RU199898U1 - ADAPTIVE CONTROL SYSTEM OF HYDRAULIC CYLINDER FEEDING THE POWER UNIT HEAD FOR MACHINING MACHINE - Google Patents

ADAPTIVE CONTROL SYSTEM OF HYDRAULIC CYLINDER FEEDING THE POWER UNIT HEAD FOR MACHINING MACHINE Download PDF

Info

Publication number
RU199898U1
RU199898U1 RU2020110298U RU2020110298U RU199898U1 RU 199898 U1 RU199898 U1 RU 199898U1 RU 2020110298 U RU2020110298 U RU 2020110298U RU 2020110298 U RU2020110298 U RU 2020110298U RU 199898 U1 RU199898 U1 RU 199898U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
nozzles
control
possibility
rotor
hydraulic cylinder
Prior art date
Application number
RU2020110298U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Алексеевич Симанин
Виталий Вадимович Голубовский
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный технологический университет"
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 бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный технологический университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный технологический университет"
Priority to RU2020110298U priority Critical patent/RU199898U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU199898U1 publication Critical patent/RU199898U1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q15/00Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work
    • B23Q15/007Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work while the tool acts upon the workpiece
    • B23Q15/12Adaptive control, i.e. adjusting itself to have a performance which is optimum according to a preassigned criterion
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q5/00Driving or feeding mechanisms; Control arrangements therefor
    • B23Q5/02Driving main working members
    • B23Q5/04Driving main working members rotary shafts, e.g. working-spindles
    • B23Q5/06Driving main working members rotary shafts, e.g. working-spindles driven essentially by fluid pressure or pneumatic power

Abstract

Полезная модель относится к оборудованию машиностроительных производств для механической обработки материалов и может быть использована в силовых головках агрегатных станков.Адаптивная система управления гидравлическим цилиндром подачи силовой агрегатной головки станка для механической обработки содержит измерительный преобразователь вращающего момента, выполненный с возможностью соединения с электродвигателем привода вращения шпинделя головки и связанный с осевым регулирующим дросселем. Дроссель выполнен с управляющими и управляемой полостями с возможностью соответствующего соединения управляемой полости с гидравлическим цилиндром и через панель управления с насосной станцией и с возможностью управления скоростью гидравлического цилиндра подачи.Измерительный преобразователь выполнен в виде расположенного в неподвижном коллекторе ротора, выполненного с возможностью соосного соединения с вращающейся частью упомянутого электродвигателя, и размещенных в сквозной радиальной расточке ротора корпуса и подвижных упоров, установленных с возможностью регулировки заданного положения корпуса в расточке посредством винтов, расположенных в крышках радиальной расточки ротора. В корпусе расположены соосно навстречу друг другу с возможностью регулировки осевого положения два сопла с измерительными камерами, между которыми размещена подпружиненная с двух сторон подвижная инерционная заслонка, а с другой стороны сопел установлены постоянные дроссели. Сопла и постоянные дроссели соединены по мостовой схеме, в которой полости корпуса перед постоянными дросселями соединены линией подвода рабочей среды с панелью управления, полость корпуса между соплами соединена с линией отвода рабочей среды, а измерительные камеры сопел соединены управляющими линиями с управляющими полостями, расположенными под торцами подвижного элемента осевого регулирующего дросселя.Наличие новых элементов и функциональных связей позволяет повысить точность настройки системы управления на заданный режим работы, адаптацию цилиндра подачи силовой агрегатной головки к изменяющимся условиям обработки материалов на станке и расширение технических возможностей адаптивной системы управления гидравлическим цилиндром станка для механической обработки за счет настройки силовых и скоростных параметров резания в широких диапазонах.The utility model relates to the equipment of machine-building industries for mechanical processing of materials and can be used in the power heads of the aggregate machine tools. The adaptive control system of the hydraulic cylinder for feeding the power head of the machine tool for machining contains a torque transducer made with the possibility of being connected to the electric motor of the drive of rotation of the spindle of the head and associated with an axial control throttle. The throttle is made with control and controlled cavities with the possibility of corresponding connection of the controlled cavity with the hydraulic cylinder and through the control panel with the pumping station and with the possibility of controlling the speed of the hydraulic feed cylinder. The measuring transducer is made in the form of a rotor located in a stationary collector, made with the possibility of coaxial connection with a rotating part of the above-mentioned electric motor, and placed in the through radial bore of the rotor of the housing and movable stops installed with the possibility of adjusting the given position of the housing in the bore by means of screws located in the covers of the radial bore of the rotor. In the housing, two nozzles with measuring chambers are arranged coaxially towards each other with the possibility of adjusting the axial position, between which there is a movable inertial damper spring-loaded on both sides, and on the other side of the nozzles there are constant throttles. The nozzles and constant chokes are connected by a bridge circuit, in which the body cavities in front of the constant chokes are connected by a line for supplying the working medium with the control panel, the cavity of the body between the nozzles is connected to the line of the working medium, and the measuring chambers of the nozzles are connected by control lines to the control cavities located under the ends the presence of new elements and functional connections allows to increase the accuracy of tuning the control system to a given operating mode, adapt the feed cylinder of the power unit head to changing conditions of material processing on the machine and expand the technical capabilities of the adaptive control system for the hydraulic cylinder of the machine for machining by adjusting the power and speed parameters of cutting in wide ranges.

Description

Полезная модель относится к оборудованию машиностроительных производств и может быть использована при механической обработке материалов на агрегатных станках с адаптивным управлением подачей силовых головок.The utility model refers to the equipment of machine-building industries and can be used in the machining of materials on modular machines with adaptive control of the power head feed.

