Устройство для автоматической стабилизации скорости шлифования

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СТАБИЛИЗАЦИИ СКОРОСТИ ШЛИФОВАНИЯ, содержащее блок пороговых элементов, подключенный к выходу задатчика частоты вра1дения и к входу сумматора, выход которого соединен с системой управления, первый выход которой I подключен к генератору импульсов, а второй - к тиристорному преобразователю электродвигателя шлифовальиого круга, датчики нагрузки и ЭДС цепи электродвигателя, подключенные соответственно к первому и второму входам компаратора, задатчик опорного напряжения, подключенный к первому входу компаратора, выход которого соединен с управляющим входом ключа, к рабочему входу которого подключен выход генератора импульсов, а к выходу - последовательно включенные счетчик импульсов и цифроаналоговый преобразователь, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, устройство снабжено генератором импульсов с перенастраиваемой частотой, нульорганом , еще двумя счетчиками импульсов с входами гашения,вторым ключом , вторым цифроаналоговым преобразователем , двумя логическими элементами И, логическими элементами ИЛИ, И-НЕ, делителем, вторым сумматором , задатчиком постоянного напряжения , при этом вход нуль-органа подключен к выходу датчика нагрузки , а выход - к входу второго счетчика и к первому входу первого элемента И, к второму входу которого подключен первый выход второго счетчика , второй выход которого подклочен к первому входу элемента ИЛИ, к второму входу которого подсоединен выход второго элемента И, вто1Рой вход которого соединен с первым i выходом системы управления, а пер (Л С вый - к выходу элемента ИЛИ и к входу элемента И-НЕ, выход которого подключен к третьему входу первого элемента И, выход которого подключен к управляющему входу второго ключа , к рабочему входу которого подключен генератор импульсов с перенастраиваемой частотой, который под ключен к задатчику скорости продольФ о ной подачи правки, к выходу второго ключа подсоединен третий счетчик7 выход которого подключен к второму vj цифроаналоговому преобразователю, выход которого подключен к управляющему входу делителя, к выходу которого подсоединен блок пороговых злементов , а к входу - второй сумматор, вход которого подсоединен к выходам первого цифроаналогового преобразователя и задатчика постоянного напряжения , а третий выход системы управления соединен с входом гашения счетчиков импульсов.

COOS СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ЗШ 24В51 00

ГОСУДАРСТВЕННЬ1Й КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ » »е» » „ (21) 3435526/25-08 (22) 12.05.82 (46) 07.10.83. Бюл. 9 37 (72) Ю.Н.Петренко и Г.И.Гульков (71) Белорусский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт (53) 621.923.4(088.82

I (56) 1. Авторское свидетельство СССР по заявке Ф 3254428/25-08, кл. В 24 В 51/00, 1981 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СТАБИЛИЗАЦИИ СКОРОСТИ И1ЛИФОВАНИЯ, содержащее блок пороговых элементов, подключенный к выходу задатчика частоты вращения и к входу сумматора, выход которого соединен с системой управления, первый выход которой

iïîäêëþ÷åí к генератору импульсов, а второй — к тиристорному преобразователю электродвигателя шлифовального круга, датчики нагрузки и ЭДС цепи электродвигателя, подключенные соответственно к первому и второму входам компаратора, задатчик опорного напряжения, подключенный к первому входу компаратора, выход которого соединен с управляющим входом ключа, к рабочему входу которого подключен выход генератора импульсов, а к выходу — последовательно включенные счетчик импульсов и цифроаналоговый преобразователь, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, устройство снабжено генератором импульсов с перенастраиваемой частотой, нульорганом, еще двумя счетчиками импульсов с входами гашения, вторым клю-.

