RU115277U1 - NEXT DRIVING DRIVE FOR METAL CUTTING MACHINE - Google Patents

NEXT DRIVING DRIVE FOR METAL CUTTING MACHINE Download PDF

Info

Publication number
RU115277U1
RU115277U1 RU2011148317/02U RU2011148317U RU115277U1 RU 115277 U1 RU115277 U1 RU 115277U1 RU 2011148317/02 U RU2011148317/02 U RU 2011148317/02U RU 2011148317 U RU2011148317 U RU 2011148317U RU 115277 U1 RU115277 U1 RU 115277U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
comparator
adder
speed
Prior art date
Application number
RU2011148317/02U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Яков Львович Либерман
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина"
Priority to RU2011148317/02U priority Critical patent/RU115277U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU115277U1 publication Critical patent/RU115277U1/en

Links

Landscapes

  • Testing Of Engines (AREA)

Abstract

Следящий привод металлорежущего станка, содержащий двигатель постоянного тока, связанный с преобразователем переменного напряжения в постоянное, систему импульсно-фазового управления, выход которой подключен к управляющему входу преобразователя, задатчик скорости, первый компаратор, выход которого соединен со входом системы импульсно-фазового управления, датчик скорости, вход которого кинематически связан с двигателем, а выход соединен с первым входом первого компаратора, первый сумматор, первый вход которого подключен к задатчику скорости, а выход - ко второму входу первого компаратора, устройство диагностики состояния режущего инструмента по силам резания, состоящее из динамометра, вход которого кинематически связан с двигателем, и блока индикации, соединенного с выходом динамометра, отличающийся тем, что он снабжен вторым сумматором, вторым и третьим компараторами, первой и второй линиями задержки, при этом выход динамометра соединен с первым входом второго сумматора, со вторым входом второго компаратора и со входом первой линии задержки, выход задатчика скорости соединен со вторым входом третьего компаратора и со входом второй линии задержки, выход первой линии задержки соединен с первым входом второго компаратора, выход второй линии задержки подключен к первому входу третьего компаратора, выход второго компаратора соединен со вторым входом второго сумматора, выход третьего компаратора соединен со вторым входом первого сумматора, а выход второго сумматора подключен к третьему входу первого сумматора. A servo drive of a metal-cutting machine containing a DC motor connected to an AC-to-DC converter, a pulse-phase control system, the output of which is connected to the control input of the converter, a speed controller, a first comparator whose output is connected to the input of a pulse-phase control system, a sensor speed, the input of which is kinematically connected to the engine, and the output is connected to the first input of the first comparator, the first adder, the first input of which is connected to the speed generator, and the output to the second input of the first comparator, a device for diagnosing the state of the cutting tool by cutting forces, consisting of a dynamometer , the input of which is kinematically connected to the engine, and an indication unit connected to the output of the dynamometer, characterized in that it is equipped with a second adder, second and third comparators, first and second delay lines, while the output of the dynamometer is connected to the first input of the second adder, to the second entrance ohm of the second comparator and with the input of the first delay line, the output of the speed generator is connected to the second input of the third comparator and to the input of the second delay line, the output of the first delay line is connected to the first input of the second comparator, the output of the second delay line is connected to the first input of the third comparator, the output of the second the comparator is connected to the second input of the second adder, the output of the third comparator is connected to the second input of the first adder, and the output of the second adder is connected to the third input of the first adder.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к области машиностроения, а именно, к приводам формообразующих движений металлорежущих станков.The proposed utility model relates to the field of mechanical engineering, namely, to drives of forming movements of metal-cutting machines.

Приводы, аналогичные предлагаемому, известны. К ним относится, в частности, привод, описанный в книге «В.Л.Косовский и др. Программное управление станками и промышленными роботами. - М.: Высшая школа, 1986, стр.168-169». Он состоит из двигателя постоянного тока, преобразователя переменного напряжения в постоянное, выход которого связан с двигателем, и системы импульсно-фазового управления, выход которой соединен с управляющим входом преобразователя, а вход - с задатчиком напряжения. При использовании такого привода с помощью задатчика на систему импульсно - фазового управления подается низковольтный сигнал. В ответ на него система формирует импульсы, сдвинутые во времени по фазе на ту или иную величину. Импульсы поступают на преобразователь переменного напряжения в постоянное (он питается от источника общеизвестной конструкции) и, в зависимости от их фазы, заставляют преобразователь подавать на двигатель то или иное выпрямленное напряжение. Задавая с помощью задатчика определенный управляющий сигнал, можно получать определенную скорость вращения двигателя.Actuators similar to those proposed are known. These include, in particular, the drive described in the book “V.L.Kosovsky and others. Software control of machines and industrial robots. - M.: Higher School, 1986, pp. 168-169 ". It consists of a DC motor, an AC to DC converter, the output of which is connected to the motor, and a pulse-phase control system, the output of which is connected to the control input of the converter, and the input is connected to a voltage regulator. When using such a drive, a low-voltage signal is supplied to the pulse-phase control system using a setter. In response to it, the system generates pulses shifted in time by phase by one or another value. The pulses are fed to an AC / DC converter (it is powered by a well-known design source) and, depending on their phase, cause the converter to supply one or another rectified voltage to the motor. By setting a specific control signal with the help of a dial, a certain engine speed can be obtained.

