Адаптивная система управления для шлифовального станка

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСГ1УБЛИН

„„Я0„„1012201 уюи О 05 В 13/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И. ОТНРЬП ИЙ (21) 3360736/18-24 (22) 25.11.81 (46) 15.04.83. Бюл. It 14 (72) В.Я. Гореликов

:(71) Куйбышевский институт инженеров железнодорожного транспорта

:(53) 62-50(088.8)

:(56) 1. Авторское свидетельство СССР

It 643315, кл. В .24 В 51/00, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке И 3252667/18.-24,, кл. 8 05 В 13/02, 1981 (прототип). (54)(57) АДАПТИВНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ ШЛИФОВАЛЬНОГО СТАНКА, содержащая последовательно соединенные датчик размера изделий, блок срав" .нивающих элементов и генератор, пода" . чи, подключенный вторым входом к выходу измерителя интервала времени, : первый вход которого соединен с вторым выходом блока сравнивающих элементов, подключенного вторым входом к выходу датчика размера изделия, а третьим выходом - к третьему входу генератора подачи и к первому входу исполнительного устройства, выход ко" торого соединен со шлифовальным кругом, вход датчика размера соединен с изделием, о т л и. ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия системы, она содержит дифференциатор, подключенный входом к выходу датчика размера изде- . лия и к четвертому входу генератора подачи, а выходом - к третьему входу блока сравнивающих элементов и к пятому входу генератора подачи, пюдключенного выходом к четвертому sxoду блока сравнивающих элементов, ко" торый первым выходом подключен к вто-. рому входу исполнительного устройст ва, а четвертым выходом " к второму входу измерителя интервала времени.

° ай

4Р . ввий

Ь3

Ь3

Ю

libel

1012201

Изобретение относится к системам управления шлифовальными станками и может быть использовано в станкостроении, в частности, для управления врезным шлифованием.

Известна система управления шлифовальным станком, содержащая преобразователь перемещений, задатчик уровня, запомчнающее устройство, пе" реключаетль и два компаратора,.пер вые входы которых подключены к выхо.ду преобразователя перемещений, а вторые - соответственно к задатчи ку уровня и к выходу переключателя. С целью повышения надежности.работы и точности коррекции система снаб-, жена последовательно соединенными дифференцирующим звеном с двумя выходами и нуль-органом, а преобразова" тель перемещений снабжен двумя дополнитег ьными выходами, один из которых непосредственно, а второй через дифференцирующее звено и нульорган подключены к переключателю,, .причем второй выход дифференцирующе.го звена подключен к переключателю.

Достоинство рассматриваемой системы в гом, что она содержит только один первичный преобразователь (датчик припуска), что существенно упрощает ее схему, повышает надежность работы и точность коррекции. В системе уровень компаратора выхаживания корректируется в масштабе припуска запоминающим устройством в функции величины времени вреэания tg шлифовального круга в изделие. Таким образом, изменение постоянной времени Т системы СПИД учитывается через изменение времени врезания to по заданному значению скорости фактической подачи 7 1g.

Недостатком данного устройства является отсутствие коррекции подачи по изменяющимся в процессе эксплуатации режущей способности шлифовального круга и уровню рабочей подачи суппорта. Это снижает точность и производительность обработки.

Наиболее близким к предлагаемому является адаптивная система управле" ния для шлифовального станка, содержащая последовательно соединенные датчик размера изделия, блок сравнивающих элементов и генератор подачи, подключенный вторым входом к выходу измерителя интервала времени, первый вход которого соединен с вторым выходом блока сравнивающих элементов, подключенного вторым входом к выхо" ду датчика размера изделия, а тре-, тьим выходом - к третьему входу гене5 ратора подачи и к первому входу исполнительного устройства, выход которого соединен со шлифовальным кругом, вход датчика размера соединен с изделием 1.2 1.

Недостатком данного устройства является отсутствие коррекции подачи с учетом износа шлифовального круга и скорости подачи, что снижает точность и быстродействие системы.

Цель изобретения - повышение точности и быстродействия системы. Поставленная цель достигается тем, что содержит диффренциатор, подключенный входом к выходу датчика размера

20 изделия и к четвертому входу генератора подачи, а выходом — к третьему входу блока сравнивающих элементов и к пятому входу генератора подач, подключенного выходом к четвертому

25 входу, блока сравнивающих элементов, который первым выходом подключен к второму входу исполнительного устройства, а четвертым выходом - к второму входу измерителя интервала

30 времени.

