PL101564B1 - A method of automatic control over running of machine tool and an electric control system over running thereof - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób sterowania praca obrabiarki i elektryczny uklad do stosowania tego sposobu.

Dotychczas znany byl sposób wykorzystywania przez pracownika obslugujacego obrabiarke, zjawiska wzrostu drgan narzedzia skrawajacego do zatrzymywania obrabiarki w momencie przekroczenia dopuszczalnego zuzycia narzedzia skrawajacego. Sposób ten byl bardzo niedoskonaly, bowiem zalezal od subiektywnej Oceny pracownika czesto zaleznej od jego stanu psychicznego, stopnia wrazliwosci jego sluchu, uwagi, halasów w otoczeniu i temu podobnych czynników. Nie zawsze wiec udawalo sie pracownikowi trafnie ustalic wlasciwy moment, szczególnie przy malych oporach skrawania, w którym narzedzie skrawajac* przekroczylo dopuszczal¬ ny stopien zuzycia ostrza. Rezultatem pomylek byly czeste uszkodzenia lub zniszczenia stosowanego narzedzia.

Znane sa równiez urzadzenia do kontroli zuzycia ostrza narzedzia skrawajacego, które dokonuja pomiaru wzrostu skladowej stalej sil, momentów lub mocy skrawania spowodowanego postepujacym zuzyciem narzedzia.

Przyrzady te sa malo dokladne, poniewaz w chwili maksymalnego dopuszczalnego zuzycia ostrza wzrost wymienionych, mierzonych wielkosci nie przekracza 50% wartosci poczatkowej. Tego rodzaju przyrzady wymagaja kazdorazowego ustawienia. Uzaleznione jest to od ustalonych parametrów skrawania. Uzyskane przy zastosowaniu wymienionych przyrzadów wyniki sa jedynie pomocne przy obsludze obrabiarki i nie pozwalaja na zautomatyzowanie sterowania ich praca.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu automatycznego sterowania praca obrabiarki, który polegalby na wykorzystywaniu do tego celu stanu zuzycia ostrza narzedzia reprezentowanego przez amplitude drgan mierzonych za pomoca czujników bedacych zarazem przetwornikami mechanicznoelektrycznymi. Sygnaly uzyskiwane z czujników porównywane bylyby w urzadzeniu do stosowania sposobu z wartoscia odniesienia a wynik tego porównania wywolywalby sygnal sterujacy uruchamiajacy element wykonawczy.

Cel ten zostal osiagniety przez opracowanie sposobu automatycznego sterowania praca obrabiarki przez to, ze przez caly czas pracy narzedzia skrawajacego obrabiarki sledzi sie zuzycie jego ostrza za pomoca czujnika lub czujników dotykowych lub bezdotykowych bedacych przetwornikami mechanicznoelektrycznymi. Czujniki te101 564 mierza reprezentujaca ten stan amplitude drgan mechanicznych lub akustycznych elementów ukladu obrabiarki - uchwyt - przedmiot obrabiany - narzedzie skrawajace. Wyniki tych pomiarów majace postac sygnalu elektrycznego korzystnie proporcjonalnego do stanu zuzycia ostrza narzedzia skrawajacego wykorzystuje sie do automatycznego sterowania praca obrabiarki za pomoca elektrycznego ukladu do stosowania tego sposobu, przy czym sygnal uzyskany z czujnika podaje sie do jego wejscia. Przy sledzeniu zuzycia ostrza narzedzia skrawajacego, w czasie jego kolejnych przejsc przez obrabiany material, w ukladzie sygnaly z tym zwiazane sa przesylane torem analizujacym do wejscia licznika impulsów, gdzie ustalaja jego stan. W czasie drogi sygnal ten jest dzielony przez wchodzacy w sklad tego toru dzielnik napiecia, przy czym stopien podzialu zalezny jest od rodzaju mierzonych drgan, uzytego narzedzia skrawajacego, jak i stosowanych kryteriów jego zuzycia, a nastepnie zamieniony na ciag impulsów, proporcjonalny do wprowadzonego napiecia, za pomoca przetwornika analogowo-cyfrowego. Ustalony po danym przejsciu narzedzia skrawajacego przez skrawany material, stan licznika impulsów jest porównywany w komparatorze ze stanem drugiego licznika impulsów zachowanym w jego pamieci jako wartosc odniesienia. Okres zachowania stanu licznika jest ustalony dzialaniem ukladu programu czasu. Stan tego licznika jest wywolany ciagiem impulsów przekazanych w zwiazku z przeprowadzona uprzednio kontrola amplitudy drgan wywolanych przechodzeniem wyostrzonego narzedzia przez taki sam obrabiany material. Z chwila zrównania sie stanów obydwu liczników oo swiadczy o przekroczeniu dopuszczalnego stopnia zuzycia ostrza narzedzia skrawajacego, wysyla sie impuls najkorzystniej z wyjscia komparatora, wzmocniony we wzmacniaczu mocy, do elementu wykonawczego wycofujacego zuzyte narzedzie do pozyqi wyjsciowej, zatrzymujacego obrabiarke i wymieniajacego zuzyte narzedzie na wyostrzone, jak i, lub sygnalizujacego o tym optycznie i akustycznie. Zrównanie sie stanów obydwu liczników impulsów swiadczy o tym, ze podzielony sygnal przesylany torem pamieci jest w rzeczywistosci okreslona ilosc razy wiekszy od wartosci odniesienia.