Описанный привод достаточно прост, однако он имеет серьезный недостаток. При существенных колебаниях нагрузки на него (момента сопротивления) скорость вращения выходного вала его двигателя также существенно изменяется. При больших нагрузках двигатель даже может остановиться. В результате, область применения данного привода весьма ограничена. Этого недостатка в значительной мере лишен привод-аналог, описанный, например, в работе «В.Л.Сосонкин и др. Программное управление станками. - М.: Машиностроение, 1981, стр.119, рис.2.11». Он в меньшей степени реагирует на колебания момента сопротивления, а потому область его применения оказывается шире, чем у предыдущего.The described drive is quite simple, but it has a serious drawback. With significant fluctuations in the load on it (moment of resistance), the speed of rotation of the output shaft of its engine also changes significantly. Under heavy loads, the engine may even stop. As a result, the scope of this drive is very limited. This drawback is largely devoid of an analog drive, described, for example, in the work of V.L. Sosonkin and others. Program control of machines. - M.: Mechanical Engineering, 1981, p. 119, Fig. 2.11. " To a lesser extent, it responds to fluctuations in the moment of resistance, and therefore the field of its application is wider than that of the previous one.

Второй привод - аналог содержит двигатель постоянного тока, связанный с преобразователем переменного напряжения в постоянное, систему импульсно - фазового управления, выход которой подключен к управляющему входу преобразователя, компаратор, выход которого соединен со входом системы импульсно - фазового управления, задатчик скорости, выход которого соединен со вторым входом компаратора, и датчик скорости, вход которого кинематически связан с двигателем, а выход соединен с первым входом компаратора.The second drive - the analogue contains a DC motor connected to an AC to DC converter, a pulse-phase control system, the output of which is connected to the control input of the converter, a comparator whose output is connected to the input of the pulse-phase control system, a speed controller, the output of which is connected with the second input of the comparator, and a speed sensor, the input of which is kinematically connected to the engine, and the output is connected to the first input of the comparator.

При эксплуатации этого привода-аналога с помощью задатчика скорости на привод подают управляющий сигнал. Этот сигнал, проходя через компаратор, задает системе импульсно-фазового управления определенный сдвиг выходных импульсов по фазе во времени. Импульсы поступают на управляющий вход преобразователя переменного напряжения в постоянное и, в зависимости от их фазы, заставляют преобразователь подавать на двигатель определенное постоянное напряжение. Двигатель вращается с определенной скоростью, а датчик скорости, кинематически связанный с ним, выдает сигнал, характеризующий скорость. Этот сигнал, поступая на первый (вычитающий) вход компаратора, вычитается из сигнала, поступающего от задатчика скорости, в результате чего на систему импульсно-фазового управления поступает разность указанных сигналов. Она и обеспечивает нужную скорость вращения двигателя при некоторой данной нагрузке. Если нагрузка на двигатель (момент сопротивления) возрастает, то двигатель начинает терять скорость. Датчик скорости будет выдавать сигнал, меньший, чем раньше. Разность между сигналом, поступающим от задатчика и датчика скорости возрастает. При этом сигнал на выходе компаратора увеличивается, и, в конечном итоге, увеличивается скорость двигателя. В случае, когда нагрузка на двигатель падает, скорость его вращения возрастает. Датчик скорости выдает сигнал больший, чем раньше. На выходе компаратора разность сигналов оказывается меньше, чем раньше, и двигатель обороты сбавляет. Таким образом, скорость вращения двигателя при колебаниях момента сопротивления остается примерно постоянной, соответствующей определенному сигналу от задатчика.When operating this analog drive with the help of a speed adjuster, a control signal is supplied to the drive. This signal, passing through the comparator, sets the phase and phase control system to a certain phase shift of the output pulses in time. The pulses are fed to the control input of the AC to DC converter and, depending on their phase, cause the converter to supply a certain constant voltage to the motor. The engine rotates at a certain speed, and the speed sensor kinematically connected with it gives a signal characterizing the speed. This signal, arriving at the first (subtracting) input of the comparator, is subtracted from the signal coming from the speed setter, as a result of which the difference of these signals is supplied to the pulse-phase control system. It provides the desired engine speed at a given load. If the load on the engine (moment of resistance) increases, then the engine begins to lose speed. The speed sensor will give a signal smaller than before. The difference between the signal coming from the master and the speed sensor increases. In this case, the signal at the output of the comparator increases, and, ultimately, the engine speed increases. In the case when the load on the engine falls, its rotation speed increases. The speed sensor generates a larger signal than before. At the output of the comparator, the signal difference is smaller than before, and the engine slows down. Thus, the engine speed during fluctuations in the moment of resistance remains approximately constant, corresponding to a specific signal from the master.

