RU157827U1 - Устройство управления геометрической точностью обрабатываемых деталей на токарном станке с чпу - Google Patents

Abstract

Устройство для управления обработкой деталей на токарном станке с ЧПУ, содержащее связанные между собой средство измерения геометрических размеров обрабатываемой детали, электронный преобразователь сигналов и блок обработки данных, выполненный в виде искусственной нейронной сети, отличающееся тем, что оно снабжено программируемым логическим контроллером с двумя входами и двумя выходами, причем входы упомянутого контроллера соединены с выходом электронного преобразователя сигналов и выходом блока обработки данных, первый выход упомянутого контроллера соединен со входом блока обработки данных, а его второй выход выполнен с возможностью соединения с контроллером системы ЧПУ.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к адаптивным системам управления токарными станками и предназначена для устранения геометрической погрешности обрабатываемых заготовок.

Основными характеристиками устройства являются: алгоритм сбора и распределения данных для металлорежущего станка, управление режимами обработки (подачей инструмента, скоростью резания и др.) и прогнозирование точности обработки.

Из уровня техники известно устройство, которое включает исполнительные механизмы, шпиндель, заднюю и переднюю бабки, планшайбу, резцедержатель и резец. В нем содержатся отметчик угла поворота шпинделя, блок усиления сигнала, два оптических датчика с цифровым кодом на выходе, датчик положения, блок клапанов и компьютер. В компьютере имеются блок введения возмущающих воздействий, управляющий блок допусков, блок расчета радиуса детали, блок вычитания, блок записи эталонных размеров, блок введения коэффициента уточнения, блок умножения и сумматор. Два оптических датчика с цифровым кодом на выходе подключены к входу блока расчета радиуса детали. В результате обеспечивается повышение геометрической точности обработки детали (RU 2386519 C2 20.04.2012, B23B 25/06).

Недостатком этого устройства является необходимость поддержания режима реального времени коррекции и зависимость точности обработки от постоянного функционирования внешних датчиков.

Наиболее близким к заявленной полезной модели - прототипом - является устройство управления геометрической точностью обрабатываемых деталей на токарном станке с ЧПУ, включающее коммутационно связанные между собой и выполненные с возможностью коммутационного подключения к системе ЧПУ на базе контроллера и исполнительным органам станка средства измерения геометрических параметров обрабатываемой детали с выходом в виде электронного преобразователя сигналов и выполненный в виде искусственной нейронной сети блок обработки данных со входом и выходом (http://mt2.bmstu.ru/old/BMR2010/a3/22.pdf).

Основными недостатками этого известного из уровня техники решения являются ограниченные технологические возможности, обусловленные тем, что связь средств измерения геометрических параметров обрабатываемой детали с выходом в виде электронного преобразователя сигналов и блока обработки данных с системой ЧПУ осуществляется напрямую, что требует, с учетом использования искусственной нейронной сети в качестве блока обработки данных, наличия специального, программируемого логического контроллера (см., например, https://m.wikipedia.org/wiki/%D0%A7%D0%B8%D1%81%D0%BB%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B5_%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B3%D1%80%D0%B0%D0%BC%D0%BC%D0%BD%D0%BE%D0%B5_%D1%83%D0%BF%D1%80%D0%B0%D0%B2%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5). Большинство систем ЧПУ таких контроллеров не имеет.

Техническим результатом, на достижение которого направлена заявленная полезная модель, является расширение технологических возможностей устройства управления геометрической точностью обрабатываемых деталей на токарном станке с ЧПУ.

Заявленный технический результат достигается посредством того, что устройство управления геометрической точностью обрабатываемых деталей на токарном станке с ЧПУ, включающее коммутационно связанные между собой и выполненные с возможностью коммутационного подключения к системе ЧПУ на базе контроллера и исполнительным органам станка средства измерения геометрических параметров обрабатываемой детали с выходом в виде электронного преобразователя сигналов и блок обработки данных со входом и выходом, выполненный в виде искусственной нейронной сети, снабжено программируемым логическим контроллером с двумя входами и двумя выходами, причем входы контроллера соединены с электронным преобразователем сигналов и выходом блока обработки данных, первый выход соединен со входом блока обработки данных, а второй выход предназначен для соединения с контроллером системы ЧПУ.

Заявленная полезная модель поясняется графическими материалами, где на чертеже изображена принципиальная схема устройства управления геометрической точностью обрабатываемых деталей на токарном станке с ЧПУ.