„„SU„„104607? А чом, вторым цифроаналоговым преобразователем, двумя логическими элементами И, логическими элементами

ИЛИ, И-НЕ, делителем, вторым сумматором, задатчиком постоянного напряжения, при этом вход нуль-органа подключен к выходу датчика нагрузки, а выход — к входу второго счетчика и к первому входу первого элемента И, к второму входу которого подключен первый выход второго счетчика, второй выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ, к второму входу которого подсоединен выход второго элемента И, вто1рой вход которого соединен с первым выходом системы управления, а первый — к выходу элемента ИЛИ и к входу элемента И-НЕ, выход которого подключен к третвему входу первого элемента И, выход которого подключен к управляющему входу второго ключа, к рабочему входу которого подключен генератор импульсов с перенастраиваемой частотой, который подключен к задатчику скорости продольной подачи правки, к выходу второго ключа порсоединен третий счетчик, выход которого подключен к второму цифроаналоговому преобразователю, выход которого подключен к управляющему входу делителя, к выходу которого подсоединен блок пороговых элементов, а к входу — второй сумматор, вход которого подсоединен к выходам первого цифроаналогового преобразователя и задатчика постоянного напряжения, а третий выход системы управления соединен с входом гашения счетчиков импульсов.

1046077

Изобретение относится к автомати- зированному электроприводу и используется в системах стабилизации скорости резания на шлифовальных станках. 5

Известно устройство для адаптивного управления шлифовальным станком, содержащее электродвигатель с тнристорным преобразователем, датчи" ки ЭДС и нагрузки электродвигателя, 10 компаратор с задатчиком опорного напряжения, ключ, интегратор, блок пороговых элементов, задатчико частоты вращения шлифовального круга и сум" матор (13. 15

Недостатком данного устройства является необходимость переналадки блока пороговых элементов при использовании на шлифовальном станке шлифовальных кругов различной ширины, З1 что значительно усложняет эксплуатацию станка.

Цель изобретения — расширение

4 функциональных возможностей устройства. 25

Поставленная цель достигается тем что в устройство для автоматической, стабилизация скорости шлифования, содержащее блок пороговых элементов, подключенный к выходу эадатчика частоты вращения и к входу сумматора, выход которого подключен к системе управления, первый выход которой подключен к генератору импульсов, а второй — к тиристорному преобразователю, к которому подключен элек35 тродвнгатель шлифовального круга, датчик нагрузки и датчик ЭДС, включенные в цепь электродвигателя и подключенные к первому и второму входам компаратора соответственно, saдатчик опорного напряжения, под" кли4еиный к первому входу компаратора, выход которого соединен с управляющим входом ключа, к рабочему входу которого подключен выход генера» тора импульсов, а к выходу — последовательно подключенные счетчик импульсов и цифроаналоговый преобразователь, введены генератор импульсов с переиастраиваемой частотой, нульорган, два счетчика импульсов с входами гашения, второй ключ, второй цифроаналоговый преобразователь, два, логических элемента И, логические элементы Илиу И-НЕ9 делитель, вто- 55 рой сумматор, задатчик постоянного напряжения, причем вход нуль-органа подключен к выходу дятчика нагрузки, а выход - к входу второго счетчика и к первому входу первого элемента И, к второму входу которого подключен первый выход второго счетчика, второй выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ, к второму входу которого подсоединен выход второго элемента И, второй вход которого соединен с первым выходом системы управления, а первыйк выходу элемента ИЛИ и к входу элемента И-НЕ, выход которого подключен к третьему входу первого элемента И, выход которого подключен к управляющему входу второго ключа, к рабочему входу которого подключен генератор импульсов с перенастраиваемой частотой, который падключен к задатчику скорости продольной подачи правки, к выходу второго ключа подключен третий счетчик, выход которого подключен к второму цифроаналоговому преобразователю, выход которого подключен к управляющему входу делителя, к выходу которого подключен блок пороговых элементов, а к входу — второй сумматор, вход которого подключен к выходам первого цифроаналогового преобразователя и задатчика постоянного напряжения, третий выход системы управления подключен к входам гашения счетчиков импульсов.

На чертеже представлена функциональная схема устройства для автоматической. стабилизации скорости шлифования.