Рассмотренный привод-аналог работает более надежно (остановка его при перегрузках менее вероятна), скорость двигателя, которую он обеспечивает, более стабильна, и в целом он более эффективен, чем описанный ранее. Однако он, все же, не свободен от недостатков. Главный из них состоит в том, что снижение (или превышение) скорости двигателя в нем обнаруживается тогда, когда оно уже произошло. Привод его компенсирует, и скорость восстанавливается, однако некоторые ее колебания остаются. Причем в ту и другую сторону - в «плюс» и в «минус» от номинала. Обусловлены они инерционностью двигателя, и чем она больше, тем больше амплитуда колебаний.The considered analog drive works more reliably (it is less likely to stop it during overloads), the engine speed that it provides is more stable, and in general it is more efficient than that described earlier. However, he is nevertheless not free from shortcomings. The main one is that a decrease (or excess) of the engine speed in it is detected when it has already occurred. The drive compensates for it, and the speed is restored, however, some of its vibrations remain. Moreover, in both directions - in the “plus” and “minus” of the face value. They are caused by the inertia of the engine, and the larger it is, the greater the amplitude of the oscillations.

Вместе с тем существует следящий привод подачи, имеющий более высокую стабильность работы, чем последний. Этот привод защищен Патентом РФ №96511 от 10 августа 2010 года и принят нами за прототип. Он содержит двигатель постоянного тока, связанный с преобразователем переменного напряжения в постоянное, систему импульсно - фазового управления, выход которой подключен к управляющему входу преобразователя, задатчик скорости, компаратор, выход которого соединен со входом системы импульсно-фазового управления, датчик скорости, вход которого кинематически связан с двигателем, а выход соединен с первым входом компаратора, сумматор, первый вход которого подключен к задатчику скорости, устройство диагностики состояния режущего инструмента по силам резания, состоящее из динамометра, вход которого кинематически связан с двигателем, и блока индикации, соединенного с выходом динамометра, при этом второй вход сумматора подключен к выходу динамометра, а выход - ко второму входу компаратора.However, there is a follow-up feed drive having a higher stability than the last. This drive is protected by RF Patent No. 96511 of August 10, 2010 and we have adopted as a prototype. It contains a DC motor connected to an AC / DC converter, a pulse-phase control system, the output of which is connected to the control input of the converter, a speed controller, a comparator, the output of which is connected to the input of the pulse-phase control system, a speed sensor, the input of which is kinematically connected to the engine, and the output is connected to the first input of the comparator, an adder, the first input of which is connected to the speed controller, a device for diagnosing the state of the cutting tool nta by cutting forces, consisting of a dynamometer, the input of which is kinematically connected to the engine, and an indication unit connected to the output of the dynamometer, while the second input of the adder is connected to the output of the dynamometer, and the output to the second input of the comparator.

При использовании привода-прототипа с помощью задатчика в привод вводят сигнал, обеспечивающий требуемую скорость вращения двигателя при данной нагрузке. При этом датчик скорости выдает сигнал, характеризующий скорость двигателя, а динамометр - сигнал, характеризующий момент сопротивления на его валу, являющийся функцией силы резания при обработке на станке данной детали. Сигнал от динамометра поступает на блок индикации и предоставляет оператору информацию о состоянии режущего инструмента. Одновременно с этим он поступает на сумматор и складывается с сигналом от задатчика. Сигнал с выхода сумматора поступает на второй вход компаратора. На первый вход компаратора поступает сигнал от датчика скорости и вычитается из поступившего на второй вход. В результате на выходе компаратора будет сигнал, который, задавая режим работы системы импульсно - фазового управления и преобразователя напряжения, обеспечивает требуемую скорость двигателя. Если скорость двигателя из-за возрастания силы резания (а значит, и момента сопротивления) снизится, то датчик скорости уменьшит сигнал на выходе и сигнал на выходе компаратора возрастает, что приведет к обратному увеличению скорости. Если скорость двигателя из-за уменьшения силы резания (момента сопротивления) возрастает, то датчик скорости свой сигнал на выходе увеличит, на выходе компаратора сигнал уменьшится, и скорость двигателя соответственно уменьшится. Одновременно с этим, если момент сопротивления на двигателе возрастает и двигатель начнет снижать обороты, динамометр добавит свой сигнал через сумматор к сигналу задатчика, на выходе сумматора сигнал увеличится, на выходе компаратора тоже, что будет способствовать обратному возрастанию оборотов двигателя. Если же момент сопротивления на двигателе упадает, то динамометр убавит сигнал на выходе сумматора, и увеличивающуюся скорость двигателя сигнал на выходе компаратора уменьшит. Таким образом, совместное действие датчика скорости и устройства диагностики состояния инструмента будет обеспечивать уменьшение скорости двигателя, если она возросла, или ее увеличение, если она уменьшилась. Указанное совместное действие приведет к снижению колебаний скорости при колебаниях нагрузки.When using the prototype drive using a master, a signal is introduced into the drive that provides the required engine speed at a given load. In this case, the speed sensor generates a signal characterizing the speed of the engine, and the dynamometer - a signal characterizing the moment of resistance on its shaft, which is a function of the cutting force when machining this part on a machine. The signal from the dynamometer is fed to the display unit and provides the operator with information about the status of the cutting tool. At the same time, it enters the adder and adds up with a signal from the setter. The signal from the output of the adder is fed to the second input of the comparator. The signal from the speed sensor is received at the first input of the comparator and is subtracted from the signal received at the second input. As a result, there will be a signal at the output of the comparator, which, by setting the operating mode of the pulse-phase control system and voltage converter, provides the required motor speed. If the engine speed decreases due to an increase in cutting force (and hence the resistance moment), then the speed sensor will reduce the output signal and the output signal of the comparator increases, which will lead to a reverse increase in speed. If the engine speed increases due to a decrease in cutting force (resistance moment), then the speed sensor will increase its output signal, at the output of the comparator the signal will decrease, and the engine speed will accordingly decrease. At the same time, if the moment of resistance on the engine increases and the engine starts to reduce speed, the dynamometer will add its signal through the adder to the signal of the master, at the output of the adder the signal will increase, at the output of the comparator, which will contribute to the reverse increase in engine speed. If the resistance moment on the engine drops, then the dynamometer will reduce the signal at the output of the adder, and the signal at the output of the comparator will decrease the increasing engine speed. Thus, the combined action of the speed sensor and the diagnostic tool state of the instrument will provide a decrease in engine speed if it has increased, or its increase if it has decreased. The specified combined action will lead to a decrease in speed fluctuations during load fluctuations.