Uklad do stosowania sposobu wedlug wynalazku wyposazony w dodatkowe wyjscia analogowe, cyfrowe dziesietne, jak i wyjscie w kodzie cyfrowym przystosowane do wspólpracy z innymi ukladami sterujacymi jest zaopatrzony w detektor wartosci szczytowej, którego wejscie jest polaczone poprzez filtr szeroko pasmowy z umieszczonym w obszarze dzialania narzedzia skrawajacego obrabiarki czujnikiem lub czujnikami bezdotykowy¬ mi lub dotykowymi bedacymi zarazem przetwornikami drgan mechanicznych na elektryczne. Wyjscie tego detektora jest polaczone z wejsciem ukladu programu czasu oraz prez bramke z wejsciem przetwornika analogowo-cyfrowego, jak równiez przez dzielnik napiecia o regulowanym stopniu podzialu i przez dalsza bramke. Wyjscie przetwornika analogowo-cyfrowego jest polaczone przez kolejna bramke z licznikiem impulsów zawierajacych stany bedace rezultatem kolejnych przejsc narzedzia skrawajacego przez obrabiany material oraz przez nastepna bramke z wejsciem licznika impulsów zachowujacego w swej pamieci stan bedacy wartoscia odniesienia i wywolany kontrola amplitudy drgan zwiazanych z pierwszym przejsciem wyostrzonego narzedzia przez taki sam obrabiany material.

Wyjscia obydwu liczników sa polaczone z oddzielnymi wejsciami komparatora, którego wyjscie jest polaczone poprzez wzmacniacz mocy z elementem wykonawczym wspólpracujacym z obrabiarka. Dzielnik napiecia, bramka, przetwornik analogowo-cyfrowy i kolejna bramka sa polaczone ze soba szeregowo tworzac tor analizujacy ukladu, a dalsza bramka przetwornik analogowo-cyfrowy i nastepna bramka tworza tor pamieci.

Wyjscie pierwszej bramki toru pamieci jest dodatkowo polaczone przez inwerter logiczny z drugimi wejsciami bramek wchodzacych w sklad toru analizujacego. Drugie wejscia bramek toru pamieci, jak i drugie wejscie licznika impulsów, który zachowuje w swej pamieci stan bedacy wartoscia odniesienia sa polaczone z wejsciami ukladu programu czasu. Wyjscie detektora szczytowego stanowi zarazem wyjscie analogowe ukladu, wyjscie drugiej bramki toru analizujacego stanowi wyjscie cyfrowe dziesietne, a jedno z wejsc komparatora wyjscie w kodzie cyfrowym ukladu.

Sposób automatycznego sterowania praca obrabiarki, jak i uklad do stosowania tego sposobu wedlug wynalazku pozwala na dokladne i obiektywne ustalanie momentu przekroczenia dopuszczalnego stopnia zuzycia ostrza narzedzia skrawajacego dzieki zastosowaniu w tym ukladzie toru pamieci przekazujacego selektywnie wyniki pomiarów pracy wyostrzonego narzedzia i przechowywaniu rezultatów tych pomiarów w pamieci licznika impulsów, jako wartosci odniesienia, przez okres czasu okreslany dzialaniem ukladu programu czasu zerujacego ten licznik. Stan tego licznika impulsów jest porównywany ze stanem drugiego licznika impulsów, którego stan zalezny jest od wyników pomiarów amplitudy drgan zwiazanych z kolejnymi przejsciami narzedzia skrawajacego przez obrabiany material. Sposób ten pozwala na eliminowanie subiektywnej oceny robotnika i umozliwia zautomatyzowanie pracy obrabiarki.

Uklad do automatycznego sterowania praca obrabiarki sposobu wedlug wynalazku jest pokazany w przykladzie wykonania na rysunku, na którym podano schemat jego polaczen. Uklad ten jest zaopatrzony w101564 3 detektor wartosci szczytowej 1, którego wejscie jest polaczone z czujnikiem dotykowym 2 umieszczonym W obszarze dzialania narzedzia skrawajacego poprzez filtr szeroko pasmowy 3. Czujnik ten ma postac przetwornika mechaniczfKHelektrycznego. Wyjscie zas detektora 1 stanowi wyjscie analogowe 4 ukladu i jest polaczone bezposrednio z wejsciem ukladu programu czasu 5 oraz posrednio z wejsciem przetwornika anatogowo^cyfr^eigo 6 przez bramke 7 jak i poprzez dzielnik napiecia 8 i bramke 9, Wyjscie przetwornika 6 jest prcla^aw zjednym z wejsc licznika impulsów 10 poprzez bramke 11»jak i z wejsciem licznikaimpulsów; 12 poprzez bramke 13.