Известны системы управления силовыми агрегатными головками, в которых использованы гидравлические панели целевого назначения, содержащие встраиваемые направляющие и регулирующие аппараты. Номинальное осевое усилие на режущем инструменте определяется предварительной настройкой предохранительного или редукционного клапана на заданное давление в рабочей полости поршневого гидравлического цилиндра подачи головки, а скорость поступательного движения (подача) инструмента определяется настройкой дросселя или регулируемого насоса на заданный расход жидкости, подводимой к цилиндру или отводимой от него в бак. Управление осуществляется «по пути», то есть по перемещению головки, для чего используют регулируемые или постоянные упоры, взаимодействующие с конечными выключателями или рычагами управления распределителями. В процессе работы настройки системы не изменяются. Приводы главного движения и подачи работают независимо друг от друга [1].Known control systems for power aggregate heads, in which hydraulic panels are used for targeted purposes, containing built-in guides and control devices. The nominal axial force on the cutting tool is determined by the presetting of the safety or pressure reducing valve for a given pressure in the working cavity of the piston hydraulic cylinder of the head feed, and the forward movement speed (feed) of the tool is determined by setting the throttle or variable pump for a given flow rate of the liquid supplied to the cylinder or removed from into the tank. Control is carried out "along the way", that is, by moving the head, for which they use adjustable or constant stops interacting with limit switches or valve control levers. The system settings are not changed during operation. The drives of the main movement and feed work independently of each other [1].

Недостатком таких систем управления является отсутствие адаптации гидравлических цилиндров подачи силовых агрегатных головок к изменяющимся условиям механической обработки материалов на станке.The disadvantage of such control systems is the lack of adaptation of hydraulic cylinders for supplying power aggregate heads to the changing conditions of machining materials on the machine.

Известна адаптивная система управления подачей самодействующей силовой головки агрегатного станка, содержащая золотниковый управляющий клапан, установленный на входе или выходе гидравлического цилиндра подачи, у которого полости управления гидравлическими линиями соединены с полостями цилиндра [2].Known is an adaptive feed control system for a self-acting power head of an aggregate machine, comprising a slide control valve installed at the inlet or outlet of a hydraulic feed cylinder, in which the control cavities of the hydraulic lines are connected to the cylinder cavities [2].

Недостатком системы является то, что она изменяет подачу при любом изменении нагрузки на штоке цилиндра, которое может быть вызвано различными причинами: изменения условий обработки, изменения сил трения в цилиндре и направляющих корпуса и основания, изменения внутренних утечек жидкости в цилиндре и другие. Не обеспечивается точность настройки заданного режима обработки материалов на станке.The disadvantage of the system is that it changes the feed for any change in the load on the cylinder rod, which can be caused by various reasons: changes in processing conditions, changes in the friction forces in the cylinder and the guides of the housing and base, changes in internal fluid leaks in the cylinder, and others. The accuracy of setting the specified mode of material processing on the machine is not ensured.

В качестве прототипа принята адаптивная система управления подачей силовой агрегатной головки, содержащая в приводе главного движения измерительный преобразователь вращающего момента, выполненный в виде динамометрического привода (приводного торсиометра), который механической пружинно-реечной передачей связан с осевым регулирующим дросселем, установленным на сливе из гидравлического цилиндра подачи [3].As a prototype, an adaptive control system for the supply of a power unit head is adopted, containing in the drive of the main movement a torque measuring transducer made in the form of a dynamometric drive (drive toriometer), which is connected by a mechanical spring-rack and pinion gear with an axial control throttle mounted on the drain from the hydraulic cylinder filing [3].

Анализ прототипа показывает, что конструкция измерительного преобразователя вращающего момента в виде динамометрического привода (приводного торсиометра) с механической пружинно-реечной передачей не обеспечивает точность настройки системы на заданный режим работы, имеет сложную конструкцию и ограничивает технические возможности силовой головки.Analysis of the prototype shows that the design of the torque measuring transducer in the form of a torque drive (drive toriometer) with a mechanical spring-rack and pinion transmission does not ensure the accuracy of tuning the system to a given operating mode, has a complex design and limits the technical capabilities of the power head.

Технической задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является повышение точности настройки адаптивной системы управления гидравлическим цилиндром подачи силовой агрегатной головки станка для механической обработки материалов на заданный режим работы и расширение технических возможностей упомянутой системы управления за счет настройки силовых и скоростных параметров резания в широких диапазонах.The technical problem to be solved by the claimed utility model is to improve the accuracy of tuning the adaptive control system of the hydraulic cylinder feeding the power unit head of the machine tool for machining materials to a given operating mode and expanding the technical capabilities of the mentioned control system by adjusting the power and speed parameters of cutting in wide ranges.