Несмотря, однако, на то, что привод-прототип обеспечивает более высокую стабильность скорости, чем приводы-аналоги, он имеет не всегда достаточно высокое быстродействие, т.е. не всегда достаточно быстро изменяет скорость работы двигателя в ответ на изменения сигнала от задатчика скорости и сигнала от динамометра (датчика момента сопротивления).Despite the fact that the prototype drive provides higher speed stability than the analog drives, it does not always have high enough speed, i.e. it does not always quickly change the speed of the engine in response to changes in the signal from the speed controller and the signal from the dynamometer (resistance torque sensor).

Задачей создания предлагаемой полезной модели является устранение этого недостатка прототипа, т.е. повышение быстродействия существующего следящего привода. Достигается решение этой задачи тем, что следящий привод подачи металлорежущего станка, содержащий двигатель постоянного тока, связанный с преобразователем переменного напряжения в постоянное, систему импульсно-фазового управления, выход которой подключен к управляющему входу преобразователя, задатчик скорости, первый компаратор, выход которого соединен со входом системы импульсно - фазового управления, датчик скорости, вход которого кинематически связан с двигателем, а выход соединен с первым входом первого компаратора, первый сумматор, первый вход которого подключен к задатчику скорости, а выход - ко второму входу первого компаратора, устройство диагностики состояния режущего инструмента по силам резания, состоящее из динамометра, вход которого кинематически связан с двигателем, и блока индикации, соединенного с выходом динамометра, дополнительно снабжен вторым сумматором, вторым и третьим компараторами, первой и второй линиями задержки, при этом выход динамометра соединен с первым входом второго сумматора, со вторым входом второго компаратора и со входом первой линии задержки, выход задатчика скорости соединен со вторым входом третьего компаратора и со входом второй линии задержки, выход первой линии задержки соединен с первым входом второго компаратора, выход второй линии задержки подключен к первому входу третьего компаратора, выход второго компаратора соединен со вторым входом второго сумматора, выход третьего компаратора соединен со вторым входом первого сумматора, а выход второго сумматора подключен к третьему входу первого сумматора.The task of creating the proposed utility model is to eliminate this drawback of the prototype, i.e. Improving the performance of an existing servo drive. This problem is achieved by the fact that the servo feed drive of a metal cutting machine containing a DC motor connected to an AC / DC converter, a pulse-phase control system, the output of which is connected to the control input of the converter, a speed controller, the first comparator, the output of which is connected to the input of the pulse-phase control system, a speed sensor, the input of which is kinematically connected to the engine, and the output is connected to the first input of the first comparator, the first sum a torus, the first input of which is connected to the speed control unit, and the output - to the second input of the first comparator, the cutting tool diagnostic tool for cutting forces, consisting of a dynamometer, the input of which is kinematically connected to the engine, and an indication unit connected to the dynamometer output is additionally equipped the second adder, the second and third comparators, the first and second delay lines, while the output of the dynamometer is connected to the first input of the second adder, with the second input of the second comparator and with the input of the first the delay line, the output of the speed controller is connected to the second input of the third comparator and the input of the second delay line, the output of the first delay line is connected to the first input of the second comparator, the output of the second delay line is connected to the first input of the third comparator, the output of the second comparator is connected to the second input of the second adder , the output of the third comparator is connected to the second input of the first adder, and the output of the second adder is connected to the third input of the first adder.

