Оптимизация величины технологического зазора и его регулирование посредством следящей системы при автоматизированном гравировании изображений

УДК 531.8 Н.Н. Стефанова

ОПТИМИЗАЦИЯ ВЕЛИЧИНЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ЗАЗОРА И ЕГО РЕГУЛИРОВАНИЕ ПОСРЕДСТВОМ СЛЕДЯЩЕЙ СИСТЕМЫ ПРИ АВТОМАТИЗИРОВАННОМ ГРАВИРОВАНИИ ИЗОБРАЖЕНИЙ

Семинар № 24

В настоящее время применяется растровое гравирование при стабилизированной величине технологического зазора путём регулирования конечной скорости якоря посредством задания амплитуды и длительности импульса напряжения (тока). [1]. Такое решение имеет положительную и отрицательную стороны.

Положительной стороной является исключение непрерывной работы механизма подъёма - опускания растровой головки. Работа механизма ограничивается лишь стабилизацией технологического зазора, т.е. небольшими и редкими перемещениями.

Отрицательной стороной является ограниченность диапазона действия этого метода. Действительно, в этом случае регулирование энергии удара осуществляется величиной импульса тока (напряжения). Его наименьшее значение ограничивается нелинейностью нижней части кривой намагничивания, а наибольшее - наряду с нелинейностью верхней части кривой намагничивания, ограничениями по плотности тока в катушке ЭМП.

Кроме того, как показывают дальнейшие исследования, в этом случае нарушен критерий оптимальности -минимальное электромагнитное усилие (т.е. ток в катушке) для создания заданной скорости якоря электромеханического преобразователя.

Решением этой задачи является регулирования скорости якоря при регулируемом технологическом зазоре

• путём задания амплитуды и длительности импульса напряжения;

• путём задания необходимого пути разгона якоря (регулируемого технологического зазора).

Рассмотрим метод решения этой задачи, а затем её техническую реализацию.

На рисунке показаны номограммы для определения оптимального пути перемещения долбяка (технологического зазора Дн) с определением амплитуд и длительностей импульса силы. Диапазон конечных скоростей долбяка при гравировании, обеспечивающих необходимую кинетическую энергию, получается из переходных Уя т1п ... Уя т1п = 0,048...0,21 м/с - это конечные скорости прохода технологического зазора). Если длительность импульса силы ~ 0,02 с и период повторения ~0,06 с, то это соответствует случаю рассмотренному на рис. 2.20, при котором соблюдены все необходимые временные соотношения.

1. По номограмме рис. 1.1, отражающей перемещение колебательного звена (долбяка с пружинной подвеской) [2] найдём оптимальное значение времени прохода технологического зазора (в нашем случае 1опт = 0,016 с).

V м/с ^

0.44

Л

=

КС

Ч

С

с

о*

не

«£

с

щ

=

V

и

а

с

іі

0.4

0.35

0.31

0.26

0,21 м/с 0.22 0.18 0.13 0.088

0.044 0,048 м/с

Г = 140 Н

Г = 10 Н

Г = « 0 Н

, • \ Г = 70 Н

Г = 60 Н

К' V Г = 20 Н

Иг 1 ш 9  >а  1  ' * 4 * -

•

і, с

г, м 0

0.005

0 0.01 I 0.02 0.03 0.041 0.051 0.061 0.071 0.081 0.09 1 0.1

ОпТимальное время разгона якоря - долбяка 0,016 с

2)

С

(3

м

И Ц

а ==

8 Б

«ІЗ

Ч

С

X

щ

и

н

0

0.0045

0.004

0.0035

0.003

2,5

0.0025

0.002

0.0015

0.001 0,57 і

5 5Ґ4~ 0

/

/

мм

_ і

. “

— 0 у1 "

м <•-  * _ ш і   “ «і в. -

Г-."   " 1 Гі£ ,  Р-   . —  р  ш і—ш і

Г = «0 Н

Г = 70 Н Г = 60 Н Г = 50 Н

Г = 40 Н Г = 30 Н

Г

0 0.0018 0.0036 0.0054 0.0072 0.009 0.0108 0.0126 0.014400162 0.018

( і ) ' іальное время р; - долбяка 0,016

20 Н

Диапазон

усилий,

прикладываемых к якорю

Оптимальное якоря

азгона

с

Рис. 1. Номограммы скорости и пути перемещения долбяка для определения технологического зазора, амплитуд и длительностей импульса силы

0

Для кривых скоростей якоря с долбяком и для заданного диапазона скоростей (в нашем случае Уя т;п ...Уя тт = 0,21 0,048 м/с) определим необходимый диапазон амплитуд усилий (в нашем случае Р = 80...20Н), при этом длительность импульса силы равна оптимальному значению времени в нашем случае 1опт = 0,016 с)..

2. По номограмме рис. 1.2 для выбранного оптимального времени прохода технологического зазора и области амплитуд усилий найдём область

1. Миков И.Н. Развитие теории, разработка технологии растрового динамического копирования изображений и создание гравировальных станков с ЧПУ, Диссертации на соискание учёной степени д.т.н. М.: ОАО « ЭНИМС », 2004.

значений технологического зазора, в нашем случае Д = 0,57.2,5 мм.

Таким образом, система управления решает следующее:

• по глубине внедрения долбяка определяет необходимую энергию (по переходным характеристикам);

• затем вычисляет скорость дол-бяка;

• затем определяет амплитуду и длительность импульса напряжения;

• затем определяет оптимальный технологический зазор.

-------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

2. Красовский А.А., Поспелов Г. С. Основы автоматики и технической кибернетики. М.,Д.: Госэнергоиздат, 1962. - 600 с.

— Коротко об авторах-----------------------------------------------------------------

Стефанова Неля Николова - научный сотрудник Софийского горно-геологического университета Св. Иван Рилски, соискатель МГГУ, г. София, Болгария.

Доклад рекомендован к опубликованию семинаром № 24 симпозиума «Неделя горняка-2007». Рецензент д-р техн. наук, проф. В.И. Морозов.

---------------------------------- ДИССЕРТАЦИИ

ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ

Автор Название работы Специальность Ученая степень

КУЗБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

СЕМЫКИНА Ирина Юрьевна Снижение динамических нагрузок в электроприводах карьерных экскаваторов 05.09.03 к.т.н.