Решение указанной задачи достигается тем, что измерительный преобразователь выполнен в виде расположенного в неподвижном коллекторе ротора, выполненного с возможностью соосного соединения с вращающейся частью электродвигателя, и размещенных в сквозной радиальной расточке ротора корпуса и подвижных упоров, установленных с возможностью регулировки заданного положения корпуса в расточке посредством винтов, расположенных в крышках радиальной расточки ротора, при этом в корпусе расположены соосно навстречу друг другу с возможностью регулировки осевого положения два сопла с измерительными камерами, между которыми размещена подпружиненная с двух сторон подвижная инерционная заслонка, а с другой стороны сопел установлены постоянные дроссели, причем сопла и постоянные дроссели соединены по мостовой схеме, в которой полости корпуса перед постоянными дросселями соединены линией подвода рабочей среды с панелью управления, полость корпуса между соплами соединена с линией отвода рабочей среды, а измерительные камеры сопел соединены управляющими линиями с управляющими полостями, расположенными под торцами подвижного элемента осевого регулирующего дросселя.The solution to this problem is achieved by the fact that the measuring transducer is made in the form of a rotor located in a stationary collector, made with the possibility of coaxial connection with the rotating part of the electric motor, and placed in the radial through bore of the housing rotor and movable stops installed with the possibility of adjusting the given position of the housing in the bore by screws located in the covers of the radial bore of the rotor, while in the housing two nozzles with measuring chambers are located coaxially towards each other with the possibility of adjusting the axial position, between which there is a movable inertial damper spring-loaded on both sides, and on the other side of the nozzles there are constant throttles, and nozzles and constant chokes are connected by a bridge circuit, in which the body cavities in front of the constant chokes are connected by a line of supply of the working medium to the control panel, the cavity of the body between the nozzles is connected to the line of the working medium, and The control chambers of the nozzles are connected by control lines with control cavities located under the ends of the movable element of the axial control throttle.

Сравнение заявленной адаптивной системы управления гидравлическим цилиндром подачи силовой агрегатной головки станка для механической обработки с прототипом показывает, что имеет место наличие новых деталей и функциональных связей между ними.Comparison of the claimed adaptive control system of the hydraulic cylinder for feeding the power unit head of the machine tool for machining with the prototype shows that there are new parts and functional connections between them.

Новые детали: измерительный преобразователь вращающего момента в виде расположенного в неподвижном коллекторе ротора, выполненного с возможностью соосного соединения с вращающейся частью электродвигателя привода вращения шпинделя силовой агрегатной головки;New parts: torque measuring transducer in the form of a rotor located in a stationary collector, made with the possibility of coaxial connection with the rotating part of the electric motor of the drive of rotation of the spindle of the power unit head;

корпус и подвижные упоры, размещенные в сквозной радиальной расточке ротора преобразователя с возможностью регулировки заданного положения корпуса в расточке посредством винтов, расположенных в крышках радиальной расточки ротора;housing and movable stops located in the through radial bore of the converter rotor with the possibility of adjusting the predetermined position of the housing in the bore by means of screws located in the covers of the radial bore of the rotor;

два сопла с измерительными камерами, расположенные в корпусе соосно навстречу друг другу с возможностью регулировки осевого положения, между которыми размещена подпружиненная с двух сторон подвижная инерционная заслонка, а с другой стороны сопел установлены постоянные дроссели;two nozzles with measuring chambers located in the housing coaxially towards each other with the possibility of adjusting the axial position, between which there is a movable inertial damper spring-loaded on both sides, and on the other side of the nozzles there are constant throttles;

сопла и постоянные дроссели, соединенные по мостовой схеме, в которой полости корпуса перед постоянными дросселями соединены линией подвода рабочей среды с панелью управления, полость корпуса между соплами соединена с линией отвода рабочей среды, а измерительные камеры сопел соединены управляющими линиями с управляющими полостями, расположенными под торцами подвижного элемента осевого регулирующего дросселя.nozzles and constant chokes connected by a bridge circuit, in which the body cavities in front of the constant chokes are connected by a line of supply of the working medium to the control panel, the cavity of the body between the nozzles is connected to the line of the working medium, and the measuring chambers of the nozzles are connected by control lines to the control cavities located under ends of the movable element of the axial control throttle.

Новые функциональные связи: измерительный преобразователь вращающего момента в виде расположенного в неподвижном коллекторе ротора, соосно соединенного с вращающейся частью электродвигателя привода вращения шпинделя, обеспечивает высокую чувствительность и точность настройки адаптивной системы управления на заданный режим работы силовой агрегатной головки и расширение технических возможностей системы управления, так как позволяет точно оценить изменение момента сопротивления вращению шпинделя силовой агрегатной головки по изменению угловой скорости вращающейся части электродвигателя;New functional connections: a torque measuring transducer in the form of a rotor located in a stationary collector, coaxially connected to the rotating part of the electric motor of the spindle rotation drive, provides high sensitivity and accuracy of tuning the adaptive control system to a given operating mode of the power unit head and expanding the technical capabilities of the control system, so how allows you to accurately assess the change in the moment of resistance to the rotation of the spindle of the power unit head by changing the angular speed of the rotating part of the electric motor;

корпус и подвижные упоры, размещенные в сквозной радиальной расточке ротора, обеспечивают возможность точной установки и фиксации заданного положения корпуса в расточке посредством винтов,the housing and movable stops located in the through radial bore of the rotor provide the ability to accurately set and fix the given position of the housing in the bore by means of screws,

расположенных в крышках радиальной расточки, что определяет чувствительность и контролируемый диапазон изменения параметров обработки материалов на станке;located in the caps of the radial bore, which determines the sensitivity and controlled range of changes in the parameters of material processing on the machine;

