SU793364A3 - Система регулировани положени инструмента - Google Patents

Description

(54) СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ Изобретение относитс  к системе регулировани  положени  инструмента и предназначено дл  компенсаций износа инструмента металлорежущего станка. Известна система регулировани  положени  инструмента, содержаща  механизм подналадочных перемещений инструмента, узел измерени  отклоне ни  действительного размера детали от заданного и счетчик числа отклонений , превышающих верхний и нижний заданные пределы зоны регулировани  Недостатком известной системы регулировани   вл етс  высока  точность при обработке детали вследствие невозможности малой подналадк инструмента в зоне регулировани , ограниченной верхним и нижним преде лами. Целью предложенной системы регулировани  положени  инструмента  вл етс  повышение точности обработ ки деталей. . Предлагаема  система регулировани  положени  инструмента, содержаща  механизм подналадочных перемещений инструмента, узел измеренй  отклонени  действительного размера ИНСТРУМЕНТА детали от заданного и счетчик числа отклонений, превышающих верхний и нижний заданные пределы зоны регулировани , отличаетс  тем,что она снабжена блоком компенсации отклонений размеров детали в зоне регулировани , подключенным своим входом к выходу узла измерени ,а выходом к механизму подналадочных перемещений инструмента . На фиг. 1 схематично изображен предпочтительный вариант системы регулировани  положени  инструмента согласно изобретению в сочетании с датчиком размера, расточным станком и транспортером, каждый из которых взаимодействует с несколькими заготовками , наход щимис  в транспортереj на фиг, 2 - блок-схема системы на фиг. 3 - логическое устройство автоматической настройки инструмента; на фиг. 4 - предпочтительный вариант выполнени  механизма настройки инструмента .системы компенсации износа инструмента; на фиг. 5 - сечение А-А на фиг, 4; на фиг. 6 - ограничивакицее устройство механизма наладочного перемещени , .сечение В-В на фиг, 4 , .

Система компенсации износа дл  горизонтально-расточного станка 1 (см. фиг.1); содержит блок 2 управлени  который св зан с механизмом 3 настройки резца и датчиком 4 размера . Система регулировани  положени  инструмента и расточной станок 1 св заны с транспортером 5, перемещающим заготовки б между множеством позиций, три из которых изображены

на фиг. 1. Расточный станок 1 имеет борштангу 7, на которой установлен регулируемый резец или инструменте, и котора  вращаетс  вместе с резцом 8 при расточке цилиндрического отверсти  в заготовках 6. После расточки заготовки перемещаютс  в промежуточную позицию, в которой заготовка остаетс  неподвижной в течение следующей операции расточки. Перед последующей операцией расточки заготовка б перемещаетс  в позицию, в которой датчик 4 размера осуществл е измерение диаметра отверсти  в заготовке б путем введени  в это отверстие замер ющей головки 9. Например , датчик 4 размера и измер юща  головка 9 могут быть приборами пневматического-типа, замер ющими разность между действительным размером отверсти  заготовки и номинальным размером. Предпочтительно, датчик 4 размера вьщает в цепь 10 аналоговый сигнал, величИ: а которого Отображает отклонение размера отверсти  заготовки от номинального, а также направление этого отклонени . Блок 2 управлени  выдает в цепь 11 управл ющий сигнал, который через механиз 3 настройки резца осуществл ет перемещение резца 8 и принимает по цепи 12 сигнал обратной св зи, отображающий действительное перемещение, создаваемое механизмом 3 настройки резца.

На фиг. 2 более подробно изображены блок 2 управлени  и механизм 3 настройки резца, при этом последний обведен пунктирной линией. в блок 2 управлени  по цепи 10 подаетс  сигнал рассогласовани  с датчика 4 размера и по цепи 13 опорный сигнал с того же датчика. При замыканик выключател  14 аналоговый сигнал рассогласовани , поступающий по цепи 10, подаетс  на конденсатор 15 и зар жает его через резистор 16 до напр жени , отображающего рассогласование .в размере отверсти , замеренном датчиком 4 размера . Управление выключателем 14 осуществл етс  в соответствии с рабочим положением замер ющей головки 9 в отверстии заготовки б, в результате чего размер отверсти  считываетс  в соответствукнций момент времени. Зар д конденсатора 15 чере резистор 16 подаетс  на усилитель