Схема предлагаемого следящего привода показана на рисунке. Она включает в себя двигатель постоянного тока 1, связанный с преобразователем переменного напряжения в постоянное 2 (это может быть стандартный тиристорный преобразователь, питающийся от трехфазной сети), систему импульсно - фазового управления 3, выход которой подключен к управляющему входу преобразователя 2, задатчик скорости 4, первый компаратор 5, выход которого соединен со входом системы импульсно-фазового управления 3, и датчик скорости 6, вход которого через механическую передачу 7 (а может и напрямую) кинематически связан с двигателем 1, а выход соединен с первым входом компаратора 5. Кроме того, привод содержит первый сумматор 8, выход которого связан со вторым входом компаратора 5, устройство диагностики состояния режущего инструмента по силам резания, состоящее из динамометра 9, вход которого кинематически, через механическую передачу 10, связан с двигателем 1, и блока индикации 11, соединенного с выходом динамометра, второй сумматор 12, второй 13 и третий 14 компараторы, первую 15 и вторую 16 линию задержки. При этом первый вход сумматора 8 подключен к задатчику скорости 4, выход динамометра 9 соединен с первым входом сумматора 12, со вторым входом компаратора 13 и со входом линии задержки 15, выход задатчика скорости 4 соединен со вторым входом компаратора 14 и со входом линии задержки 16, выход линии задержки 15 соединен с первым входом компаратора 13, выход линии задержки 16 подключен к первому входу компаратора 14, выход компаратора 13 соединен со вторым входом сумматора 12, выход компаратора 14 соединен со вторым входом сумматора 8, а выход сумматора 12 подключен к третьему входу сумматора 8.A diagram of the proposed servo drive is shown in the figure. It includes a DC motor 1, connected to an AC / DC converter 2 (it can be a standard thyristor converter powered by a three-phase network), a pulse-phase control system 3, the output of which is connected to the control input of the converter 2, speed controller 4 , the first comparator 5, the output of which is connected to the input of the pulse-phase control system 3, and the speed sensor 6, whose input is kinematically connected to the engine through a mechanical transmission 7 (or maybe directly) m 1, and the output is connected to the first input of the comparator 5. In addition, the drive contains a first adder 8, the output of which is connected to the second input of the comparator 5, a device for diagnosing the state of the cutting tool by cutting forces, consisting of a dynamometer 9, the input of which is kinematically through mechanical transmission 10, connected to engine 1, and an indication unit 11 connected to the dynamometer output, a second adder 12, a second 13 and a third 14 comparators, the first 15 and the second 16 delay line. In this case, the first input of the adder 8 is connected to the speed controller 4, the output of the dynamometer 9 is connected to the first input of the adder 12, with the second input of the comparator 13 and with the input of the delay line 15, the output of the speed controller 4 is connected with the second input of the comparator 14 and with the input of the delay line 16 , the output of the delay line 15 is connected to the first input of the comparator 13, the output of the delay line 16 is connected to the first input of the comparator 14, the output of the comparator 13 is connected to the second input of the adder 12, the output of the comparator 14 is connected to the second input of the adder 8, and the output of the adder 12 under is connected to the third input of the adder 8.

При использовании привода его запускают и разгоняют до рабочей скорости ω с помощью задатчика 4, постепенно увеличивая сигнал на выходе задатчика U4, например, по линейному закону. Сигнал от зататчика 4 поступает на сумматор 8. Этот же сигнал поступает напрямую на второй вход компаратора 14 и через линию задержки 16 - на первый (вычитающий) вход этого же компаратора. Линия задержки 16 задерживает входной сигнал на некоторое время dt. В связи с этим на выходе компаратора 14 получается сигнал, равный приращению dU4 сигнала, поступающего от задатчика 4, за время dt. По существу, он имеет смысл первой производной сигнала U4, поступающего от задатчика, т.е. скорости его изменения. Указанный сигнал скорости с выхода компаратора 14 поступает на сумматор 8, подобно сигналу U4 от задатчика 4, и добавляется к нему. Сигнал с выхода сумматора 8 поступает на вход компаратора 5 и обеспечивает получение требуемой скорости ω вращения двигателя 1 при данной нагрузке.When using the drive, it is started and accelerated to the operating speed ω with the help of the adjuster 4, gradually increasing the signal at the output of the adjuster U 4 , for example, according to a linear law. The signal from the encoder 4 goes to the adder 8. The same signal goes directly to the second input of the comparator 14 and through the delay line 16 to the first (subtracting) input of the same comparator. Delay line 16 delays the input signal for some time dt. In this regard, at the output of the comparator 14, a signal is obtained equal to the increment dU 4 of the signal coming from the setter 4 during the time dt. Essentially, it makes sense of the first derivative signal U 4 coming from the master, i.e. rate of change. Indicated speed signal from the output of the comparator 14 enters the adder 8, like a signal U 4 from the setter 4, and is added to it. The signal from the output of the adder 8 is fed to the input of the comparator 5 and provides the desired speed ω of rotation of the engine 1 at a given load.

