SU830314A1 - Устройство дл управлени токарнымСТАНКОМ - Google Patents

Description

1

I Изобретение относитс  к автоматическому управлению металлорежущими станками и может быть использовано в токарных станках дл  обработки, на.пример , торцовых поверхностей.

Известно устройство управлени  станками, содержащее последовательно соединенные потенциометрическую схему перемножени  напр жени , пропорционального скорости вращени  двигател  главного движени  и диаметра обработки издели , блок сравнени  напр жени  задатчика скорости резани  и схелм .перемножени , усилитель, электропривод главного движени  и механический редуктор, причем движок потенциометра схемы перемножений св зан с суппортом станка

Однако в этом устройстве в качестве датчика положени  суппорта используетс  потенциометр, что приводит к р ду недостатков, например, значительные погрешности, обусловленные изменением входного сопротивлени  усилител  при изменении положени  движка потенциометра и изменением сопротивлени  при износе, ограниченный срок службы.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  устройство дл  поддержани  посто нной скорости резани , содержащее последовательно вк.пюченные датчик положени  суппорта, например сельсин, блок пе- . ремножени  напр жени  датчика .положери  суппорта и напр жени , пропорционального скорости вреидени  двигател  главного движени , блок сравнени / напр жени  задатчика скорости реза0 ни  и-блока перемножени , усилитель электропривод главного движени  и механический редуктор, к обмотке возбуждени  подключен задатчик диаметра обработки, а между вторичными обмот5 ками датчика положени  включены крайние точки сдвоенного потенциометра дл  компенсации вылета инструмента 2..

Однако, в данном устройстве нели0 нейность выходного напр жени  датчика положени  суппорта от угла поворота приводит к снижению точности в прддержании скорости резани  на заданном уровне. Дополнительным факто- .

Claims (2)