сопла и постоянные дроссели, соединенные по мостовой схеме, в которой полости корпуса перед постоянными дросселями соединены линией подвода рабочей среды с панелью управления, полость корпуса между соплами соединена с линией отвода рабочей среды, а измерительные камеры сопел соединены управляющими линиями с управляющими полостями, расположенными под торцами подвижного элемента осевого регулирующего дросселя, преобразуют входной сигнал в виде изменения угловой скорости вращающейся части электродвигателя в сигнал управления в виде разности давлений рабочей среды под торцами подвижного элемента осевого регулирующего дросселя; мостовая схема соединения сопел и постоянных дросселей обеспечивает максимальную чувствительность и точность работы измерительного преобразователя вращающего момента.nozzles and constant chokes connected by a bridge circuit, in which the body cavities in front of the constant chokes are connected by a line of supply of the working medium to the control panel, the cavity of the body between the nozzles is connected to the line of the working medium, and the measuring chambers of the nozzles are connected by control lines to the control cavities located under the ends of the movable element of the axial control throttle, convert the input signal in the form of a change in the angular speed of the rotating part of the electric motor into a control signal in the form of a pressure difference of the working medium under the ends of the movable element of the axial control throttle; the bridge circuit for connecting nozzles and constant chokes provides maximum sensitivity and accuracy of the torque transducer.

Наличие новых деталей и функциональных связей между ними повышает точность настройки адаптивной системы управления гидравлическим цилиндром подачи силовой агрегатной головки станка для механической обработки материалов на заданный режим работы и расширяет технические возможности упомянутой системы управления за счет настройки силовых и скоростных параметров резания в широких диапазонах.The presence of new parts and functional connections between them increases the accuracy of tuning the adaptive control system of the hydraulic cylinder for feeding the power unit head of the machine for machining materials to a given operating mode and expands the technical capabilities of the mentioned control system by adjusting the power and speed parameters of cutting in wide ranges.

На фиг. 1 показана конструктивная схема силовой агрегатной головки станка для механической обработки с адаптивной системой управления гидравлическим цилиндром подачи в исходном положении, до настройки на заданный режим работы.FIG. 1 shows a structural diagram of a power unit head of a machine tool for machining with an adaptive control system for a hydraulic feed cylinder in the initial position, before tuning to a given operating mode.

Адаптивная система управления гидравлическим цилиндром 1 подачи силовой агрегатной головки станка для механической обработки содержит измерительный преобразователь 2 вращающего момента, выполненный с возможностью соединения с электродвигателем 3 привода вращения шпинделя 4 упомянутой головки и связанный с осевым регулирующим дросселем 5. Упомянутый дроссель выполнен с управляющими 6, 7 и управляемой 8 полостями с возможностью соответствующего соединения управляемой полости с упомянутым гидравлическим цилиндром и через панель 9 управления с насосной станцией 10 с возможностью управления скоростью гидравлического цилиндра подачи.The adaptive control system of the hydraulic cylinder 1 for feeding the power unit head of the machine tool for machining comprises a torque measuring transducer 2 configured to be connected to the electric motor 3 of the drive for the rotation of the spindle 4 of the said head and connected to the axial control throttle 5. The mentioned throttle is made with control valves 6, 7 and controlled by 8 cavities with the possibility of corresponding connection of the controlled cavity with the said hydraulic cylinder and through the control panel 9 with the pumping station 10 with the possibility of controlling the speed of the hydraulic supply cylinder.

Измерительный преобразователь вращающего момента выполнен в виде расположенного в неподвижном коллекторе 11 ротора 12, выполненного с возможностью соосного соединения с вращающейся частью упомянутого электродвигателя. В сквозной радиальной расточке ротора размещены корпус 13 и подвижные упоры 14 и 15, установленные с возможностью регулировки заданного положения корпуса в расточке посредством винтов 16 и 17, расположенных в крышках 18 и 19 радиальной расточки ротора. В корпусе расположены соосно навстречу друг другу с возможностью регулировки осевого положения сопла 20 и 21 с измерительными камерами 22 и 23, между которыми размещена подпружиненная с двух сторон подвижная инерционная заслонка 24, а с другой стороны сопел установлены постоянные дроссели 25 и 26. Сопла и постоянные дроссели соединены по мостовой схеме, в которой полости корпуса перед постоянными дросселями соединены линией 27 подвода рабочей среды с упомянутой панелью управления, полость 28 корпуса между соплами соединена с линией 29 отвода рабочей среды, а измерительные камеры сопел соединены управляющими линиями 30 и 31 с упомянутыми управляющими полостями, расположенными под торцами подвижного элемента 32 осевого регулирующего дросселя.The torque measuring transducer is made in the form of a rotor 12 located in the stationary collector 11, made with the possibility of coaxial connection with the rotating part of the said electric motor. In the through radial bore of the rotor housing 13 and movable stops 14 and 15 are placed, installed with the possibility of adjusting the predetermined position of the housing in the bore by means of screws 16 and 17 located in the covers 18 and 19 of the radial bore of the rotor. The nozzles 20 and 21 with the measuring chambers 22 and 23 are arranged coaxially towards each other with the possibility of adjusting the axial position of the measuring chambers 22 and 23, between which there is a movable inertial damper 24 spring-loaded on both sides, and on the other side of the nozzles there are fixed throttles 25 and 26. Nozzles and constant the chokes are connected by a bridge circuit, in which the body cavities in front of the constant chokes are connected by a line 27 for supplying the working medium with the said control panel, the cavity 28 of the body between the nozzles is connected to the line 29 for removing the working medium, and the measuring chambers of the nozzles are connected by control lines 30 and 31 with the said control cavities located under the ends of the movable element 32 of the axial control throttle.

Измерительный преобразователь вращающего момента имеет радиальную ось чувствительности X-X,The torque transducer has a radial X-X sensitivity axis,

Адаптивная система управления гидравлическим цилиндром подачи силовой агрегатной головки станка для механической обработки работает следующим образом.The adaptive control system of the hydraulic cylinder of the power head of the machine tool for machining works as follows.