Датчик скорости 6 при работе двигателя 1 выдает сигнал, характеризующий скорость двигателя, а динамометр 9 - сигнал, характеризующий момент сопротивления М на его валу, являющийся функцией силы резания при обработке на станке данной детали. Сигнал от динамометра 9 поступает на блок индикации 11 и представляет оператору информацию о состоянии режущего инструмента. Одновременно с этим он поступает на сумматор 12. Он также поступает напрямую на второй вход компаратора 13 и через линию задержки 15 на первый (вычитающий) вход этого же компаратора. Линия задержки 15 задерживает входной сигнал на время dt и на выходе компаратора 13 при изменении М получается сигнал, равный приращению dM сигнала М за время dt. Так же, как и в случае U4, в данном случае на выходе компаратора 13 получается сигнал, имеющий смысл , т.е. первой производной М или скорости изменения М. Этот сигнал складывается с М сумматором 12 и поступает на сумматор 8, затем на компаратор 5, на систему импульсно-фазового управления 3, преобразователь 2 и обеспечивает получение скорости ω вращения двигателя 1 совместно с сигналами, поступающими на сумматор 8 от задатчика 4 и компаратора 14. Если скорость двигателя из-за возрастания силы резания (а значит, и момента сопротивления) снизится, то датчик скорости 6 уменьшит сигнал на выходе, и сигнал на выходе компаратора 5 возрастает, что приведет к обратному увеличению скорости ω. Если скорость двигателя 1 из-за уменьшения силы резания (момента сопротивления) возрастет, то датчик скорости 6 свой сигнал на выходе увеличит, на выходе компаратора 5 сигнал уменьшится, и скорость двигателя 1 соответственно уменьшится. Одновременно с этим, если момент сопротивления на двигателе возрастает, и двигатель 1 начинает снижать обороты, динамометр 9 добавит свой сигнал через сумматоры 12 и 8 к сигналу задатчика 4. Сюда же добавится сигнал и о скорости возрастания момента сопротивления с выхода компаратора 13 (чем больше скорость возрастания момента, тем больше этот сигнал, и наоборот). На выходе сумматора 8 сигнал, соответственно, увеличится, на выходе компаратора 5 тоже, что будет способствовать обратному возрастанию оборотов двигателя.The speed sensor 6 during the operation of engine 1 gives a signal characterizing the speed of the engine, and dynamometer 9 - a signal characterizing the moment of resistance M on its shaft, which is a function of the cutting force when machining this part on a machine. The signal from the dynamometer 9 is fed to the display unit 11 and provides the operator with information about the status of the cutting tool. At the same time, it goes to the adder 12. It also goes directly to the second input of the comparator 13 and through the delay line 15 to the first (subtracting) input of the same comparator. The delay line 15 delays the input signal for a time dt and at the output of the comparator 13 when changing M, a signal is obtained equal to the increment dM of the signal M during the time dt. As in the case of U 4 , in this case, the output of the comparator 13 produces a signal that makes sense , i.e. the first derivative of M or the rate of change of M. This signal is added to the M adder 12 and fed to the adder 8, then to the comparator 5, to the pulse-phase control system 3, the converter 2 and provides the speed ω of rotation of the engine 1 together with the signals received at the adder 8 from the setter 4 and the comparator 14. If the engine speed decreases due to an increase in cutting force (and hence the resistance moment), then the speed sensor 6 will reduce the output signal, and the signal at the output of the comparator 5 increases, which will lead to an arr Tnom increase speed ω. If the speed of engine 1 increases due to a decrease in cutting force (resistance moment), then the speed sensor 6 will increase its output signal, at the output of comparator 5, the signal will decrease, and the speed of engine 1 will accordingly decrease. At the same time, if the moment of resistance on the engine increases, and engine 1 starts to slow down, dynamometer 9 will add its signal through adders 12 and 8 to the signal of setter 4. A signal will also be added about the rate of increase of the moment of resistance from the output of comparator 13 (the more the rate of increase of the moment, the greater this signal, and vice versa). At the output of the adder 8, the signal, respectively, will increase, at the output of the comparator 5, too, which will contribute to the reverse increase in engine speed.

Если же момент сопротивления на двигателе упадет, то динамометр 9 убавит сигнал на выходе сумматора 12, сигнал на выходе компаратора 13 будет способствовать его уменьшению, убавит сигнал на выходе сумматора 8, и увеличивающуюся скорость двигателя 1 уменьшит. Таким образом, совместное действие датчика скорости и устройства диагностики состояния инструмента будет обеспечивать уменьшение скорости двигателя 1, если она возросла, или ее увеличение, если она уменьшилась. Указанное совместное действие приведет к снижению колебаний скорости привода при колебаниях нагрузки. При этом, благодаря учету не только самих колебаний нагрузки, но и скорости колебаний нагрузки, снижение колебаний скорости привода будет осуществляться быстрее. Аналогично, благодаря учету не только изменения задающего напряжения от задатчика 4, но и скорости изменения этого напряжения от задатчика 4, предлагаемый привод будет разгоняться до требуемой рабочей скорости также быстрее.If the moment of resistance on the engine drops, then the dynamometer 9 will reduce the signal at the output of the adder 12, the signal at the output of the comparator 13 will contribute to its reduction, the signal at the output of the adder 8 will decrease, and the increasing speed of the engine 1 will decrease. Thus, the combined action of the speed sensor and the diagnostic tool state of the instrument will provide a decrease in the speed of the engine 1, if it has increased, or its increase, if it has decreased. The specified combined action will lead to a decrease in fluctuations in drive speed during load fluctuations. At the same time, due to taking into account not only the load fluctuations themselves, but also the load fluctuation speed, the reduction in the drive speed fluctuations will be faster. Similarly, due to taking into account not only the change in the driving voltage from the master 4, but also the rate of change of this voltage from the master 4, the proposed drive will accelerate to the required operating speed also faster.