Устройство содержит тиристорный преобразователь 1 с системой управления 2, подключенный к электродвигателю 3 шлифовального круга, датчик нагрузки 4 и датчик ЭДС,5, включенные в цепь электродвигателя 3, датчик нагрузки 4 подключен к входу нульоргана 6 и первому входу компаратора 7, к которому подключен также задатчик опорного напряжения 8, датчик ЭДС 5 подключен к второму входу компаратора 7, к выходу которого подключен управляющий вход ключа 9, к рабочему входу которого подключен генератор импульсов 10, а к выходу последовательно включены счетчик импульсов 11, цифроаналоговый преобразователь 12, сумматор 13, к входу которого подключен также задатчик постоянного напряжения 14, а к выходу - делитель 15, к управляющему входу которого подключен цифроаналоговый преобвазователь 16, вход кото10460 рого подключен к выходу счетчика импульсов 17 к входу которого подключен . ключ 18, рабочий вход которого соединен с генератором импульсов 19 с с перенастраиваемой частотой, вход которого подключен к задатчику скорости продольной подачи правки О,) 20, к управляющему входу ключа 18 подключен логический элемент И 21, к третьему входу которого подключен вы- 1п ход логического элемента И-НЕ 22,а к первому — выход нуль-органа 6, к которому подключен также вход счетчика 23, первый выход которого подключен к второму входу элемента И 21, а второй — к первому входу элемента

ИЛИ 24, к второму входу которого подключен выход элемента И 25, первый выход которого подключен к выходу элемента ИЛИ 24 и к входу элемента

И-НЕ 22, а второй — к входу генератора импульсов 10 и первому выходу системы управления 2, к второму выходу которой подключен тиристорный преобразователь 1, к третьему — подключены входы гашения счетчиков 11, 17 и 23, а к входу — сумматор 26, вход которого подключен к выходам задатчика частоты вращения 27 и блока пороговых элементов 28, к входу которого подключен делитель 15.

Для пуска электродвигателя 3 включается тиристорный преобразователь 1. Одновременно с началом разгона на выходе датчика ЭДС 5 появляется сигнал О, а на первом выходе системы управления 2 — сигнал логической "1". Сигнал 0 поступает на второй вход компаратора 7, а сигнал логической "1" — на второй вход элемента И 25 и вход генератора импульсов

l0. Генератор импульсов 10 включается и импульсы через замкнутый ключ 9 поступают в счетчик импульсов 11, выходной цифровой сигнал которого преобразуется цифроаналоговым преобразо- 45 вателем 12 в аналоговый сигнал 0< и поступает на вход сумматора 13, где алгебраически суммируется с постоянным напряжением 0, которое задается задатчиком постоянного напряжения

14.

На основании уравнения движения определим время разгона t электродвигателя 3 шлифовального круга до определенной скорости о)) 55

В ( м-Nc--(34+3K) ", (1i

77 4 где М вЂ” момент электродвигателя;

N — статистический момент; .1 3 - моменты инерции электродвигателя и шлифовального круга соответственно °

При постоянных моменте электродвигателя М, что справедливо для управляемых систем электропривода, и статическом моменте М время разгона

3*+ Дк ш (2) и-М и

Иэ (2) (3)

Вычитаемое выражения (3 1 представляет собой постоянную величину й.1. Момент инерции шпифовального круга

1к определяется

К Т (((4 „4) (g)

Р + НЯ где m — масса круга к

R — текущее значение радиуса круга;

r — радиус посадочного отверстия круга;

) — плотность материала круга;

H — высота круга, Выражение (3) с учетом (4)

2 (5- М ) Таким образом, время разгона t: за вычетом постоянной й.1 прямо пропорционально высоте круга Н и нелинейно зависит от радиуса круга R В течение процесса разгона двигателя 3 ключ

18 разомкнут, счетчик импульсов 17 обнулен, на выходе цифроаналогового преобразователя 16 напряжение равно нулю. Делитель 15 осуществляет деление напряжения сумматора 13 0 )„ на коэффициент деления КН /Н1, где Н наименьшая из применяемых на станке высота круга, Н вЂ” высота круга, установленного в данный момент на станке. Величина К устанавливается напряжением 0 цифроаналогового преобразователя 16. В течение времени разгона делитель осуществляет деление на К=1 независимо от высоты установленного на станке круга, так как напряжение 0> равно нулю. По мере разгона электродвигателя 3 сигнал 0 на выходе датчика ЭДС 5 н на втором входе компаратора 7, а также сигнал

0„ на выходе сумматора 13 и сигнал

0 > на выходе делителя 15 увеличи10ч 6077

l0 ваются. Когда сигнал 03 достигает определенного значения, срабатывает один из элементов блока пороговых элементов 28 и íà его выходе появляется сигнал aU<, поступающий на вход 5 сумматора 26. Количество пороговых элементов выбирается равным числу аппроксимированных участков нелинейной зависимости О.! f (d 0-г) для круга с наименьшей из применяемых на станке высотой Н„, где U — напряжение на выходе сумматора 13 при установленном круге с высотой Н1.

