CS213426B1 - Zařízení pro měření a vyhodnocování rychlesti úběru materiálu při obrábění - Google Patents

Abstract

Účelem vynálezu je měření a vyhodnoceváňí rychlosti úběru materiálu při ebrábění, ze jména při broušení. Účelu se dosahuje zaří zením, umožňujícím provádět měření a vyhod nocování rychlosti úběru materiálu během celého pracovního cyklu, protože je podstat ně zkráceno zahlcení při rychlém vzestupu signálu na začátku pracovního cyklu. Také je možno zachytit hodnotu rychlosti úběru v kritickém bodě pracovního cyklu,' např. na konci hrubování. Umožněno je také vymezení pracovní oblasti. Zařízeni umožňuje i zavedení vazby mezi zaznamenanou kritickou hodnotou velikosti úběru a kontrolovanou minimální hodnotou tak, že celé vyhodnocení je pomě rové. Dosahuje se maximálně možné efektiv nosti ve vymezení pracovní oblasti.

Description

Vynález se týká zařízení pra měření a vyhodnocování rychlosti úběru při obrábění, zejména při broušeni.

Jedním z důležitých komponentů adaptivních syetémú pro řízení obráběcích strojů je zařízení, které z průběhu rozměru obrobku stanoveném systémem aktivní kontroly vyhodnocuje okamžitou rychlost úběru materiálu.

Základní postup při řešení plyne z definičního vztahu rychlosti, která je derivací signálu odpovídajícímu rozměru. Frekvenční spektrum signálu přicházející de adaptivního systému ze systému aktivní kontroly není ele pro uvedený způsob zpracování příliš vhodné. Vzhledem k relativně malým rychlostem úběru materiálu, zvláště “při broušení, jsou složky, “odpovídající rychlostem úběru značně převýšeny složkami odpovídajícími fluktuaci rozměru. Z toho plyne jednak nutnost užít k derivováni obvody s relstivně velkými derivačními časovými konstantami a jednak nutnost předřadit před tyto derivační obvody filtry potlačující nežádoucí složky signálu, které musí mít opět relativně velké časové konstanty.

Známé obvody s výše uvedenou strukturou mají ale některé vlastnosti, které zcela vylučují jejich použití pro vyhodnocování rychlosti úběru materiálu, zvláště rychlosti úběru při broušení. řrůběch signálu odpovídající rozměru obrobku má specifický průběh zhruba trojúhelníkového tvaru s rychlým vzestupem na začátku pracovního cyklu. Pak následuje průběh se zhruba konstantní rychlostí, který odpovídá hrubovací části pracovního .cyklu..Na něj.navazuje oblast charakteriaovaná přibližně exponenciálním poklesem rychl-osti, -která -odpevfdáv.yjiskřovací části pracovního cyklu. Závěr pracovního cyklu je charaktéřiseván opět konstantní rychlostí úběru, která &e ale vždy podstatně nižší než v hrubové části. Po ukončení pracovního cyklu obsahuje signál odpovídající rozměru rychlý pokles, který je dán oddálením snímacích čidel systému sktivní kontroly od měřeného povrchu při výměně obrobku.

Signál s tímto průběhem způsobí ne začátku každého pracovního cyklu u známých obvodů zahlcení jak vlastního derivačního odvodu, tak i předřazeného filtru na debu srovnatelnou s dobou pracovního cyklu. Po tuto dobu je zařízení pro měření a vyhodnocování rychlosti úběru materiálu vyřazeno z činnosti a následně je tím vážně ohrožena i činnost celého adaptivního systému.

Jsou známa i zařízení, kde jsou potlačeny nežádoucí “vltíátnesti velkých časových konstant jak filtru, tek i derivačního obvodu, ale tato zařízení jsou schopna vyhodnocovat rychlost úběru jen v závěru pracovního cyklu, protože jejich výhodné vlastnosti jsou svázány se -zúžením pásma proporcionality.

Výše uvedená vlsstnost plné vyhovuje při konstrukci jednoduchých variant adaptivních systémů, ale pro náročnější varianty, které ke své činnosti využívají vyhodnocení rychlosti úběru materiálu již v hrubovací fázi pracovního cyklu, jsou tato zařízení nepoužitelná.