На фиг. 1 приведена блок-схема системы; на фиг. 2 - график скорости съема припуска.

Блок-схема системы (фиr. 1) содержит датчик 1 размера изделия, дифференциатор 2, блок 3 сравнивающих элементов, измеритель 4 интервала времени, генератор 5 подачи, ис40 полнительное устройство 6., шлифовальный круг 7 и изделие 8.

Блок 3 сравнивающих элементов содержит нуль-органы 9 и 10 и компараторы 11 и 12. Блок 3 подключен пер45 вым и четвертым входами соответственно к первому и второму входам компаратора 12, выход которого подключен к первому выходу блока 3. Второй вход и третий выход блока 3 являются соответственно входом и выходом нульоргана 10. Третий вход блока 3 является входами нуль-органа 9 и компаратора 11, а второй выход - выходом нуль-органа 9, четвертый выходвыходом компаратора 11.

Измеритель 4 интервала времени со:держит последовательно соединенные тактовый генератор 13, счетчик 14 и цифроаналоговый преобразователь 15, 1 2201

3 -. 10 причем первый и второй входы измери1 теля являются управляющими входами счетчика 14.

Генератор 5 подачи содержит первый вычитатель 16, первое запоминающее устройство -(ЗУ) 17 и последо" вательно соединенные второе ЗУ 18, второй вычитатель 19, первый блок 20 умножения, блок 21 деления, третье

ЗУ 22 и второй блок 23 умножения, подключенный вторым входом к. выходу первого вычитателя 16, вход которого соединен с первым входом второго вычитателя 19 и с вторым входом второ"

ro ЗУ 18, подключенного выходом к второму. входу второго вычитателя 19, а первым входом - к первому входу первого ЗУ 17, выход которого подключен к второму входу блока 21 деления.

В генераторе 5 с. первого по пятый входами являются соответственно пер-. вый вход первого ЗУ .17, второй вход второго и третий вход третьего блоков 20 и 23 умножения, второй вход третьего ЗУ 22, второй вход первого

ЗУ 17 и вход первого вычитателя 16.

Выходом генератора 5 служит выход второго блока 23 умножения.

На диаграмме фиг. 2 обозначено

Я " припуск изделия; Ч - скорость рабочей подачи суппорта; V - скорость фактической подачи.

Система работает следующим обраiзом.

При подводе шлифовального круга 7

Ю к изделию 8 начинается . съем металла. На выходе датчика 1 изменяется сигнал, при этом на выходе дифференциатора 2 появляется сигнал, пропорциональный скорости съема припуска V. Сигнал V поступает на входы нуль-органа 9 и компара,ора 11 блока 3 сравнивающих элементов. Начало шлифования фиксируется нуль-органом

9, который, срабатывая, разрешает прохождение импульсов с генератора 13 в счетчик 14 (на диаграмме Фиг. 2 этот момент обозначен т. 1). Затем, скорость съема припуска возрастает по экспоненте

Кс с И- ), И) где К - коэффициент передачи объек-. та (зависит в основном от режущей способности круга, 0,5 1);

Ч - скорость рабочей подачи супс порта, мм/мин;

4 время от момента начала шлифования (от т.

Фиг. 2), с;

- постоянная времени системы

СПИД, с.

Когда сигнал V достигает величины V (т. 2, фиг. 2), заданной задатчиком опорных уровней (на Фиг. 1 ,задатчик опорных уровней не показан

1ф дЛя упрощения чертежа), срабатывает компаратор 11 блока 3 и выдает эа прет на дальнейшее прохождение импульсов в счетчик 14 с генератора 13.