Цикл работы силовой головки настраивают установкой в заданное положение упоров и конечных выключателей, управляющих работой направляющих гидравлических аппаратов (на фиг. 1 не показаны), размещенных в панели 9, реализуется управление «по пути».The operating cycle of the power head is adjusted by setting the stops and limit switches to a predetermined position, which control the operation of the hydraulic guiding devices (not shown in Fig. 1), located in the panel 9, control "along the way" is implemented.

Частота вращения шпинделя 4 головки не регулируется и определяется частотой вращения вала электродвигателя 3. При увеличении момента сопротивления на шпинделе угловая скорость вращающейся части электродвигателя уменьшается.The frequency of rotation of the spindle 4 of the head is not regulated and is determined by the frequency of rotation of the shaft of the electric motor 3. With an increase in the moment of resistance on the spindle, the angular speed of the rotating part of the electric motor decreases.

Скорости холостых ходов силовой головки при подводе инструмента к заготовке и при отводе инструмента в исходное положение настраивают путем регулирования расхода рабочей среды, подводимого к гидравлическому цилиндру 1 подачи и отводимого от него на слив через осевой регулирующий дроссель 5.The idle speed of the power head when the tool is brought to the workpiece and when the tool is retracted to its original position is adjusted by adjusting the flow rate of the working medium supplied to the hydraulic cylinder 1 of the feed and removed from it to the drain through the axial control throttle 5.

Давление рабочей среды в линии питания цилиндра от насосной станции 10 ограничивают настройкой предохранительного клапана (на фиг. 1 не показан), размещенного в панели 9 управления.The pressure of the working medium in the supply line of the cylinder from the pumping station 10 is limited by setting the safety valve (not shown in Fig. 1) located in the control panel 9.

Предварительная настройка измерительного преобразователя вращающего момента включает в себя два этапа.The presetting of the torque transducer is a two-step process.

Первый этап предусматривает установку подвижной инерционной заслонки 24 в геометрическом центре корпуса 13, для чего одновременно регулируют положение сопел 20 и 21 вдоль оси чувствительности X-X и предварительный натяг центрирующих пружин. Зазоры между торцами сопел и заслонки должны быть одинаковыми.The first stage provides for the installation of a movable inertial damper 24 in the geometric center of the housing 13, for which the position of the nozzles 20 and 21 along the axis of sensitivity X-X and the preload of the centering springs are simultaneously adjusted. The gaps between the ends of the nozzles and the flap must be the same.

Масса заслонки и силы пружин определяют чувствительность измерительного преобразователя. Эту настройку можно производить вне ротора 12.The damper mass and spring forces determine the sensitivity of the transmitter. This setting can be made outside the rotor 12.

Второй этап предусматривает установку геометрического центра корпуса 13 в радиальной расточке ротора преобразователя на некотором заданном расстоянии от оси вращения, для чего винтами 16 и 17 устанавливают и контргайками фиксируют положение подвижных упоров 14 и 15. Величина настроенного эксцентриситета определяет чувствительность измерительного преобразователя. Изменяя эксцентриситет, можно настраивать преобразователь на различные диапазоны измерения вращающего момента.The second stage involves the installation of the geometric center of the housing 13 in the radial bore of the transducer rotor at a certain predetermined distance from the axis of rotation, for which the position of the movable stops 14 and 15 is fixed with screws 16 and 17 and the locknuts are fixed. The value of the adjusted eccentricity determines the sensitivity of the measuring transducer. By changing the eccentricity, the transmitter can be tuned to different ranges of torque measurement.

При работе головки рабочая среда от насосной станции через панель управления поступает в поршневую (левую) полость гидравлического цилиндра подачи, а из штоковой (правой) полости отводится на слив в бак. Подвижная силовая головка вместе с корпусом цилиндра перемещается справа налево.When the head is in operation, the working medium from the pumping station through the control panel enters the piston (left) cavity of the hydraulic feed cylinder, and from the rod (right) cavity is drained to the tank. The movable power head together with the cylinder body moves from right to left.

Для работы измерительного преобразователя рабочая среда из линии 27 подвода через коллектор 11 поступает через постоянные дроссели 25 и 26 в измерительные камеры 22 и 23 сопел, а затем, пройдя сопротивления в виде зазоров между торцами сопел и инерционной заслонки, из полости 28 корпуса по линии 29 отвода рабочей среды сливается в бак.For the operation of the measuring transducer, the working medium from the supply line 27 through the collector 11 enters through constant throttles 25 and 26 into the measuring chambers 22 and 23 of the nozzles, and then, passing resistance in the form of gaps between the ends of the nozzles and the inertial damper, from the cavity 28 of the body along the line 29 drainage of the working medium is drained into the tank.

При вращении ротора преобразователя, соединенного с вращающейся частью электродвигателя возникает центробежная сила инерции, направленная вдоль оси чувствительности X-X. Центробежная сила инерции пропорциональна массе заслонки, величине настроенного эксцентриситета и квадрату угловой скорости ротора преобразователя.When the rotor of the transducer rotates, connected to the rotating part of the electric motor, a centrifugal force of inertia arises, directed along the axis of sensitivity X-X. The centrifugal force of inertia is proportional to the mass of the damper, the value of the adjusted eccentricity and the square of the angular speed of the converter rotor.

