без регулирующего органа.

Гидравлические исполнительные механизмы устанавливают ниже струйного реле, чтобы масло не вытекало из системы в случае прекращения работы регулятора. В отдельных случаях исполнительные механизмы могут быть установлены выше струйного реле, но при этом наивысшая точка соединительных маслопроводов должна быть расположена выше исполнительных механизмов и в ней следует установить кран для выпуска воздуха.

Гидравлические исполнительные механизмы устанавливают на металлоконструкциях, площадках, кронштейнах пли других жестких основаниях.

Гидравлические исполнительные механизмы устанавливают ниже струйного реле для того, чтобы масло не вытекало из системы в случае прекращения работы регулятора. В отдельных случаях исполнительные механизмы могут быть установлены выше, чем струйное реле, но при этом наивысшая точка соединительных маслопроводов должна быть расположена выше исполнительных механизмов и в ней следует установить кран для выпуска воздуха.

Пример установки мембранного пневматичесокого исполнительного механизма.

Схема силь-фонного пневматического исполнительного механизма с наружной подачей давления сжатого воздуха в рабочую полость.| Номограмма долговечности однослойных полутомпаковых сильфонов.

Гидравлические исполнительные механизмы применяются в комплекте с гидравлическим струйным регулятором.

Гидравлические исполнительные механизмы являются необходимыми звеньями в электрогидравлических сервомеханизмах, предназначенных для систем автоматического управления.

Теги: 

Рекомендуем также прочитать

ДВИГАТЕЛИ АСИНХРОННЫЕ типа А2К ДЛЯ ОППОЗИТНЫХ КОМПРЕССОРОВ Общие сведения
ВНИМАНИЕ! Вы используете устаревший браузер Opera 10.0 Данный сайт построен на передовых, современных технологиях и не поддерживает устаревшие версии браузеров.
Асинхронные электродвигатели SIEMENS Общепромышленные электродвигатели SIEMENS в алюминиевом корпусе Мощность от 0,09 до 45 кВт
Модель удалила себе 6 ребер
Червячный мотор редуктор. Купить червячные мотор редукторы у «ПРОМПРИВОД ТК»