Wyjscie bramki 13 stanowi równiez wyjscie cyfrowo4zie$ictne 14 ukladu^ Wesela liczników impulsów 10 i 12 sa polaczone z oddzielnymi wejsciami komparatora 15, zas jego wyjscie z elementem wykonawczym poprzez wzmacniacz mocy 16. Wyjscie licznika impulsów 12 stanowi wyjscie cyfrowe 17 ukladu. Drugie wejscia bramek 7 i 11 sa polaczone z jednym z wejsc ukladu programu czasu 5, a drugie wyjscie tego ukladu z drugim wejsciem licznika impulsów 10. Wyjscie bramki 7 jest dodatkowo polaczone poprzez inwerter logiczny 18 z drugimi wejsciami bramek 9 i 13. Dzielnik napiecia 8 polaczony szeregowo z bramka 9, przetwornikiem analogowo-cyfro- wym 6 i bramka 13 tworza razem tor analizujacy ukladu, a polaczone tak samo bramka 7 przetwornik 6 i bramka 11 — tor pamieci.

Uklad do sterowania praca obrabiarki sposobem wedlug wynalazku dziala w ten sposób, ze drgania momentu obrotowego, drgania mocy ukladu obrabiarka—uchwyt—przedmiot obrabiany-narzedzie skrawajace lub drgania powietrza znajdujacego sie w obszarze pracy narzedzia odebrane za pomoca czujnika 2 lub czujników i przetworzone w nim na proporcjonalny sygnal elektryczny sa przekazywane do wejscia detektora szczytowego 1 przez filtr szeroko pasmowy 3 o czestotliwosci odpowiadajacej drganiom wlasnym obrabiarki, natomiast jego czestotliwosc górna jest dobrana doswiadczalnie w taki sposób, ze nastepuje wytlumienie okolo 90% energii niesionej przez elektryczne zaklócenia przemyslowe. Przebieg przepuszczony przez filtr 3 zostaje poddany w detektorze 1 detekcji szczytowej o stalej czasu rzedu kilkuset m/sek. Sygnal po przetworzeniu przesyla sie z wyjscia detektora szczytowego 1, w przypadku pobierania sygnalów zwiazanych z praca wyostrzonego narzedzia skrawajacego dla uzyskania wartosci odniesienia, torem pamieci do wejscia przetwornika analogowo-szczytowego 6 poprzez otwarta dzialaniem ukladu programu czasu 5 bramka 7. Sygnal z wyjscia bramki 7 jest dodatkowo przesylany przez inwerter logiczny 18 do drugiego wejscia bramek 9 i 13 zamykajac je, a tym samym tor analizujacy. Przetwornik analogowo-szczytowy 6 przetwarza otrzymany sygnal na ciag impulsów proporcjonalny do napiecia i wysyla go przez otwarta bramke 11 do wejscia licznika impulsów 10, gdzie jest zachowany w jego pamieci jako stan bedacy wartoscia odniesienia przez okres czasu ustalony programem czasu 5, to jest przez okres pracy takich samych narzedzi skrawajacych polegajacy na obrabiarniu takiego samego materialu.

W przypadku sledzenia przez czujnik 2 stopnia zuzycia ostrza narzedzia skrawajacego w czasie kolejnych przejsc narzedzia skrawajacego przez obrabiany material, dzieki zamknieciu przez uklad programu czasu 5 bramek 7 i 11. Sygnal z wejscia detektora szczytowego jest przekazywany do wejscia przetwornika analogowo-cyfrowego 6 torem analizujacym ukladu poprzez dzielnik napiecia 8, który dzieli otrzymywany sygnal odpowiednia do wymagan ilosc razy i wysylanego przez otwarta bramke 9 dalej. Otwarcie bramek 9 i 13 nastepuje przez zamkniecie dzialaniem programu czasu 5 bramki 7.