17 и далее в цепь 18. Сигнал ошибки по цепи 18 и опорный сигнал по цепи 13 поступают в логическое устройство автоматической настройки инструмента 19, который реагирует на разность между сигналом рассогласовани  в цепи 18 и опорным сигналом в цепи 13 и вьщает соответствующие команды в цепи 20 и 21 на двигательредуктор 22, который, например, может приводитьс  во вращение по часовой стрелке в ответ на сигнал по цеп 20,когда отверстие имеет размер меньше номинального с тем, чтобы увеличи радиальный вылет резца, и против часвой стрелки в ответ на сигнал по цепи 21, когда отверстие имеет размер больше номинального с тем, чтобы уменьшить радиальный вылет резца. Двигатель-редуктор 22 имеет выходной вал 23, который св зан с зубчатым редуктором 24, св занным, в свою очередь, с пневматическим патроном 25. Величина углового перемещени  вала 23 двигател -редуктора, и следовательно пневматического патрона 25,замер етс  круговым потенциометром 26, св занным с двигателемредуктором 22 валом 27. Круговой потенциометр 26 выдает в цепь 28 выходной сигнал, поступающий в логическое устройство автоматической настройки инструмента 19, дл  егО сравнени  с управл ющим сигналом в цепи 20 или 21, в результате чего полное перемещение инструмента может строго и точно контролироватьс . Блок 29 индикации принимает поступающий по цепи 28 сигнал, отображающий действительную величину перемещени  резца, и выдает визуальную информацию о действительном положении резца Механизм 3 настройки резца снабжен также предохранительным устройством

30ограничени  хода, которое св зано с пневматическим патроном 25, валом

31и содержит конечные выключатели

32и 33, приводимые в действие кулачком 34, установленным на валу 31, и предназначенные дл  получени  информации о том, когда инструмент находитс  на границах диапазона регулировани . Эта информаци  подаетс 