Докажем описанный технический результат, получаемый с помощью предлагаемой полезной модели, следующим образом. Охарактеризуем работу привода математической модельюLet us prove the described technical result obtained using the proposed utility model as follows. We characterize the operation of the drive by a mathematical model

ω=A·U-B·M,ω = A · U-B · M,

где ω - угловая скорость вращения двигателя, U - уровень сигнала на выходе компаратора 5, М - момент сопротивления, обусловленный действием на двигатель сил резания, А и В - коэффициенты пропорциональности, обусловленные конструкцией двигателя. У привода-прототипаwhere ω is the angular speed of rotation of the engine, U is the signal level at the output of the comparator 5, M is the moment of resistance due to the action of the cutting forces on the engine, A and B are the proportionality coefficients due to the design of the engine. The prototype drive

U=U4+U9-U6,U = U 4 + U 9 -U 6 ,

где U4 - уровень сигнала от задатчика 4, U6 - уровень сигнала от датчика скорости 6, равный C·ω, где С - коэффициент пропорциональности, обусловленный конструкцией датчика 6, U9 - уровень сигнала от динамометра 9, равный D·M, где D - коэффициент пропорциональности, обусловленный конструкцией динамометра. Отсюда следует, что для прототипаwhere U 4 is the signal level from master 4, U 6 is the signal level from speed sensor 6, equal to C · ω, where C is the proportionality coefficient due to the design of sensor 6, U 9 is the signal level from dynamometer 9, equal to D · M, where D is the coefficient of proportionality due to the design of the dynamometer. It follows that for the prototype

ω=A(U4+D·M-C·ω)-B·M,ω = A (U 4 + D · MC · ω) -B · M,

и далееand further

Полагая, что U4 изменяется с некоторой скоростью и при этом М изменяется со скоростью , при некоторых значениях U4=U4′ и М=М′ будем иметьAssuming that U 4 changes at some speed and in this case, M changes with speed , for some values of U 4 = U 4 ′ and M = M ′ we will have

. .

Если U4′ измениться до U4″, а М′ - до М″, получитсяIf U 4 ′ changes to U 4 ″, and M ′ to M ″, we get

Вычитая ω′ из ω″, получим изменение ω в результате изменения U4 и М, равноеSubtracting ω ′ from ω ″, we obtain a change in ω as a result of a change in U 4 and M equal to

илиor

, ,

что означает: изменение задающего сигнала на ΔU4 и изменение момента сопротивления на ΔM приводит к изменению ω на Δω.which means: a change in the driving signal by ΔU 4 and a change in the moment of resistance by ΔM leads to a change in ω by Δω.

Обратимся теперь к предлагаемому приводу. Для негоWe turn now to the proposed drive. For him

илиor

. .

Отсюда следуетthis implies

и далееand further

Полагая, что U4 изменяется от U4′ до U4″ с той же скоростью, что и в предыдущем случае, а М изменяется от М′ до М″ также с той же скоростью, что и в том же случае, будем иметьAssuming that U 4 varies from U 4 ′ to U 4 ″ with the same speed as in the previous case, and M changes from M ′ to M ″ also with the same speed as in the same case, we will have

, ,

или, при U4″-U4′=ΔU4, M″-M′=ΔM и Δω=ω″-ω′,or, when U 4 ″ -U 4 ′ = ΔU 4 , M ″ -M ′ = ΔM and Δω = ω ″ -ω ′,

То есть, предлагаемый привод работает с такими же колебаниями скорости ω, что и прототип, или, говоря иначе, столь же стабильно. Но вот быстродействие его оказывается выше, чем у прототипа. Быстродействие - это скорость изменения ω при изменениях U4 и М, или первая производная ω, равная .That is, the proposed drive operates with the same speed fluctuations ω as the prototype, or, in other words, is equally stable. But its speed is higher than that of the prototype. Speed is the rate of change of ω with changes in U 4 and M, or the first derivative of ω, equal to .

Используя формулу (*), соответствующую прототипу, получимUsing the formula (*) corresponding to the prototype, we obtain

, ,

Аналогично, из формулы (**), соответствующей предлагаемому приводу, получимSimilarly, from the formula (**) corresponding to the proposed drive, we obtain

. .