Uvedené nedostatky odstraňuje zařízení pro meření a vyhodnocování rychlosti úběru materiálu při obrábění, zejména při broušení, sestávející ze zesilovačů, spínačů, komparátorů a RC členu. Jeho pédstata spočívá v tom, že vstupní svorka je spojena jednak s příbým vstupem RC členu a jednak s jednou svorkou vstupního otvoru, přáčemž druhá svorka tohoto odporu je spojena do společného uzlu s první svorkou výstupního odporu a anodou diody. Katoda diody je napojena spolu s výstupem RU členu na vstup filtračního zesilovače, jehož výetup je připejen jednak na druhou svorku výstupního odporu, jednak na zpětný vstup RC členu a jednak na jednu

213 428 svorku tlumicího odporu, jehož druhá svorka je spojena s první svorkou derivačního kondensátoru, který je svou druhou svorkou napojen na vstup derivačního zesilovače, kam je též zapojena jedna svarka derivačního odporu a nulovacího spínače. Druhá svorka derivačního odporu i nulevacíhe spínače jsou připojeny na výstup derivačního zesilovače, který je nevíc spojen s jednou svorkou zadávacího odporu, se signálovým vstupem prvního kemparátoru, s měřícím vstupem druhého komparátoru á s výstupní svorkou, “eferenční vstup prvního komparátoru je vyveden na referenční svorku a vztažný vstup druhého komparátoru je vyveden na minimální svorku a druhá svorka zadávacího odporu je propojena do společného uzlu s první svorkou vybíjecího odporu 8 s první svorkou vzorkovacího spínače, jehož druhá svorka je spolu s první svorkou paměťového kondensátoru napojena na vstup paměťového zesilovače, který je svým výstupem připojen jednak na druhou svorku paměťového kondensátoru a na druhou svorku vybíjecího odporu a jednak na paměťovou svorku', když mezi tím jsou výstupy prvního komparátoru a druhého kemparátoru po řadě spojeny s prvním vstupem a druhým vstupem součtového členu, jehož výstup je vyveden na logickou svorku. Nulovací svorka je propojena s řídícím vstupem nulovacího spínače a vzorkovací svorka je spojena s ovládacím vstupem vzorkovacího snímače.

Paměťová svorka je vázána s referenční svorkou přes útlumový člen.

Pokrok dosažený vynálezem spočívá v tom, že je zde podstatně zkráceno zahlcení při rychlém vzestupu signálu na začátku pracovního cyklu. Tím je umožněno provádět měření a vyhodnocování rychlosti úběru materiálu prakticky během celého pracovního cyklu. Další výhodou zařízení podle vynálezu je možnost zachytit pro delší vyhodnocování hodnotu rychlosti úběru v kritickém bodě pracovního cyklu - např. na konci hrubování. Dále je zde pamatováno i na vymezení · pracovní oblasti. S ohledem na reálné potřeby se to provádí jen směrem k malým hodnotám rychlosti úběru. Je kontrolována jednak minimální hodnota rychlosti úběru vzhledem k vlastnostem vyhodnocovacího zařízení. Mez je obvykle stanovena na 0,5 až 1-56 pracovního pozsehu. Jednak se kontroluje minimální hodnota vzhledem k vlastnostem nadřazeného adaptivního řídícího systému. Uspořádání dle vynálezu umožňuje i zavedení vazby mezi zaznamenanou kritickou hodnotou velikosti úběru a kontrolovanou minimální hodnotou tak, že celé vyhodnocení je poměrové. Tím se získá nová dimense v činnosti těchto pomocných obvodů, protože jeden z nich pracuje v absolutních a druhý v poměrových hodnotách, čímž se dosahuje maximální možné efektivnosti ve vymezení pracovní oblasti.

Předložený vynález je znázorněn na připojeném výkrese, který představuje blokové schéma zařízení pro měření a vyhodnocování rychlosti úběru materiálu. Nevíc je zde naznačeno možné doplnění pro poměrové vyhodnocování minimální hodnoty rychlosti úběru.

U zařízení pro maření a vyhodnocování rychlosti úběru materiálu je vstupní svorka 11 spojena jednak s přímým vstupem 25 RC členu 24 a jednak s jednou svorkou vstupního odporu 21. přičemž druhá svorka tohoto odporu je spojena do společného uzlu s první svorkou výstupního odporu 22 a anodou diody 23. Katoda diody 23 je nepojena spolu s výstupem RC členu 24 na vstup filtračního zesilovače £, jehož výstup je připojen jednak na druhou svorku výstupního odporu 22, jednak na zpětný vstup 26 RC členu 24 a jednak ne jednu svorku tlumícího odporu 31. jehož druhá svorka je spojena s první svorkou derivačního kondensátoru 32, který je svou druhou svorkou napojen na vstup derivačního zesilovače J, kam je též zapojena jedna svorka derivačního odporu 33 a nulovacího spínače 34.