по цепи конечного выключател  32- на соответствукхций индикатор, например лампу 35. Выходной сигнал предохранительного устройства ограничени  хода подаетс  также в логическое устройство автоматической настройки инструмента 19 по цепи 36. В логическое устройство автоматической настройки инструмента 19 подаетс также сигнал ручной настройки по цепи 37, содержащего источник 38 напр жени  дл  подачи отрицательного напр жени  по цепи 39, положительног напр жени  по цепи 40 и регулируемого напр жени  потретьей цепи 41. В логическое устройство ручной настройки с входа 42 подаетс  также разрешающий сигнал, который вырабатывает с  только тогда,когда борштанга и ре зец наход тс  в положении,соответст вующем настройке резца.С входа 42 ра решающий сигнал подаетс  на кнопку 43 движени  по часовой стрелке, кноп ку 44 возврата и кнопку 45 движени  .против часовой стрелки,которые,в св очередь,пропускают сигнал с входа 4 соответственно, на аналоговые логиче кие схемы И 46, 47 и 48, и по цепи 37 на логическое устройство 19 автоматической настройки инструмента, когда соответствующа  кнопка замкнута, а на входе 42 по вл етс  разрешающий сигнал, В соответствии с этим, в цепи 37 возникает отрицательное напр жение с источника 38, когда разрешающий сигнал по вл етс  на входе 42 и замыкаетс  кнопка 43 дви жени  по часовой стрелке, положительный сигнал из цепи 40 по вл етс в цепи 37, когда разрешающий сигнал подаетс  на вход 42 и замыкаетс  кнопка 45 движени  против часовой стрелки;и в цепи 37 по вл етс  предварительно установленный потенц ал цепи 41, когда на вход 42 подает с  разрешающий сигнал и замыкаетс  кнопка 44. Логическое устройство автоматической настройки инструмент 19 реагирует на отрицательное и положительное напр жение цепей 39, 40 и 41 как на сигналы ошибки дл  приведени  патрона 25 во вращение соответственно по часовой или проти часовой стрелки. Кнопка возврата ис пользуетс  дл  приведени  резца в заданное положение, которое может быть установлено путем регулировки измен емого потенциала цепи 41 и  в л етс  предпочтительно исходным по ложением после установки нового рез ца. Из изложенного пон тно, что обес печиваетс  как автоматическа  настройка резца с помощью механизма 23 настройки резца,так и ручна  наст|ройка с помощью кнопок 43,44 и 45. Кроме того, эти настройки осуществл ютс  лишь в тот момент, когда резец находитс  в соответствующем положении , за счет введени  блокировок, .создаваемых выключателем 14 и разре шающим напр жением на входе 42. Сигнал из цепи 18 см. фиг. 3J, отображающий отклонение размера отверсти  от номинального, подаетс  на компаратор 49 верхнего предела и на компаратор 50 нижнего предела. На компаратор верхнего предела подаетс  также эталонное напр жение верхнего предела, например 3,5 В,с генератора 51 эталонного напр жени  верхнего предела . и эталонное на .пр жение низкнего предела , например 2,5 В, с генератора 52 эталонного напр жени  нижнего предела. Компаратор верхнего предела, при превышении сигналом в цепи 18 эталонного напр жени  верхнего предела, выдает в цепь 53 выходной сигнал, указывающий на то, что было замерено слишком большое отверстие, тогда как сранивакщее устройство нижнего предела вьщает в цепь 54 выходной сигнал, указывающий на то, что было замерено слишком маленькое отверстие. Если в цепь 53 выдаетс  сигнал, указывающий на то, что имеет место выход за верхний предел, и этот сигнал подаетс  на схему И 55 одновременно с подачей в цепь И 56 сигнала, указывающего на то, что резец находитс  в положени  настройки, т. е. что борштанга находитс  в отведенном положении, а элемент настройки резца сцентрирован с патроном настройки резца 25, то по цепи 57 сигнал подаетс  на счетчик 58 верхнего предела, который отсчитывает единицу з свеем счетном регистре. Если на счетчик 58 поступают три последовательных сигнала , указывающих на выход за верхний предел при трех последовательных замерах,, то счетчик 58 выдает в цепь 59 выходной сигнал, указывающий на это обсто тельство. Аналогичным образом , если в цепи 54 присутствует выходной сигнал одновременно с присутствием сигнала момента настройки в цепи И 56, то выдаетс  сигнал по цепи 60 в счетчик нижнего предела 61, который засчитываетс  в счетном регистре . Если счетчик 61 нижнего предела насчитывает три последовательных сигнала по цепи 60, то он выдает по цепи 62 выходной сигнал,.