Przetwornik analogowo-cyfrowy 6 po przetworzeniu sygnalu na ciag impulsów proporcjonalnych do napiecia, dzieki zamknieciu przez uklad programu czasu 5 bramki 11 przesyla sygnal do licznika impulsów 12 poprzez otwarta bramke 13, gdzie wplywa na jego stan. W czasie kolejnych przejsc narzedzia skrawajacego przez obrabiany material wszystkie stany licznika 12 z tym zwiazane sa porównywane z wartoscia odniesienia znajdujaca sie w pamieci licznika 10 za pomoca komparatora 15. W chwili zrównania sie obydwu stanów liczników 10 i 12 co swiadczy o przekroczeniu stopnia dopuszczalnego zuzycia narzedzia skrawajacego, z wyjscia komparatora 15 zostaje wyslany sterujacy impuls elektryczny wzmocniony we wzmacniaczu mocy 16 do elementu wykonawczego, powodujacy automatyczne wycofanie zuzytego narzedzia do polozenia wyjsciowego, zatrzymanie obrabiarki, automatyczna wymiane narzedzia oraz sygnalizacje optyczna i akustyczna tego stanu.

Claims (2)

Zastrzezenia patentowe

1. Sposób automatycznego sterowania praca obrabiarki, znamienny tym, ze sledzi sie stan zuzycia ostrza narzedzia skrawajacego obrabiarki, przez okres czasu jego kolejnych przejsc przez obrabiany material za pomoca czujnika, lub czujników dotykowych lub bezdotykowych, które mierza reprezentujaca ten stan amplitude drgan mechanicznych lub akustycznych elementów ukladu obrabiarka-uchwyt-przedmiot obrabia¬ ny—narzedzie skrawajace, a wyniki pomiarów majace postac sygnalu elektrycznego korzystnie proporcjonalnego do stanu zuzycia ostrza narzedzia skrawajacego wykorzystuje sie do sterowania praca obrabiarki za pomoca4 101 564 elektrycznego ukladu, przy czym sygnaly te przekazywane do jego wejscia sa w nim dalej przesylane torem analizujacym tego ukladu do wejscia licznika impulsów, a w swej drodze sa dzielone przez wchodzacy w sklad tego toru dzielnik napiecia o regulowanym stopniu podzialu i nastepnie zmienione na ciagi impulsów proporcjonalnych do napiecia za pomoca przetwornika analogowo-cyfrowego, w którym to liczniku ustalaja jego stan, a kazdy stan wywolany pomiarem stopnia zuzycia narzedzia skrawajacego przy jego przechodzeniu przez obrabiany material porównuje sie, przez okres ustalony dzialaniem ukladu programu czasu, najkorzystniej za pomoca komparatora ze stanem drugiego licznika impulsów zachowanych w jego pamieci, bedacym wartoscia odniesienia, wywolanym przeprowadzonym w taki sam sposób pomiarem amplitudy drgan przez pierwszy okres przechodzenia wyostrzonego narzedzia skrawajacego przez taki sam material, zas w chwili zrównania sie stanów obydwu liczników impulsów wysyla sie najkorzystniej z wyjscia komparatora impuls wzmocniony we wzmacniaczu mocy do elementu wykonawczego wycofujacego zuzyte narzedzie skrawajace do pozycji wyjsciowej, zatrzymujacego obrabiarke, wymieniajacego to narzedzie na wyostrzone i sygnalizujacego optycznie i, lub akustycznie ten stan.

2. Elektryczny uklad do sterowania praca obrabiarki, wyposazony w dodatkowe wyjscie analogowe, cyfrowo-dziesietne, jak i wyjscie w kodzie cyfrowym przystosowane do wspólpracy z innymi ukladami sterujacymi, znamienny tym, ze jest zaopatrzony w detektor wartosci szczytowej (1), którego wejscie jest polaczone poprzez filtr szeroko pasmowy (3) z umieszczonym w obszarze dzialania narzedzia skrawajacego sterowanej obrabiarki czujnikiem (2) lub czujnikami dotykowymi lub bezdotykowymi bedacymi zarazem przetwornikami mechaniczno-elektrycznymi, a jego wyjscie bezposrednio z wejsciem ukladu programu czasu (5) oraz posrednio z wejsciem przetwornika analogowo-cyfrowego (6) przez bramke (7) jak i poprzez dzielnik napiecia (8) o regulowanym stopniu podzialu i bramke (9), natomiast wyjscie przetwornika (6) jest polaczone z jednym z wejsc licznika impulsów (10) poprzez bramke (11), jak i z wejsciem licznika impulsów (12) poprzez bramke (13), a wyjscia liczników impulsów (10 i 12) sa polaczone z oddzielnymi wejsciami komparatora (15), którego wyjscie jest polaczone z elementem wykonawczym przez wzmacniacz mocy (16), przy czym drugie wejscia bramek (7 i 11) sa polaczone z jednym z wyjsc ukladu programu czasu (5), a drugie jego wyjscie z drugim wejsciem licznika impulsów (10), zas wyjscie bramki (7) jest dodatkowo polaczone poprzez inwerter logiczny (18) z drugimi wejsciami bramek (9 i 13). Prac. Poligraf. UP PRL naklad 120+18 Cena 45 zl