Под действием этой силы инерционная заслонка смещается и изменяет гидравлические сопротивления зазоров между ее торцами и торцами сопел.Under the action of this force, the inertial flap is displaced and changes the hydraulic resistance of the gaps between its ends and the ends of the nozzles.

Если сопротивление истечению рабочей среды из сопла 20 увеличивается, а из сопла 21 уменьшается, то давление в измерительной камере 22 возрастает, а давление в камере 23 уменьшается. Возникающая разность давлений используется как управляющий сигнал в управляющих полостях 6 и 7 под торцами подвижного элемента 32 осевого регулирующего дросселя.If the resistance to the outflow of the working medium from the nozzle 20 increases, and from the nozzle 21 decreases, then the pressure in the measuring chamber 22 increases, and the pressure in the chamber 23 decreases. The resulting pressure difference is used as a control signal in the control cavities 6 and 7 under the ends of the movable element 32 of the axial control throttle.

В предлагаемой системе управления осевой регулирующий дроссель может быть выполнен в виде четырехщелевого золотникового распределителя с пружинным центрированием, как это показано на фиг. 1.In the proposed control system, the axial control throttle can be made in the form of a four-slot spool valve with spring centering, as shown in FIG. 1.

Под действием разности давлений в управляющих линиях 30 и 31 ив управляющих полостях 6 и 7 подвижный элемент осевого регулирующего дросселя смещается влево, устанавливая проходные сечения щелей подвода и отвода рабочей среды, соответствующие скорости холостых ходов силовой агрегатной головки.Under the influence of the pressure difference in the control lines 30 and 31 and in the control cavities 6 and 7, the movable element of the axial control throttle is shifted to the left, setting the flow cross-sections of the working medium inlet and outlet slots corresponding to the idle speed of the power unit head.

При увеличении момента сопротивления вращению на шпинделе частота вращения ротора и сила инерции уменьшаются, заслонка смещается в сторону сопла 21. Это нарушает равновесие сил на подвижном элементе осевого регулирующего дросселя, он смещается вправо, устанавливая проходные сечения щелей, соответствующие скорости рабочей подачи.With an increase in the torque of resistance to rotation on the spindle, the rotor speed and the inertia force decrease, the flap moves towards the nozzle 21. This disturbs the balance of forces on the movable element of the axial control throttle, it shifts to the right, setting the passage sections of the slots corresponding to the speed of the working feed.

В дальнейшем любое изменение момента сопротивления вращению шпинделя силовой агрегатной головки будет приводить к соответствующему изменению подачи (увеличение момента сопротивления будет приводить к уменьшению подачи, а уменьшение момента сопротивления - к увеличению подачи), то есть будет происходить адаптация работы гидравлического цилиндра подачи к изменениям условий обработки материала на станке.In the future, any change in the moment of resistance to the rotation of the spindle of the power unit head will lead to a corresponding change in feed (an increase in the moment of resistance will lead to a decrease in feed, and a decrease in the moment of resistance will lead to an increase in feed), that is, the operation of the hydraulic feed cylinder will adapt to changes in processing conditions material on the machine.

После завершения обработки детали на станке рабочая среда от насосной станции через панель управления подается в штоковую (правую) полость гидравлического цилиндра, а из поршневой (левой) полости отводится на слив в бак. Силовая головка возвращается в исходное положение. Далее, обычно, цикл работы повторяется.After completing the processing of the part on the machine, the working medium from the pumping station through the control panel is fed into the rod (right) cavity of the hydraulic cylinder, and from the piston (left) cavity it is discharged to the drain into the tank. The powerhead returns to its original position. Further, usually, the cycle of work is repeated.

Повышение точности настройки адаптивной системы управления гидравлическим цилиндром подачи силовой агрегатной головки станка для механической обработки на заданный режим работы и расширение технических возможностей упомянутой системы управления достигается за счет использования величины вращающего момента электродвигателя привода вращения шпинделя головки для управления гидравлическим цилиндром подачи, что осуществляется посредством измерительного преобразователя типа сопло-заслонка и осевого регулирующего дросселя.Improving the tuning accuracy of the adaptive control system of the hydraulic cylinder for feeding the power aggregate head of the machine tool for machining to a given operating mode and expanding the technical capabilities of the said control system is achieved by using the torque of the electric motor of the spindle rotation drive of the head to control the hydraulic cylinder, which is carried out by means of a measuring transducer damper type and axial control throttle.

Источники информации, принятые во вниманиеSources of information taken into account

1. Свешников В.К., Усов А.А. Станочные гидроприводы: Справочник. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1988. - С. 191, рис. 5.38, С. 288-289, рис. 7.8.1. Sveshnikov V.K., Usov A.A. Machine hydraulic drives: Handbook. - 2nd ed., Rev. and add. - M .: Mechanical Engineering, 1988. - S. 191, fig. 5.38, pp. 288-289, fig. 7.8.

2. Бектибай Б.Ж. Разработка универсальной адаптивной автоматической системы управления режимами работ гидравлических силовых головок станков. - Автореферат дисс…канд. техн. наук. - Республика Казахстан, Алматы, Казахский национальный технический университет им. Канына Сатпаева, 2001. - С. 6-7, рис. 1.2. Bektibai B.Zh. Development of a universal adaptive automatic system for controlling the operating modes of hydraulic power heads of machine tools. - Abstract dissertation ... cand. tech. sciences. - Republic of Kazakhstan, Almaty, Kazakh National Technical University. Kanyna Satpayeva, 2001. - S. 6-7, fig. 1.