указывающий на это обсто тельство. Выходной сигнал счетчика 58 верхнего предела по цепи 59 подаетс  на схему. И 63,на которую, кроме того подаетс  сигнал момента настройки по цепи 64,Схема И 63, при наличии сигналов в цеп х 59 и 64, выдает по цепи 65 выходной сигнал, который подаетс  на один из входов схемы И 66. На схему И 66 по цепи 67 подаетс  также сигнал, получаемый из сигнала в цепи 36, и  вл ющийс ,в частности, синвертированным по отношению к сиг налу в цепи 36 дл  того, чтобы его присутствие указывало на то, что настройка инструментапроисходит не на пределах, о чем свидетельствует разомкнутое положение конечных выключателей 32 и 33. При совпадении сигналов в цеп х 65 и 67 схема И 66 выдает в цепь 68 выходной сигнал, который поступает на следующую схему И 69. На схему И 69 по цепи 70 сигнал подаетс  тогда, когда не осуществл етс  ручна  настройка с помощью устройства ручной настройки, и эта схема вьщает выходной сигнал в цепь 71 при совпадении сигналов в цеп х 68 и 70. Счетчик 61 нижнего предела вьадает выходной сигнал на схему И 72, на которую поступает также сигнал момента настройки по цепи 64, в результате чего эта схема выдает выходной сигнал в выходную цепь 73 при совпадении выходного сигнала со счет чика 61 нижнего предела и сигнала момента настройки в цепи 64. По цепи 73 сигнал подаетс  на схему И 74, на которую также по цепи 67 поступае сигнал отсутстви  возврата в исходно положение, в результате чего выходно сигнал выдаетс  в цепь 75 при наличи обоих сигналов в цеп х 67 и 73. По цепи 75 сигнал поступает на схему И 76, на которую по цепи 70 под-аетс  также сигнал отсутстви  ручной настройки и эта схема выдает в цепь 77 выходной сигнал при совпадении сигна лов в цеп х 75 и 70. Как очевидно, сигналы в цеп х 71 и 77 указывают на то, что: 1)были за мерены три последовательных отверсти , каждое из которых соответственно больше эталона верхнего предела или меньше эталона нижнего предела; 2) инструмент находитс  в положении соответствующем настройке; 3)инструмент находитс  в границах диапазона настройки; и 4)устройство ручной настройки не работает.- Сигналы в цеп х 71 и 77  вл ютс  разрешающими сигналами , позвол ющими перемещать резец на соответствующую величину с цель корректировки разности между диамет ром последнего замеренного отверсти и номинальным диаметром. По цеп м 53 и 54 сигналы, отобра жакщие соответственно выход за верх ний и нижний пределы, подаютс  на схему НЕ И 78, котора  выдает сигнал в цепь 79, когда сигнал в цепи 18, отображающий отклонение: послед него замеренного отверсти , не выходит ни за верхний, ни за нижний предел. По цепи 79 сигнал подаетс  схему И 80, на которую поступает также сигнал момента настройки по цепи 64, в результате чего в цепь 8 выдаетс  сигнал при совпадении сигналов в цеп х 79 и 64. Выходной сигнал подаетс  по цепи 81 на схему И 82, на которую по цепи 67 поступает также сигнал, указывающий на то, что не имеет места выход за гра ницы диапазона настройки/ в результате чего в цепь 83 вьщаетс  сигнал при совпадении сигналов в цеп х 81 и 67, По цепи 83 сигнал поступает на схему И, на которую по цепи 70 подаетс  также сигнал, указывающий на то, что отсутствует ручна  настр ка инструмента, и котора  выдает в цепь 84 выходной сигнал при совпадении сигналов в цеп х 83 и 70. игнал в цепи 84  вл етс  разрешающим сигналом дл  настройки резца посе каждого замера отверсти , когда азмер отверсти  находитс  между верхним и нижним пределами, определ мыми эталонными напр жени ми источНИКОВ 51 и 52. Предположим,что отверстие последней замеренной заготовки находитс  между соответствующими пределами, определ емыми эталонными напр жени ми верхнего и нижнего пределов, при этом разрешающий сигнал по цели 84 подаетс  на схему И 85 вращени  по часовой стрелке и на схему И 86 вращени  против часовой стрелки. Сигнал в цепи 18, отображающий отклонение размера отверсти  заготовки, подаетс  насервоусилитель 87 по цепи 88. На сервоусилитель 87 по цепи. 89 подаетс  также сигнал с детек-тора 90 изменени , уровень напр жени  в котором первоначально равен трем вольтам, т. е. уровню сигнала, отображающему требуемый размер заготовки .Сервоусилитель сравнивает сигналы в цеп х 88 и 89 и выдает выходной сигнал в цепь 91, когда сигнал в цепи 88 указывает на то, что последнее замеренное отверстие имеет уменьшенный размер, и в цепь 92, когда сигнал в цепи 88 указывает на то, что последнее замеренное отверстие имеет увеличенный размер. Если последнее замеренное отверстие имеет уменьшенный размер, то при этом совпадение сигналов в цеп х 91 и 84 по схеме И 85 приведет к по влению в цепи 93 выходного сигнала, который подаетс  на возбудитель 94 вращени  по часовой стрелке, вьадающий, в свою очередь, выходной сигнал в цепь 20 дл  приведени  во вращение двигател -редуктора 22 по часовой стрелке с целью увеличени  вылета резца относительно борштанги и увеличени  размера отверсти  в следующей обрабатываемой части на величину , необходимую дл  приведени  его к требуемому размеру. Другими словами, резец настраиваетс  пропорционально ошибке за один шаг. Если бы обработанна  часть имела увеличенный размер и/ следовательно, сервоусилитель 87 вьвдавал бы выходной сигнал в цепь 92, на схему И 86 одновременно поступали бы сигналы по цеп м 84 и 92, в результате чего выходной сигнал этой схемы подавалс  бы по цепи 95 на возбудитель 96 вращени  против часовой стрелки, который, в свою очередь, выдал бы сигнал по цепи 21 на двигатель-редуктор 22 дл  создани  вращени  этого двигател -редуктора противчасовой стрелки с целью уменьшени  вылета резца относительно борштанги и уменьшени  тем самым размера отверсти  на следующей обрабатываемой части. При настройке резца вращением двигател -редуктора либо по часовой либо против часовой стрелки потенци метр 26 .