Устройство управления геометрической точностью обрабатываемых деталей на токарном станке с ЧПУ содержит средство 1 измерения геометрических параметров обрабатываемой детали 2 с выходом в виде электронного преобразователя сигналов 3, блок 4 обработки данных, программируемый логический контроллер 5.

Средство 1 измерения геометрических параметров обрабатываемой детали 2 выходом в виде электронного преобразователя сигналов 3 соединено с первым входом 6 программируемого логического контроллера 5. Второй вход 7 контроллера 5 соединен с выходом 8 блока 4 обработки данных, а вход 9 блока 4 обработки данных соединен с первым выходом 10 контроллера 5 (так сформирована обратная связь между блоком 4 обработки данных и контроллером 5). Второй выход 11 контроллера 5 предназначен для соединения с контроллером 12 системы 13 ЧПУ, которая своим выходом 14 соединена со входом 15 исполнительного органа 16 станка. При необходимости, можно установить обратную связь от контроллера 12 к контроллеру 5 (см. Фиг.).

Устройство управления геометрической точностью обрабатываемых деталей на токарном станке с ЧПУ работает следующим образом.

Параметры обработки детали 2 задаются исполнительному органу станка системой 13 ЧПУ. В процессе обработки с помощью средства 1 выполняется соответствующее измерение детали 2, например, в нескольких точках продольного сечения. С помощью электронного преобразователя сигналов 3 сигнал, соответствующий измеренному значению, передается на вход 6 программируемого логического контроллера 5 и далее с выхода 10 на вход 9 блока 4 обработки данных. В блоке 4 обработки данных как каждый из сигналов, так и их совокупность, обрабатываются с формированием прогноза ошибок и поправок (текущих и базовых) для их предупреждения. Команда на соответствующие поправки передается с выхода 8 блока 4 обработки данных на вход 7 контроллера 5 и далее с выхода 11 контроллера 5 в воспринимаемом режиме на контроллер 12 системы 13 ЧПУ. Текущие поправки вносятся контроллером 12 в текущие управляющие сигналы системы 13 ЧПУ и с выхода 14 поступают на вход 15 исполнительного органа 16 станка. Базовые поправки вносятся контроллером 12 в управляющую программу системы 13 ЧПУ.

Поскольку любой следящий механизм измерения фактически работает после обработки участка поверхности, кроме того, систематические погрешности не всегда возможно описать с помощью систем функциональных уравнений, применение данных способов часто не дает высокую степень геометрической точности обработанных в течении смены деталей. Высокую достоверность результатов обработки экспериментальных данных дают способы прогноза обработки на основе нечеткой логики.

Выбор структуры нейронной сети, как и в прототипе, осуществляется в соответствии с особенностями и сложностью задачи. Наилучшими свойствами для управления обработкой обладает нейросетевая система с двухуровневой структурой.

Для повышения эффективности обработки заготовок в системах адаптивного оптимального управления следует поддерживать оптимальное протекание технологического процесса относительно заданной целевой функции, в данном случае геометрической точности обработки.

Таким образом, независимо от вида контроллера (процессора), составляющего основу системы ЧПУ станка, с введением в конструкцию заявленного устройство управления геометрической точностью обрабатываемых деталей программируемого логического контроллера в заявленной совокупности связей, оно становится универсальным и может быть реализовано на практически любом токарном станке с ЧПУ и использоваться последовательно на множестве станков с ЧПУ для отладки и/или корректировки систем ЧПУ последних без дополнительных издержек на их модернизацию.

С учетом изложенного можно сделать вывод о том, что заявленный технический результат - расширение технологических возможностей устройства управления геометрической точностью обрабатываемых деталей на токарном станке с ЧПУ - достигнут.

Вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении относится к адаптивным системам управления токарными станками и предназначена для устранения геометрической погрешности обрабатываемых заготовок;

- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в формуле, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленный объект соответствует критериям патентоспособности «новизна» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.

Claims (1)

1. Устройство для управления обработкой деталей на токарном станке с ЧПУ, содержащее связанные между собой средство измерения геометрических размеров обрабатываемой детали, электронный преобразователь сигналов и блок обработки данных, выполненный в виде искусственной нейронной сети, отличающееся тем, что оно снабжено программируемым логическим контроллером с двумя входами и двумя выходами, причем входы упомянутого контроллера соединены с выходом электронного преобразователя сигналов и выходом блока обработки данных, первый выход упомянутого контроллера соединен со входом блока обработки данных, а его второй выход выполнен с возможностью соединения с контроллером системы ЧПУ.

   

Images