При этом в счетчике 14 фиксируется

ts время вреэания шлифовального круга

7. в изделие 8 и на выходе цифроаналогового преобразователя 15 появляет" ся сигнал t . В генераторе 5 подачи вычисляется опорный уровень Яо рр компаратора 12

Яо„ = о(Ч-Ч„) М, (2) где V - текущая скорость фактической подачи;

V - конечное значение скорости фактической подачи при окончательной команде (заданйое с помощью эадатчика опорных уровней);

Мт - безразмерный масштабный коэффициент, характеризующий изменяющиеся в процессе эксплуатации параметры системы

СПИД (постоянную времени Т, коэффициент передачи К скоCf рость рабочей подачи суппор-та Чс). М измеряется на предыдушем цйкле обработки детали и Фиксируется в третьем запоминающем устройстве 22, ао

Сигнал Ч-Ч поступает с выхода ,первого вычитателя 16 на вход второ" го блока 23 умножения, на другие вхо" ды которого поступают сигналы с изме" рителя 4 (t ) и ЗУ ?2 (M ). Таким об"

45 разом, на выходе умножителя 23 с,из" менением V будет изменяющийся во времени опорный уровень Я „ компаратора

l2. Одновременно на другой вход компаратора 12 блока 3 подается сигнал

Я текущего значения припуска с дат)Яоп = t<(V -Ч } М ° съем идет при рабочей подаче V (фиг. 2, от т. 2 до т. 3). Как только значения S u S „сравниваются, компаратор 12 срабатывает и в исполнительное устройство станка посту"". пает команда на включение выхаживания {фиг. 2, т. 3). В этот же момент

5 10122 в ЗУ 17 и I8 по сигналу с выхода компаратора 12 производится запись значений припуска Sä и скорости фактической подачи Ч, измеренных в начале этапа выхажйвания. При выхаживании подача суппорта отключает" ся (Ч = О) и шлифование продолжает- ся под действием натягов в системе

СПИД (фиг. 2 от т. 3 до т. 4). Ког" да весь припуск будет сошлифован 1з (фиг. 2, т. 4), срабатывает нуль"орган 10 окончателы.зй команды блока 3 и на исполнительное устройство 6 станка поступает команда на быстрый отвод шлифовального круга 7 от изделия 8. Из -эа непостоянства режущей способности круга (K ), уровня ско" рости фактической подачи (V ), постоянной времейи системы СПИД (T)1, быстрый отвод может начаться при . 20 скорости фактической подачи V = Ч (фиг. 2, т. 4), отличной от Ч, заданной задатчиком опорных уровней.

Одновременно с командой на отвод шлифовального круга 7 от, иэделия 8 И в ЗУ 22 по сигналу с нуль"органа 10. окончательной команды записывается значение масштаба коэффициента М„., соответствующее изменившимся условиям шлифования ЗО

О Ъ 4.

Соотношение (3} следует из того, что скорость фактической подачи Ч и при35 пуск S на этапе выхаживания связаны линейной зависимостью

S = T(V-Vô .. (4)

Делая замену T -= -М. о в выражении (4), получает зависимость (3) для случая V = V и Я = S>. Скорректированное значение масштабного коэффи"

01 циента М получается.на выходе блока деления 21. На один вход блока 21 с

ЗУ 17 поступает сигнал S, используемый в качестве делимого. На другой вход блока 21 подается сигнал с блока 20 умножения, который используется с блоке 21 .в качестве делителя.

На входы первого блока 20 умножения подаются сигналы Сд с выхода блока ,измерения измерителя 4 интервала времени, (V -V) - с выхода второго вычитателя 19, на входы вычитателя

19 поступают сигналы с ЗУ 18 V и скорости фактической подачи V, поэтому в момент срабатывания нуль-органа 10 окончательной команды на выходе вычитателя 19 присутствует сигнал (Ч -Ч ). Е следующий цикл обработки коррекция уровня Бо„ компаратора 12 осуществляется генератором 5 подачи через скорректированное значе" . ние. масштабного коэффициента И ., ко торое хранится в ЗУ 22.

Конструкция предлагаемой системы может быть изменена. Например, раз-. личными могут быть как блок 4 измерения интервала времени, так и ге-нератор 5 подачи. На фиг. 1 представ- . лен один из вариантов блок-схемы адаптивной системы.

Таким образом, в данной системе, кроме коррекции уровня компаратора по изменению постоянной времени системы СПИД, в каждом цикле обработки осуществляется автоматическая коррекция по изменениям режущей способнос" ти круга и скорости рабочей подачи суппорта, что увеличивает производительность и точность обработки.

Экономический эффект от внедре" ния таких систем составляет 1-1,5 тыс. руб. в год на один станок, 1

ВНИИПИ Заказ 2762/58

Тираж 872 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4