выдает по цепи 28 сигнал о ратной св зи, поступающий в детектор 90 изменений. Детектор изменений вы  вл ет изменение величины напр жени потенциометра и выдает по цепи 89 сигнал, отображающий это изменение. Поскольку происходит изменение поло жени  инструмента, сигнал в цепи 89 приближаетс  к управл ющему сигналу в цепи 88. Когда сервоусилитель 87 обнаруживает равенство сигналов в цеп х 88 и 89, выходной сигнгш в це пи 91 либо 92, вызывающий это изменение , пропадает. По цепи 13 на детектор 90 изменений поступает эталонное напр жение, на которое детек тор реагирует таким образом, чтобы п истечении определенного времени после перемещени  потенциометра, вы дающего выходной сигнал в цепь 28, выходное напр жение в цепи 89 детек тора изменений становилось вновь ра ным трем вольтам и, тем- самым, вос станавливапись начальные услови  дл следующей настройки инструмента. При замере отверсти , выход щего за верхний или нижний предел, сигнал в цепь 84 не выдаетс , как по сн лось . После замера трех отверстий выход щих либо за верхний, либо за нижний предел, как по сн лось, сигна выдаетс  в цепь 71 или 77 соответственно , и он поступает на соответствующую схему И 97 или 98. При одновременном поступлении на схему И 97 выходного сигнала вращени  по часовой стрелке с сервоусилител  по цепи 91 и сигнала по цепи 71, схема И 97 по цепи 99 выдает сигнал на возбудитель 94 вращени  по часовой стрелке , выходной сигнал которого в цепи 20 вызывает перемещение инструмента за счет вращени  по часовой стрелке как описывалось. При одновременном поступлении на схему И 98 выходного сигнала вращени  против часовой стрелки с сервоусилител  по цепи 92 и сигнала по цепи 77, схема И 98 выдает по цепи 100 выходной сигнал на возбудитель 96 вращени  против часовой стрелки,выходной сигнал которого в цепи 21 обеспечивает настройку инструмента за счет вращени  проти-в часовой стрелки, как по сн лось . Верхний и, нижний пределы размера отверсти  заготовки 6, устанавливае мые с помощью генераторов эталонных напр жений верхнего 51 и нижнего 52 предела,соответственно, выбираютс  таким образом, -чтобы они полностью находились между верхним и нижним допусками на заготовку 6. При необходимости , могут быть предусмотрены компараторы верхнего допуска и компараторы нижнего допуска в сочетании с генераторами эталонного напр жени  верхнего допуска и генераторами эталонного напр жени  нижнего допуска, аналогичные блокам 49, 50,51 и 52 соответственно, на которые по цепи 18 подаетс  выходной сигнал дл  определени  момента выхода отверсти  заготовки за границы пол  допуска. Блок управлени  может быть приспособлен дл  остановки расточного станка 1 при обнаружении обработанной части, вышедшей за допуски. Механизм 3 см. фиг. 4-б)содержит центральный вращак цийс  вал 101 с участками 102, 103, 104 и 105 различного диаметра, который может представл ть собой сборную конструкцию, состо щую из нескольких соединенных между собой соосных деталей.Участок ,105  :вл етс ,предпочтительно,одной из таких деталей и содержит фиксаторы 106 цангового патрона, слегка отогнутые в сторону от центра и имеющие расположенные вдоль оси прорези, позвол ющие сжимать фиксаторы 106 в направлении к центру. Зажимна  гильза 107 цангового патрона установлена соосно с участком вала 101 и перемещаетс  относительно последнего в осевом направлении дл  сжати  фиксаторов 106 при своем движении вниз относительно участка 105 патрона. Гильза имеет наружный фланец 108, который плотно соприкасаетс  с окружающей его цилиндрической стенкой 109 и с внутренней цилиндрической стенкой 110 при посредстве уплотнений 111 и 112. Фланец 108 раздел ет камеру, образованную стенками 109 и 110, на противоположные части, в которые через каналы 113 и 114 в определенные моменты времени подаетс  сжатый воздух. Очевидно, что при понижении давлени  в канале 114 и повышении давлени  в канале 113 фланец 108 и св занна  с ним гильза 107 будут подаватьс  вниз и отгибать внутрь фиксаторы 106 участка 105 патрона. При понижении давлени  в канале 113 и повышени  давлени  в канале 114 гильза 107 будет подаватьс  вверх относительно участка 105 патрона, позвол   фиксаторам 106 разгибатьс  наружу. Вал 101 и узел гильзы 107 установлены с вращением в подшипниках 115 и 116. Вал 101 (см. фиг. 5) приводитс  во вращение через редуктор 24, содержащий черв чную шестерню 117, установленную на валу 101, и черв к 118, установленный на поперечном валу 119. Вал 119 приводитс  во вращение двигателем 22 с зубчатым редуктором через соответствующую муфту . Потенциометр 26 обратной св зи приводитс  во вращение валом 119