1. 5 ром, снижающим статическую точность,  вл етс  изменение в широких пределах коэффициента-передачи блока пере .множени . Кроме того, в данном уст .ройстве угол пбворота датчи1 а огра0 ничен и должен соответствовать максимальному диаметру обрабатываемого издели . Дл  обеспечени  соответстви  необходимо наличие механизма с большим передаточным отношением между исполнительным органом суппорта, в частности винтом поперечного перемещени  суппорта и осью датчика, что приводит к сложности кинематичес кой передачи между суппортом и датчиком положени , а также к дополнительным ошибкам, обусловленным передачей . Цель изобретени  - повышение точности устройства. Цель достигаетс  тем, что в устройство дл  управлени  токарным стан ком, содержащее задатчик диаметра об работки, и датчик положени  суппорта, выходы которых соединены с первыми входами соответственно первого и вто рого преобразователей фаза-код, и блок сравнени , первый вход которого подключен к выходу задатчика скорости резани , а выход - через блок управлени  ко входу привода главного движени , соединенного выходом через последовательно включенные датчик скорости и амплитудный широтно-импульсный модул тор со вторым входом блока сравнени , введены элемент И, первый ключ, последовательно соединенные генератор импульсов, счетчик, триггер и преобразователь пр моуголь ного напр жени  в синусоидальное и последовательно соединенные регистр, блок совпадени , определитель знака -приращени  фазы, второй ключ, пер вый реверсивный счетчик, второй реверсивный счетчик и широтно-импульсный преобразователь, выходы которого подключены ко вторым входам амплитудного широтно-импульсного модул тора и блока управлени , второй вход к выходу элемента И, третий вход - ко второму входу блока совпадени , ко вторым входам первого и второго преобразователей фаза-код, ко второму входу второго ключа, к первому входу элемента И и к выходу генератора импульсов, четвертый вход - к первому входу регистра и к первому выходу второго преобразовател  фазакод , а п тый вход - к третьим входам первого и второго преобразователей фаза-код, к третьему входу блока сов падени , ко второму входу элемента И и ко второму выходу счетчика, соединенного третьим выходом со вторым входом преобразовател  пр моугольно го напр жени  в синусоидальное, выход которого подключен ко входам дат чика положени  суппорта и задатчика диаметра обработки, второй выход вто рого преобразовател  фаза-код соеди нен со вторым входом регистра, а тре тий выход - со вторым входом опреде лител  знака приращени  фазы, подклю ченного вторым выходом ко второму вх ду первого реверсивного счетчика, а третьим выходом - ко второму входу второго реверсивного счетчика, соединенного третьим входом с выходом первого ключа, подсоединенного входами к выходам первого преобразовател  фаза-код. Кроме того, блок управлени  содержит последовательно соединенные сумматор , усилитель, третий ключ и фильтр, выход усилител   вл етс  выходом блока, второй вход сумматора - первым входом блока, а вторые входы третьего ключа - вторыми входами блока . На фиг. 1 представлена функциональна  схема устройства; на фиг. 2 диаграммы импульсов и напр жений, по сн ющие их работу. Устройство содержит опорный канал 1, состо щий из генератора 2 импульсов , счетчика 3, триггера 4, и элемента И 5, датчика б положени  суппорта, второго преобразовател  7 фаза-код, состо щего из формировател  8 пр моугольного напр жени , формировател  9 импульсов считывани  и регистра 10, блока 11 вычислени  приращений фазы, состо щего из определител  знака 12 приращени  фазы, второго ключа 13, регистра 14 и блока 15 совпадени , узла 16 реверса, триггера 17, преобразовател  18 пр моугольного напр жени  в синусоидальное , задатчика 19 диаметра обработки, первого преобразовател  20 фаза-код, узла 21 счета, узла 22 реверса, первого ключа 23, узла 24 счета, широтноимпульсного преобразовател  25, состо щего из блока 26 совпадени , регистра 27 и триггера 28, задатчика 29 скорости резани , блока 30 сравнени , с1мплитудного широтно-импульсного модул тора 31, состо щего из усилител  32, низко-частотного фильтра 33 и ключа 34, блок 35 управлени , состо щий из фильтра 36, третьего ключа 37, сумматора 38 и усилител  39, привода 40 главного движени , датчика 41 скорости, первого 42 и второго 43 реверсивных счетчиков, а также формировател  44 пр моугольного напр жени , формировател  45 импуЛьсов считывани  и регистра 46, образующих преобразователь 20, клеммы 47. Принцип действи  устройства основан на введении основной обратной св зи по величине, пропорциональной скорости резани , получаемой в результате перемножени  величин, пропорциональных диаметру обрабатываемого издели  и угловой скорости данного издели . Устройство работает следующим образом . С помощью счетчика 3, на вход которого поступают импульсы с генератора 2 (фиг. 2 а), создаетс  опорный интервал. Последний разр д счетчика 3 и триггер 4, работающий со сдвигом на половину периода сигнала переклю чени  последнего разр да счетчика, .