Автоматизация технологических процессов в производстве (стр. 14 из 32)

На рис. 4-6, а приведена схема бесконтактного командоаппарата, выполненного на базе сельсина. Обмотку статора сельсина W_с включают в сеть. Напряжение, возникающее на обмотках ротора, выпрямляется диодами V1 и V2, сглаживается конденсаторами С1 и С2 и через резисторы R1 и R2 подается на нагрузку. Поворот ротора сельсина изменяет ЭДС в его обмотках, что приводит к изменению выпрямленного напряжения. При повороте ротора в противоположном направлении выпрямленное напряжение меняет знак. Такие командоаппараты применяют в системах автоматизированного электропривода, где необходимо подать три команды: пуск в прямом и обратном направлении и остановка.

Для более четкой фиксации электропривода при остановке создают зону нечувствительности командоаппарата. Для этого используют нелинейность вольт-амперной характеристики диодов V3 и V4, которая возникает при малых токах. График изменения выходного напряжения командоаппарата в функции угла поворота ротора α приведен на рис. 4.6, б.

4.6 Путевые выключатели

Путевые выключатели предназначены для получения управляющих сигналов в определенных точках пути перемещающегося органа станка или какого-либо вспомогательного устройства. Путевой выключатель состоит из коммутирующего устройства, вырабатывающего управляющий импульс при механическом воздействии, и приводного элемента, который передает движение от управляющего упора станка на коммутирующий элемент. В некоторых конструкциях приводной элемент может отсутствовать, и тогда упор непосредственно взаимодействует с коммутирующим устройством.

В зависимости от типа коммутирующего устройства различают контактные и бесконтактные путевые выключатели. В контактных путевых выключателях коммутация электрических

Рис. 4-7

цепей осуществляется контактным способом. Это наиболее простой тип позиционных аппаратов, имеющий широкое распространение на практике.

По принципу действия контактные путевые выключатели разделяются на три группы. В простейших выключателях прямого действия время срабатывания и контактное нажатие зависят от положения и скорости управляющего упора и приводного элемента переключателя. Такие выключатели используют только при скорости перемещения узлов станка выше 0,6 м/мин. В выключателях полумгновенного действия положение управляющего упора определяет только величину контактного нажатия, а скорость срабатывания остается неизменной. Это позволяет использовать их при скоростях перемещения выше 0,3 м/мин. В самых совершенных выключателях мгновенного действия и скорость срабатывания и контактное нажатие не зависят от положения управляющего упора. Такие выключатели обеспечивают качественную коммутацию электрических цепей при очень малых скоростях — до 0,01 м/мин.

Работа подвижных частей путевого выключателя прямого действия серии ВПК2000 показана на рис. 4-7, а. Коммутирующее устройство выключателя состоит из пластмассового штока 1, на котором расположены два контакта мостикового типа, образующих размыкающие 2 и замыкающие 3 контактные пары. В пазу штока между двумя мостиковыми контактами находится цилиндрическая пружина 5, создающая контактное нажатие. Вторая пружина 4 установлена между штоком и корпусом путевого выключателя и предназначена для самовозврата коммутирующего устройства в начальное положение после прекращения действия управляющего упора. Управляющий упор 6, расположенный на движущемся элементе станка, перемещает толкатель 8 с роликом 7 на величину прямого хода в положение прямого срабатывания, при котором происходит замыкание контактов 3 выключателя (рис. 4-7, б). Однако в этом положении контактное нажатие мало и требуется еще некоторый дополнительный ход Б для того, чтобы сжать пружину 4 и обеспечить номинальное контактное нажатие (рис. 4-7, в). Величина дополнительного хода должна быть не менее 3—5 мм. Сумма ходов А и Б дает полный ход приводного элемента В, который должен быть обеспечен перемещающимся упором.

Описанный путевой выключатель имеет погрешность срабатывания ∆₁≤ ±0,05 мм. Эта погрешность определяется по перемещению приводного элемента и должна быть пересчитана к погрешности позиционирования ∆₂ узла станка по формуле ∆₂ = ∆₁/tg α, где α — угол набегания упора. Величина угла а зависит от скорости движения упора и обычно составляет 40° при скорости, меньшей 15 м/мин, и 20° при большей скорости. После прохода управляющего упора пружина 4 возвращает контактную систему в начальное положение.

Ролик приводного элемента скользит по задней поверхности упора, расположенной под углом сбегания β к направлению движения. Сначала выбирается провал нижней замыкающей контактной пары. После того как шток переместится на величину обратного хода Г, в положении обратного срабатывания замкнутся размыкающие контакты 2. Затем шток переместится на величину дополнительного обратного хода, и путевой выключатель возвратится в начальное положение.