3. Тверской М.М. Стабилизация нагрузки на сверле в процессе глубокого сверления при многошпиндельной обработке. - В кн. Самоподнастраивающиеся станки / Под ред. Б.С. Балакшина. - М.: Машиностроение, 1970. - С. 259-262, рис. 1 и 2 (прототип).3. Tverskoy M.M. Stabilization of the load on the drill during deep drilling with multi-spindle machining. - In the book. Self-adjusting machines / Ed. B.S. Balakshin. - M .: Mechanical Engineering, 1970. - S. 259-262, fig. 1 and 2 (prototype).

Claims (1)

Адаптивная система управления гидравлическим цилиндром подачи силовой агрегатной головки станка для механической обработки, содержащая измерительный преобразователь вращающего момента, выполненный с возможностью соединения с электродвигателем привода вращения шпинделя упомянутой головки и связанный с осевым регулирующим дросселем, выполненным с управляющими и управляемой полостями с возможностью соответствующего соединения управляемой полости с упомянутым гидравлическим цилиндром и через панель управления с насосной станцией с возможностью управления скоростью гидравлического цилиндра подачи, отличающаяся тем, что упомянутый измерительный преобразователь выполнен в виде расположенного в неподвижном коллекторе ротора, выполненного с возможностью соосного соединения с вращающейся частью упомянутого электродвигателя, и размещенных в сквозной радиальной расточке ротора корпуса и подвижных упоров, установленных с возможностью регулировки заданного положения корпуса в расточке посредством винтов, расположенных в крышках радиальной расточки ротора, при этом в корпусе расположены соосно навстречу друг другу с возможностью регулировки осевого положения два сопла с измерительными камерами, между которыми размещена подпружиненная с двух сторон подвижная инерционная заслонка, а с другой стороны сопел установлены постоянные дроссели, причем сопла и постоянные дроссели соединены по мостовой схеме, в которой полости корпуса перед постоянными дросселями соединены линией подвода рабочей среды с панелью управления, полость корпуса между соплами соединена с линией отвода рабочей среды, а измерительные камеры сопел соединены управляющими линиями с управляющими полостями, расположенными под торцами подвижного элемента осевого регулирующего дросселя.An adaptive control system for a hydraulic cylinder for supplying a power unit head of a machine tool for machining, comprising a torque transducer configured to be connected to an electric motor for driving a spindle of said head and connected to an axial regulating throttle made with control and controlled cavities with the possibility of corresponding connection of the controlled cavity with the said hydraulic cylinder and through the control panel with a pumping station with the ability to control the speed of the hydraulic feed cylinder, characterized in that the said measuring transducer is made in the form of a rotor located in a stationary collector made with the possibility of coaxial connection with the rotating part of the said electric motor, and placed in the through radial bore of the housing rotor and movable stops installed with the possibility of adjusting the given position of the housing in the bore by means of ntov, located in the covers of the radial bore of the rotor, while in the housing are located coaxially towards each other with the possibility of adjusting the axial position of two nozzles with measuring chambers, between which there is a movable inertial damper spring-loaded on both sides, and on the other side of the nozzles there are constant throttles, and nozzles and constant chokes are connected by a bridge circuit, in which the body cavities in front of the constant chokes are connected by a line for supplying the working medium with the control panel, the cavity of the body between the nozzles is connected to the outlet line of the working medium, and the measuring chambers of the nozzles are connected by control lines with control cavities located under the ends moving element of the axial control throttle.
RU2020110298U 2020-03-10 2020-03-10 ADAPTIVE CONTROL SYSTEM OF HYDRAULIC CYLINDER FEEDING THE POWER UNIT HEAD FOR MACHINING MACHINE RU199898U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020110298U RU199898U1 (en) 2020-03-10 2020-03-10 ADAPTIVE CONTROL SYSTEM OF HYDRAULIC CYLINDER FEEDING THE POWER UNIT HEAD FOR MACHINING MACHINE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020110298U RU199898U1 (en) 2020-03-10 2020-03-10 ADAPTIVE CONTROL SYSTEM OF HYDRAULIC CYLINDER FEEDING THE POWER UNIT HEAD FOR MACHINING MACHINE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU199898U1 true RU199898U1 (en) 2020-09-24

Family

ID=72601255

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020110298U RU199898U1 (en) 2020-03-10 2020-03-10 ADAPTIVE CONTROL SYSTEM OF HYDRAULIC CYLINDER FEEDING THE POWER UNIT HEAD FOR MACHINING MACHINE

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU199898U1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU203866U1 (en) * 2020-12-28 2021-04-23 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Пензенский государственный технологический университет» ADAPTIVE HYDRAULIC CYLINDER CONTROL
RU212829U1 (en) * 2022-02-14 2022-08-11 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный технологический университет" CENTRIFUGAL MEASURING CONVERTER FOR ADAPTIVE CONTROL SYSTEM OF HYDRAULIC CYLINDER OF FEEDING OF POWER UNIT HEAD OF METAL-CUTTING MACHINE

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1367800A (en) * 1970-12-19 1974-09-25 Toyoda Machine Works Ltd Grinding machine having an adaptive control system
SU521115A1 (en) * 1975-01-17 1976-07-15 Красноярский Политехнический Институт Adaptive size control device for dynamic machine setting
SU1282978A1 (en) * 1984-02-24 1987-01-15 Предприятие П/Я А-7555 Pneumatic hydraulic drive for axial travel
SU1308449A1 (en) * 1986-01-27 1987-05-07 Тбилисское Специальное Конструкторско-Технологическое Бюро "Пищемаш" Apparatus for adaptive control of machine
US20180320711A1 (en) * 2015-10-19 2018-11-08 Husqvarna Ab Adaptive control of hydraulic tool on remote controlled demolition robot
RU192683U1 (en) * 2019-05-07 2019-09-26 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный технологический университет" HYDRAULIC POWER HEAD FOR UNITS