образуетс  фазорасщепитель. Пр моугольные сигналы с плеч триггера 4, сдвинутые на 90° относительно друг друга, поступают на преобразователь 18, где происходит выделение 1-ой гармоники и усилени  по мощности си нусоидальных сигналов. Сигналы с пре образовател  18 поступают на датчик б и задатчик 19, работающих в фазовращательном режиме. Таким образом, период питани  датчика б и задатчика 19 соответствует опорному интервалу , а полное изменение фазы выходного напр жени  - циклу работы счет чика (фиг. 2 б).Выходной сигнал с да чина б (фиг. 2 в)поступает на формиро ватель 8, где происходит его усиление и формирование в пр моугольные импульсы (фиг. 2 г). Формирование им пульсов считывани  дл  преобразовани  фаза-код осуществл етс  с помощь формировател  9 по стробирующим импульсам генератора 2.При этом по переднему фронту сигналов с формировател  8 вырабатываетс  сигнал ПЕРЕДАЧ ПО ПЕРЕДНЕМУ ФРОНТУ, а по заднему сигнал ПЕРЕДАЧА ПО ЗАДНЕМУ ФРОНТУ (фиг. 2 е, д). По сигналу формировател  9 ПЕРЕДАЧА ПО ПЕРЕДНЕМУ ФРОНТУ происходит запоминание текущего кода счетчика 3 (фиг. 2.6) на регистре 10 который хранитс  там до следующего интервала считывани . Код с регистра 10 затем перезаписываетс  на регистр 14 по сигналу ПЕРЕДАЧА ПО ЗАДН МУ ФРОНТУ. Приращени  фазы вычисл ютс  с помощью блока 15, осуещствл ющего поразр дное сравнение текущего кода счетчика 3 и регистра 14. В момент равенства кодов блока 15 вырабатываетс  сигнал РАВНО(фиг. 2 ж). Выделение этого сигнала осуществл етс  синхронизирующими импульсами с генератора 2. Сигнал РАВНО совместно с сигналом ПЕРЕДАЧА ПО ПЕРЕДНЕМУ ФРОНТУ поступают на определитель 12. В зависимости от направлени  движени  приращени  фазы датчика положени  вырабатываетс  в интервалах между сигналами РАВНО и ПЕРЕДАЧА ПО ПЕРЕДНЕМУ ФРОНТУ или наоборот. При это в данных интервалах определитель 12 вырабатывает разрешающие сигналы на прохождение импульсов генератора 2 через ключ 13 (фиг. 2 з). Приращени  фггзы в число-импульсно коде с выхода ключа 13 поступают на узел 21 дл .делени . Коэффициент делени  узла 21, фиксированный и выбираетс  из услови  обеспечени  соответстви  между максимгшьным радиусом обрабатываемого издели , равным сумме приращени  фазы датчика б и макси мальным значением кода узла 24. Импульсы с выхода узла 21 поступают на суммирующий или вычитающий вход узла 24 в зависимости от сигналов, поступающих с определител  12 на узел 22 и характеризующих направление движени  суппорта. Направление движени  определ етс  пор дком поступлени  сигналов РАВНО и ПЕРЕДАЧА ПО ПЕРЕДНЕМУ ФРОНТУ. Изменение пор дка приводит к изменению .сигналов с определи- тел  12, поступающих на узел 22. Дл  того, чтобы избежать потери информации о положении суппорта при изменении направлени  движени , узел 21 переходит в режим вычитани . В момент изменени  направлени  движени  определитель 12 вырабатывает импульс, опрокидывающий триггер 17 и импульсы приращений через узел 16 поступают на вычитающий вход узла 21, который работает с этом режиме до достижени  начального состо ни , при котором на выходе узла 2.1 по вл етс  сигнал, опрокидывающий триггер 17 в исходное состо ние. Начальный ввод числа в узел 24, соответствующего положению инструмента относительно центра издели ,производитс  с помощью задатчика 19. Дл  этого поворачивают ротор задатчика 19 наугол, соответствующий положению резца относительно центра издели . Значение фазы выходного сигнала задатчика 19 преобразуетс  в код с помощью преобразовател  20. Код регистра 46 перезаписываетс  на узел 24 с помощью ключа 23. Это происходит после прихода сигнала на клемму 47,разрешающего запись. Запись производитс  по сигналу с формировател  45, вырабатываемому по заднему фронту сигналов , с формировател  44. Если суппорт движетс  к центру обрабатываемого издели , то происходит уменьшение кода числа на узле 24 пропорционально уменьшению диаметра обрабатываемого издели . Код узла 24 по сигналу ПЕРЕДАЧА ПО ЗАДНЕМУ ФРОНТУ с формировател  9 перезаписываетс  на регистр 27. Число, зафиксированное регистром 27, сравниваетс  с текущим кодом счетчика 3 с помощью блока 26. В момент равенства кодов вырабатываетс  сигнал, который опрокидывает триггер 28. Вторичное опрокидывание триггера 28 происходит по сигналу элемента И 5 опорного канала в момент перехода счетчика 3 через нулевое состо ние (фиг. 2 и). Таким образом, на плечах триггера 28 создаютс  широтно-импульсные сигналы (фиг. 2 к) , длительность импульсов и паузы которых пропорциональны текущему дисц 1етру обработки издели . Ключ 34, управл емый сигналами с выходов триггера 28, осуществл ет поочередно подклю.чение фильтра 33к ыходу привода 40, напр жение с котоого пропорционально скорости вращеи  двигател  главного движени  на. ыходе датчика 41 и к шине ЗЕМЛЯ. В |реэультате чего цшротно-импульсный сигнал модулируетс  по амплитуде напр жением , пропорциональным скорости вращени  двигател  главного движени  При этом выходной сигнал ключа 34 эквивалентен произведению величин, равных текущему диаметру обработки и угловой скорости вращени  издели , определ ющему скорость резани . Выделение посто нной составл ющей сигнала с выхода ключа 34 и приведение его к сигналу задани  скорости р.