Разность положений прямого и обратного срабатывания, измеренная по перемещению приводного элемента, определяет дифференциал хода путевого выключателя.

Для определения угла сбегания β и погрешности позиционирования при обратном ходе штока существуют те же нормы, что и при прямом ходе штока.

Важно отметить, что такты работы замыкающих и размыкающих контактов смещены во времени. Размыкающие контакты размыкаются несколько раньше, а замыкаются позже, чем замыкаются и размыкаются замыкающие контакты. Такой порядок работы контактов называют прямым. Если угол α=β, то смещение управляющих команд по пути будет одинаковым.

Одно и то же коммутирующее устройство в пределах серии путевых выключателей может соединяться с

Рис. 4-8

различными приводными элементами, образуя несколько исполнений. Наиболее употребительные приводные элементы показаны на рис. 4-8.

Путевые выключатели с приводным элементом в виде толкателя (рис. 4-8, а) используют для работы с толкающим упором, направленные движения которого совпадает с направлением движения привода.

Во избежание поломки выключателя ход упора не должен превышать допустимого хода толкателя. Если это условие невыполнимо, то между упором и толкателем должна быть введена упругая механическая связь. При перемещении управляющего упора под углом к направлению движения приводного элемента используют толкатель с роликом или рычаг с роликом (рис. 4-8, б, в).

4.7 Путевой выключатель мгновенного действия и микровыключатели

Медленное включение и отключение контактов может привести к появлению ложных сигналов, поступающих в схему управления. Кроме того, при медленном отключении возможно появление электрической дуги, повышающей износ контактов. На рис. 4-9 показан путевой выключатель мгновенного действия серии

Рис. 4-9

ВК200, в котором эти недостатки в значительной мере устранены. Путевой выключатель серии ВК200 имеет металлический корпус 4. Неподвижные контакты 12 установлены на колодках, изолированных от корпуса. Подвижные контакты 13 расположены на пластмассовом рычаге 11. Рычаг может поворачиваться на оси 10. На той же оси расположена Т-образная планка 6. Приводной элемент выключателя (рычаг 2 с роликом 1) передает движение поводку 3 с шариком 8, поджатым пружиной 9.

Когда упор поворачивает рычаг 2, поводок 3, перемещаясь, нажимает на одну из собачек 7, освобождая тем самым планку 6.

В результате этого под действием пружины 9 планка с осью 10 поворачивается, что приводит к быстрому перемещению подвижных контактов 13 и мгновенному срабатыванию путевого выключателя. Подвижная система возвращается в начальное положение пружиной 5.

Контакты выключателя могут коммутировать ток 6 А при напряжении переменного тока до 500 В и постоянного тока до 220 В. Механическая износостойкость путевого выключателя 5 млн. циклов включений-отключений.

Широкое применение в промышленности находят микровыключатели, имеющие высокую надежность, но обладающие меньшими коммутационными возможностями по сравнению с путевыми выключателями нормального исполнения. На рис. 4.10, а изображена конструкция микровыключателя серии МП6000. В пластмассовом корпусе 1 расположены неподвижные контакты 8 и 9, закрепленные на металлических втулках 7 и 10. Подвижный контакт 5 рычажного типа выполнен в виде плоской пружины с двумя продольными прорезями. Пружина закреплена на втулке 2, а ее крайние части упираются в вилку 5; изгибаясь, они и образуют устройство мгновенного переключения. Приводной элемент микровыключателя состоит из толкателя 4, который проходит в отверстие в крышке корпуса 6, соединенной с корпусом штифтом 11. Нижняя часть толкателя имеет ^пластмассовую шайбу со сферической поверхностью. Под воздействием упора толкатель нажимает на среднюю часть плоской пружины 5, которая в положении прямого срабатывания мгновенно переходит в другое положение устойчивого равновесия, переключая контакты микровыключателя.

Внешние соединения микровыключателя осуществляются через клеммы 12.

Микровыключатели коммутируют переменный ток до 2,5 А при напряжении 380 В. Рабочий ход микровыключателя равен 0,2 мм, дополнительный ход — 0,1 мм. Усилие при прямом ходе составляет (4—6) Н. На рис. 4.10, б показана схема микровыключателя типа ВП61, имеющего контакты 4 мостикового типа с двойным разрывом цепи. Это позволяет при малых габаритных размерах микровыключателя коммутировать переменный ток 6 А. Микровыключатель состоит из корпуса 1, контактных стоек 2 с неподвижными контактами и пластмассового толкателя 3. Мостиковый контакт выполнен в виде хлопающей пружины, имеющей два устойчивых положения. При перемещении толкателя пружина выщелкивает и производит мгновенное переключение контактов. Возврат в начальное положение осуществляется пружиной 5.