через соответствующую муфту и дл  получени  информации о действительном угловом перемещении вала 101.

На участке 102 вала установлен кулачок 34 (см. фиг. 4,6)., вращагощийс  вместе с валом и взаимодействующий с конечными выключател ми 32 и 33., Конечные выключатели 32 и 33 содержат толкатели 120 и 121, которые отжимаютс при соприкосновении кулачка 34 с упорными пластинами 122 и 123 соответственно. Конечные выключатели установлены таким образом, чтобы выключение соответствующего выключател  32 или 33 происходило при повороте кулачка 34 относительно сренего положени  на 32,4 Конечные выключатели 32 и 33 совместно с кулачком 34 выполн ют функцию безхэпасности , предотвраща  выход за границы диапазона настройки инструмента и те самым порчу заготовок. Эта задача может также решатьс  путем контролировани  поворота потенциометра 26 на индикаторе 29.

Фиксаторы 106 части 105 цангового патрона приспособлены дл  захвата и зажати  цилиндрической поверхности 124 на механизме перемещени  инструмента 125 дл  борштанги 7 и резца 8. В этом случае вылет резца 8 может увеличиватьс  или уменьшатьс  При вращении цилиндрической поверхности 124 соответственно по или против часовой стрелки за счет соответствующего резьбового соединени  между валом несущим инструментодержатель 126, и резьбовым, элементом, установленным на борштанге 7(как это известно в технике настройки инструмента). Дл  Обеспечени  захвата цилиндрической поверхности 124 фиксаторами 106 цангового патрона в соответствующий момент времени предусматриваетс  устройство управлени  давлением воздуха (не показано)которое св зано с каналами 113 и 114 и синхронизировано с управлением двигателем-редуктором 22 по цеп м 20 и 21. Например, захват цилиндрической поверхности 12 будет происходить в нужный момент

за счет создани  давлени  воздуха в канале 113 при выдаче сигнала момента настройки по цепи 64 и за счет создани  давлени  в канале 114 при пропадании сигнала момента настройки в цепи 64.

Благодар  изобретению получена система регулировани  дл  компенсации износа инструмента, в которой полна  пропорциональна  компенсаци  износа инструмента осуществл етс  за один шаг, быстрее, чем при постепенной компенсации, и в которой настройка инструмента может осуществл тьс  в любом из двух направлений, в резул .тате чего могут быть также скомпенсированы температурные изменени . Особенностью изобретени   вл етс  то что предусматриваетс  счетна  схема, реагирующа  на редкие изменени  замеренного размера с целью компенсации изменений твердости материала.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Система регулировани  положени  инструмента, содержгида  механизм подналадочных перемещений инструмента , узел измерени  отклонени  действительного размера детали от заданного и счетчик числа отклонений, превышающих верхний и нижний заданные пределы зоны регулировани , отличающа с  тем, что, с целью повышени  точности обработки деталей , система снабжена блоком компенсации отклонений размеров детали в зоне регулировани , подключенным своим входом к выходу узла измерени , а выходом к механизму подналадочных перемещений инструмента.

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. точность и надежность автоматических станков и приборов активного контрол .Под ред. М.С.Невельсон, Л., 1968, с. 46-47.

   32 342f 26

   fae.

   В-В

   т зг г1