езани , осуществл етс  фильтром 33 и усилителем 32. Сигнал с усилител  32 в виде основной обратной св зи .при-вода 40, пропорциональной скорости резани  на выходе датчика 41, сравниваетс  с напр жением задатчика 29 в блоке 30. Сигнал рассогласовани  с выхода блока 30 поступает на блок 35, а затем на вход привода 40, осудествл кндем регулирование скорости вращени  двигател  главного движени  Коэффициент передачи блока 35 в статике при достаточно-большом коэффициенте передачи усилител  39  вл етс  величиной, обратно пропорционгшьной диаметру обработки. Это достигаетс  за счет использовани  в цепи отрицательной обратной св зи усилител  39 ключа 37, управл емого широтно-импульсными сигналами с выходов триггера 28 и осуществл ющего поочередное подключение фильтра 36 к выходу усилител  39 и к шине ЗЕМЛЯ Посто нна  составл юща  выходного сигнала ключа 37 вьздёл етс  фильтром 36 и в виде сигнала отрицательной об ратной св зи поступает на вход сумма тора 38. Таким образом, при уменьшении коэффициента передачи модул тора 31 происходит соответствующее уве личение коэффициента передачи усилител  35, что позвол ет поддерживать общий коэффициент устройства на неизменном уровне. Шпиндель и суппорт станка св заны с электродвигателем главного движени  . По мере изменени  диаметра обработки издели  происходит соответст вующее изменение скорости вращени  электродвигател  и зависимое изменение скорости вращени  шпиндел , и ск рости подачи суппорта. . Введение предлагаемого устройства в станок позвол ет независимо от режима обработки детали и движени  инс рументального суппорта скорость шНинд л  поддерживать на оптимальном уровне соответствии с выбранной скоростью резани . Устройство позвол ет также осуществить с высокой точностью циф ровую индихадию пройденного рассто  ни  в системе визуального контрол . Кроме повьиаени  функциональной гибкости устройства повЕлиаетс  стати|ческа  и динамическа  точность рабо ты в поддержании посто нства скорос ти резани . Дополнительным преимуществом  вл етс  устранение сложной кинематической передачимежду суппортом и датчиком положени , которое особенно очевидно при использовании в качестве датчика положени  суппорта линейного индуктосина. Формула изобретени  1. Устройство дл  управлени  токарным станком, содержащее задатчик диаметра обработки и датчик положени  суппорта, выходы которых соединены с первыми входами соответственно первого и второго преобразователей фаза-код, и блок сравнени , первый вход, которого подключен к выходу задатчика скорости разани , а выход - через блок управлени  ко входу привода главного движени , соединенного выходом через последовательно включенные датчик -скорости и амплитудный широтно-импульсный модул тор со вторым входом блока сравнени , отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности устройства , в него введены элемент И, пер-, вый ключ, последовательно соединенные генератор импульсов, счетчик, триггер и преобразователь пр моугольного напр жени -в синусоидальное и последовательно соединенные регистр , блок совпадени , определитель знака приращени  фазы, второй ключ, первый реверсивный счетчик, второй реверсивный счетчик и широтно-импульсный преобразователь, выходы котброго подключены ко вторым входам амплитудного широтно-импульсного модул тора и блока управлени , второй вход - к выходу элемента И, третий вход - ко второму входу блока совпадени , ко вторым входам первого и второго преобразователей фаза-код, ко второму входу второго ключа, к первому входу элемента И и к выходу генератора импульсов, четвертый вход - к первому входу регистра и к первому выходу второго преобразовател  фаза-код, а п тый вход - к третьим входам первого и второго преобразователей фаза-код, к третьему входу блока совпадени , ко второму входу элемента И и ко второму выходу счетчика, роединенного третьим выходом со -вторым входом преобразовател  пр моугольного напр жени  в синусоидальное , выход которого подключен .ко входам датчика положени  суппорта и задатчика диаметра обработки, второй выход второго преобразовател  фаза-код соединен со вторым входом регистра, а третий выход - со вторым .входом определител  знака приращени  .фазы, подключенного вторым выходом ко второму входу первого реверсивного счетчика, а третьим выходом - ко

   второму вхолу BTODoro оеверсивного счетчика, соединенного третьим входом с выходом первого ключа, подсоединенного вхолами к выходам первого преобразовател  фаза-код,
2. 2. Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что блок управлени  содержит последовательно соединенные сумматор, усилитель, третий ключ, и фильтр, выход усилител   вл етс  выходом блока, второй вход сумматора - первым входом блока, а вто-.

   рые входы третьего ключа - вторыми входами блока.

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

   1.Сандлер А.С. Электропривод и автоматизаци  металлорежущих станков. М., Высша  школа, 1972, с. 131-133,

   рис. 4.33.

   2.Авторское свидетельство СССР № 486895, кл. В 23 Q 15/00, 1973 (прототип).

   i/

   Ц-ПП-ТЕ-ЧЛП ГП ri .JL