Видно, что γ** больше γ* на величинуIt is seen that γ ** is greater than γ * by

, ,

т.е., быстродействие предлагаемой полезной модели действительно выше прототипа.i.e., the speed of the proposed utility model is really higher than the prototype.

Claims (1)

Следящий привод металлорежущего станка, содержащий двигатель постоянного тока, связанный с преобразователем переменного напряжения в постоянное, систему импульсно-фазового управления, выход которой подключен к управляющему входу преобразователя, задатчик скорости, первый компаратор, выход которого соединен со входом системы импульсно-фазового управления, датчик скорости, вход которого кинематически связан с двигателем, а выход соединен с первым входом первого компаратора, первый сумматор, первый вход которого подключен к задатчику скорости, а выход - ко второму входу первого компаратора, устройство диагностики состояния режущего инструмента по силам резания, состоящее из динамометра, вход которого кинематически связан с двигателем, и блока индикации, соединенного с выходом динамометра, отличающийся тем, что он снабжен вторым сумматором, вторым и третьим компараторами, первой и второй линиями задержки, при этом выход динамометра соединен с первым входом второго сумматора, со вторым входом второго компаратора и со входом первой линии задержки, выход задатчика скорости соединен со вторым входом третьего компаратора и со входом второй линии задержки, выход первой линии задержки соединен с первым входом второго компаратора, выход второй линии задержки подключен к первому входу третьего компаратора, выход второго компаратора соединен со вторым входом второго сумматора, выход третьего компаратора соединен со вторым входом первого сумматора, а выход второго сумматора подключен к третьему входу первого сумматора.
Figure 00000001
Tracking drive of a metal cutting machine, comprising a DC motor connected to an AC / DC converter, a pulse-phase control system, the output of which is connected to the control input of the converter, a speed controller, a first comparator, the output of which is connected to the input of the pulse-phase control system, a sensor speed, the input of which is kinematically connected to the engine, and the output is connected to the first input of the first comparator, the first adder, the first input of which is connected to the master bore, and the output - to the second input of the first comparator, a device for diagnosing the state of the cutting tool by cutting forces, consisting of a dynamometer, the input of which is kinematically connected to the engine, and an indication unit connected to the output of the dynamometer, characterized in that it is equipped with a second adder, a second and the third comparators, the first and second delay lines, while the dynamometer output is connected to the first input of the second adder, to the second input of the second comparator and to the input of the first delay line, the output of the speed controller and connected to the second input of the third comparator and to the input of the second delay line, the output of the first delay line is connected to the first input of the second comparator, the output of the second delay line is connected to the first input of the third comparator, the output of the second comparator is connected to the second input of the second adder, the output of the third comparator is connected with the second input of the first adder, and the output of the second adder is connected to the third input of the first adder.
Figure 00000001
RU2011148317/02U 2011-11-28 2011-11-28 NEXT DRIVING DRIVE FOR METAL CUTTING MACHINE RU115277U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011148317/02U RU115277U1 (en) 2011-11-28 2011-11-28 NEXT DRIVING DRIVE FOR METAL CUTTING MACHINE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011148317/02U RU115277U1 (en) 2011-11-28 2011-11-28 NEXT DRIVING DRIVE FOR METAL CUTTING MACHINE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU115277U1 true RU115277U1 (en) 2012-04-27

Family

ID=46297849

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011148317/02U RU115277U1 (en) 2011-11-28 2011-11-28 NEXT DRIVING DRIVE FOR METAL CUTTING MACHINE

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU115277U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5669986B1 (en) Numerical control apparatus and numerical control method
CN101656507B (en) Motor control system
US20130257339A1 (en) Real-time servo motor controller based on a load weight
EP1505463A2 (en) Position control device and position control method for machine tools
US20130009576A1 (en) Motor controller having energy storage unit
CN107922041B (en) Motor control method and control device
JP3239789B2 (en) Control device and control method
RU115277U1 (en) NEXT DRIVING DRIVE FOR METAL CUTTING MACHINE
Kreinin et al. Influence of the gear ratio on the dynamics of a control-system drive
RU160849U1 (en) NEXT DRIVING DRIVE FOR METAL CUTTING MACHINE
RU96511U1 (en) METAL CUTTING FEED DRIVE
KR940011935A (en) Method and system for estimating inertia of two-mass system in speed control
US10216151B2 (en) Power consumption-amount estimation apparatus
RU2428735C1 (en) Automatic control device of electromechanical system
JPH026308B2 (en)
CN102201784A (en) Motor drive
RU2446552C2 (en) Device for automatic control of electromechanical system with viscoelastic kinematic link
RU2366069C1 (en) Rectifier drive
US10232480B2 (en) Numerical controller of machine tool
JP4289275B2 (en) Control method for articulated robot
JP3298329B2 (en) Servo control device and servo control method
Wróbel et al. Design of the control structure for two-mass system with help of the D-decomposition technique
WO2023238593A1 (en) Power tool system
SU1112519A1 (en) Reversible electric drive
RU2481183C2 (en) Device for automatic control of load at metal cutter motor shaft

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20121129