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1367800A (en) * 1970-12-19 1974-09-25 Toyoda Machine Works Ltd Grinding machine having an adaptive control system
SU521115A1 (en) * 1975-01-17 1976-07-15 Красноярский Политехнический Институт Adaptive size control device for dynamic machine setting
SU1282978A1 (en) * 1984-02-24 1987-01-15 Предприятие П/Я А-7555 Pneumatic hydraulic drive for axial travel
SU1308449A1 (en) * 1986-01-27 1987-05-07 Тбилисское Специальное Конструкторско-Технологическое Бюро "Пищемаш" Apparatus for adaptive control of machine
US20180320711A1 (en) * 2015-10-19 2018-11-08 Husqvarna Ab Adaptive control of hydraulic tool on remote controlled demolition robot
RU192683U1 (en) * 2019-05-07 2019-09-26 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный технологический университет" HYDRAULIC POWER HEAD FOR UNITS

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Самоподнастраивающиеся станки" под ред. Б.С. Балакшина, М., Машиностроение, 1970, с. 259-262, рис. 1, 2. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU203866U1 (en) * 2020-12-28 2021-04-23 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Пензенский государственный технологический университет» ADAPTIVE HYDRAULIC CYLINDER CONTROL
RU212829U1 (en) * 2022-02-14 2022-08-11 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный технологический университет" CENTRIFUGAL MEASURING CONVERTER FOR ADAPTIVE CONTROL SYSTEM OF HYDRAULIC CYLINDER OF FEEDING OF POWER UNIT HEAD OF METAL-CUTTING MACHINE
RU212830U1 (en) * 2022-02-14 2022-08-11 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный технологический университет" TORQUE MEASURING TRANSDUCER ON POWER HEAD SPINDLE OF UNIT METAL-CUTTING MACHINE FOR ADAPTIVE CONTROL SYSTEM OF POWER HEAD FEEDING CYLINDER HYDRAULIC
RU212831U1 (en) * 2022-02-14 2022-08-11 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный технологический университет" LOAD CHANGE TRANSDUCER ON POWER HEAD SPINDLE OF METAL-CUTTING MACHINE FOR ADAPTIVE CONTROL OF POWER HEAD HYDRAULIC FEED CYLINDER

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU198094U1 (en) ADAPTIVE HYDRAULIC CYLINDER CONTROL SYSTEM FOR SUPPLYING THE POWER UNIT HEAD OF THE MACHINE FOR MECHANICAL PROCESSING
RU192683U1 (en) HYDRAULIC POWER HEAD FOR UNITS
RU199898U1 (en) ADAPTIVE CONTROL SYSTEM OF HYDRAULIC CYLINDER FEEDING THE POWER UNIT HEAD FOR MACHINING MACHINE
US5010794A (en) Hydrostatic spindle device
EP0398655A2 (en) Pressure detecting device for torque control wrench
EP1112134B1 (en) Tool with control of a fluid axis
SE536711C2 (en) Damping device for percussion, percussion, rock drill and method of damping at a rock drill
US4823061A (en) Stone expansion control for a honing machine
US2026776A (en) Hydraulic transmission
US4173303A (en) Hydraulic push drive for pusher centrifuges
US2150032A (en) Machine tool speed control
RU212831U1 (en) LOAD CHANGE TRANSDUCER ON POWER HEAD SPINDLE OF METAL-CUTTING MACHINE FOR ADAPTIVE CONTROL OF POWER HEAD HYDRAULIC FEED CYLINDER
RU212829U1 (en) CENTRIFUGAL MEASURING CONVERTER FOR ADAPTIVE CONTROL SYSTEM OF HYDRAULIC CYLINDER OF FEEDING OF POWER UNIT HEAD OF METAL-CUTTING MACHINE
RU203866U1 (en) ADAPTIVE HYDRAULIC CYLINDER CONTROL
RU198095U1 (en) ADAPTIVE HYDRAULIC ENGINE CONTROL SYSTEM OF ACTIVE MOVEMENT OF THE WORKING WORK OF THE METAL CUTTING MACHINE
US2777426A (en) Hydraulic speed control valve
CN101733422A (en) Energy saving type clamping force control device of hydraulic power chuck
RU204574U1 (en) ADAPTIVE HYDRAULIC CYLINDER CONTROL
US4557075A (en) Apparatus for shaping an electrode of a prescribe spatial configuration by means of an abrading die
RU212830U1 (en) TORQUE MEASURING TRANSDUCER ON POWER HEAD SPINDLE OF UNIT METAL-CUTTING MACHINE FOR ADAPTIVE CONTROL SYSTEM OF POWER HEAD FEEDING CYLINDER HYDRAULIC
US3605911A (en) Machine tool control systems
US2271615A (en) Hydraulic power unit
RU204575U1 (en) ADAPTIVE CONTROL SYSTEM OF HYDRAULIC CYLINDER FEEDING POWER UNIT HEAD FOR MACHINING MACHINE
US2553286A (en) Hydraulic drive for inertia loads
RU196577U1 (en) UNIT HEAD FOR DRILLING DEEP HOLES WITH AUTOMATIC FEEDING SYSTEM