213 42B

Druhé svorka derivačníhe odporu 33 i nulovacího apíňéče 34 jsou připojeny ne výstup derivačního zesilovače 2, který je návíc spojen s jednou evořkou zoďágacího Odporu 41. sé signálovým vstupem 51 prvního komparátoru £ s měřícím vstupem 61 druhého komparátoru 6 a a výstupní svorkou 18. Refernční vatup 52 prvního komparátoru 2 J^e vyveden na referenční svorku 15 a vztažný vstup 62 druhého komparátoru 6 je vyveden na minimální svorku 16 a druhá svorka zadávacího odporu 41 je propojena do společného uzlu β první svorkou vybíjecího odporu 42 a s první svorkou vzorkovacího spínače 44. jehož druhá svorka je spolu s první svorkou paměťového kondensátoru 43 napojena na vstup paměťového zesilovače £, který je svým výstupem připojen jednak na druhou svorku paměťového kondensátoru 43 a ne druhou svorku vybíjecího odporu 42 a jednek na psmětovou svorku 14, když mezi tím jsou výstupy prvního kompářátoru a druhého komparátoru 6 po řadě spojeny s prvním vstupem 71 a druhým vstupem 72 součtového členu 2» jehož výstup je vyveden na logickou svorku 17. Nulovací svorka 12 je propojena s řídícím vstupem 35 nulovacího spíneče 34 a vzorkěvací svorka 13 je spojena β ovládacím vstupem 45 vzorkovacího snímače 44. Parnětová svarka 14 je vázána s referenční everkeu 15 přes útlumový člen 1.

Na vstupní svorku 11 se přivádí signál odpovídsjící rozměru obrobku. Odtud se vede do obvodu filtračního zesilovače 2_, který je spolu s RC Členem 24 propojen tak, že tvoří dolnofrekvenční filtr. Tím ee z frekvenčního spektra vstupního signálu oddělí složky odpovídající fluktuaci rozměru. Na začátku prscevního cyklu způsobí rychlý vzestup signálu na vstupní svorce 11 navíc otevření diody 23. čímž se uzavře pomocná zpMná vszbe, tvořená vstupní® odporem 21 a výstupním odporem 22. která zmenší časovou konstantu na RC členu 24. Ťím dojde k zrychlení náběhu signálu ns výstupu filtračního zesilovače 2 na výchesí hodnotu.

Filtrovaný signál je přiveden do obvodu derivačníhe zesilovače který spolu s derivsčním kondensátorem 32 a derivačním odporem 33 provede jeho derivaci; Signál odebíraný z výstupu derivačníhe zesilovače 2 ® vedený na výstupní svorku 18 je již úměrný rychlosti úběru materiálu při obrábění. Aby nedocházelo k zahlcování odporu je mimo pracovní cyklus a po určitou dobu i na jeho začátku derivační odpor 33 zkratován nulovecím spínačem 34. který je ovládán signálem na nulovací svorce 12.

Další zpracování signálu z výstupu derivsčního zesilovače i ^se provádí v obvodu paměťového zesilovače £, který spolu o pamětovým kondensátorem £2, zadávacím odporem 41 a vybíjecím odporem 42 tvoří paměťovou buňku řízenou vzorkovacím spínačem 44. V kritickém bodě pracovního cyklu, obvykle na konci hrubovscí části, se rozpojí vzorkovací ppínače 44, který je ovládán signálem ze vzorkovací svorky 13 a tím dojde k zaznamenání hodnoty rychlosti úběru materiálu v příslušném okamžiku. ‘ató hodnotě jé ež 3¾ Opětovného Sepnutí vzorkovacího spínače, které se provádí obvykle na konci pracovního cyklu, k dispozici ne paměťové svorce 14.

První komparétor 2 provádí spolu s druhým komparátorem 6 kontrolu úrovně signálu ne výstupu derivačníhe zesilovače J. Poklesne-li tato úroveň pod hodnotu nastavenou ne referenční svorce 15 případně na minimální svorce 16, vznikne ne výstupu příslušného komparátoru signál, který se zpracuje v součtovém obvodu 2· '^ento obvod pracuje tak, že dává na svém výstupu napojeném na logickou svorku 17 signál, objeví-li se buď no jeho prvním vstupu JI nebo na jeho druhém vstupu 72 signál. Tím se přenese signál z kteréhokoli komparátoru na logickou svorku 12 a informuje, že došlo.k poklesu rychlobti úběru materiálu mimo nastavenou oblest.

213 428

Použije-li se vazby mezi paměťovou sv.orkou 14 a referenční svorkou 15 přes útlumový člen

1, nemůže dojít v době sepnutí vzorkovacího spínače 44 ke vzniku signálu na výstupu prvního komparátoru 2> protože útlumový člen zajišťuje, že na referenčním vstupu 52 je vždy menší úroveň signálu než na signálovém vstupu 21· *eprve po průchodu pracovního cyklu kritickým bodem kontroluje první komparátor 2 pokles rychlosti úběru materiálu. Poklesne-li tato hodnota pod poměr odpovídající zeslabení útlumového členu, dává první komparátor 2 signál. Tím je dosaženo poměrové vyhodnocení kontrolovaného signálu.

Hlavní oblast použití zařízení pro měření a vyhodnocování rychlosti úběru materiálu při obrábění se předpokládá v systémech adaptivního řízení brusek, ale zařízení může nalézt uplet nění i v jiných odvětvích strojírenství a příbuzných oborech. K uplatnění mú~e dojít všude tam, kde je nutno měřit a vyhodnocovat rychlost pomalu se měnících signálů, majících jako hlavní rušivou složku občasný rychlý nárůst tohoto signálu.

Claims (2)

1. Zařízení pro měření s vyhodnocování rychlosti úběru materiálu při obrábění, zejména při broušení, sestávající ze zesilovačů, spínačů, komparátorů a RC členu, vyznačující se tím, že vstupní svcrka(ll) je spojena jednak s přímým vstupem (25) RC členu (24) a jednak s jednou svorkou vstupního odporu (21), přičemž druhá svorka vstupního odporu (21) je spojena do společného uzlu s první svorkou výstupního odporu (22) a anodou diody (23), načež katoda diody (23) je napojena spolu s výstupem SC členu (24) na vstup filtračního zesilovače (2), jehož výstup je připojen jednak na druhou svorku výstupního odporu (22), jednak na zpětný vstup (26) RC členu (24) a jednak na jednu svorku tlumícího odporní (JI), jehož druhá svorko je spojena s první svorkou derivačního kondensátoru (32), který je svou druhou svorkou nepojen no vstup derivačního zesilovače (3), kem je též zapojena jedna svorka derivačního odporu (33) s nulovacího spínače (34), přičemž druhá svorka derivačního odporu (33) i nulevecího.spínače (34) jsou připojeny na výstup derivačního zesilovače (3), který je navíc spojen s jednou svorkou zadávacího odporu (41), se signálovým vstupem (51) praoího komparátoru (5) s měříoím vstupem (61) druhého komparátoru (6) a s výstupní svorkou (18), přičemž referenční vstup (52) prvního komparátoru (5) je vyveden na referenční svorku (15ú s vztažný vstup (62) druhého komparátoru (6) je vyveden na minimální svorku (16), načež druhá svorka zadávacího odporu (41) je propojena do společného uzlu s první svorkou vyvíjecího odporu (42) a s první svorkou vzorkovacího spínače (44), jehož druhá svorka je spolu s první svorkou pamětového kondensátoru (43) napojena na vstup paměťového zesilovače (4), který je svým výstupem připojen jednak ns druhou svorku pamětového kondensátoru (43) s na a na druhou svorku vybíjecího odporu (42) a jednak na paměťovou svorku (14), když mezi tím jsou výstupy prvního komperátoru (5) o druhého komparátoru (6) po řadě spojeny s prvním vstupem (71) a druhým vstupem (72)součtového členu (7), jehož výetup je vyveden na logickou svorku (17), načež nulovací svorka (12) Nepropojena a řídícím vstupem (35)nulovacího spínače (34) β vzorkovací svorka (13) je spojena s ovládacím vstupem (45)vzorkovacího snímače (44).

2. Zeřízení dle bodu 1 vyznačené tím, že paměťová svorka (14) je vázána s referenční svorkou (15) přes útlumový člen tl).