При срабатывании одного элемента блока пороговых элементов 28 сигнал 15

dU„ íà выходе его будет максималь ным, соответствующий максимально возможному износу шлифовального круга a R < . Этот сигнал pU < суммируется с сигналом задания U в 20 сумматоре 26 и поступает в систему управления 2. Дополнительный сигнал

6 О.! не оказывает влияния на процесс пуска электродвигателя, так как система управления 2 тиристорного пре- 25 образователя 1 работает на поддержание постоянства пускового момента двигателя 3. Пуск продолжается и напряжение на выходах датчика ЗДС 5, цифроаналогового преобразователя 12, l сумматора 13, делителя 15 увеличивается, а на выходе блока пороговых элементов 28 уменьшается. При достижении напряжения на выходе датчика

ЭДС 5 значения, равного опорному напряжению компаратора 7, заданного задатчиком опорного напряжения 8, компаратор 7 срабатывает, что приводит к размыканию ключа 9 и прекраще-нию поступления импульсов в счетчик

11. На выходе цифроаналогового преобразователя 12 устанавливается напряжение, соответствующее времени t нарастания ЭДС до определенного значения, котоРое устанавливается задат-45 чиком опорного напряжения 8. Бремя

t сдЬтветствует времени разгона электродвигателя 3 до определенной скорости, так как с достаточнсф точностью можно считать ЭДС двигателя пропорциональной частоте вращения.

Напряжение на выходе сумматора 13 при одном и том же радиусе круга пропорционально высоте круга

U„„= u„je„)e„).

При неизношенном шлифовальном круге любой высоты сигнал U> на выходе делителя 15 будет максимальным, а на выходе блока пороговых элементов ?8 минимальным и равным нулю, и разгон привода продолжается до частоты вращения, определяемой сигналом 0 задатчика частоты вращения 2?. При изношенном круге высотой Н на вы T ходе блока пороговых элементов 28 присутствует напряжение Ю„, соответствующее износу круга, которое суммируясь в сумматоре 26 с 0ь,поступает на систему управлений 2 и обеспечивает разгон электродвигателя 3 до частоты вращения, при которой скорость резания постоянна. При изношенном круге высотой Нд ) Н на выходе блока пороговых элементов при1 сутствует напряжением (ЬО„, которое, суммируясь в сумматоре 26 с

U 3,,поступает на систему управления 2 и обеспечивает разгон электродвигателя 3 до частоты вращения, при которой скорость резания ниже требуемой. После окончания разгона элек° тродвигателя 3 начинается правка круга (для вновь установленного круга ) или шлифование детали (если кругом уже осуществлялось шлифование ). Во втором случае круг до правки рабо-тает со скоростью ниже требуемой.

Правка круга начинается с подвода правящего инструмента до касания с кругом. При касании, которое фиксируется появлением сигнала на выходе датчика нагрузки 4 срабатывает нульорган 6 и в счетчик импульсов 23 записывается первый импульс. Состояние выходов счетчика 23 при этом не меняется. Правящий инструмент отводится от круга и ему сообщается подача на глубину и подача в продольном к кругу направлении для его правки. При касании вновь срабатывает нуль-орган 6 и в счетчик импульсов

23 записывается второй импульс. Прн этом на первом выходе счетчика 23 появляется логическая "1". Наличие на трех входах элемента И 21 логических

"1" приводит к появлению логической

"1" на выходе элемента И 21 и замыканию ключа 18. В результате этого импульсы с генератора имг1ульсов 19, частота которых пропорциональна напряжению задания скорости продольной подачи правки 0 задатчика 20, начинают поступать в счетчик импульсов 17. По окончании прохода сигнал с выхода нуль-органа 6 исчезает и снимается логическая "1" с третьего входа элемента И 21. Вследствие этого c выхода элемента И 21 снимается

1046077

Предлагаемое изобретение позво

35 ляет расширить функциональные воэможности устройства за счет измерения высоты круга. логическая "1", а ключ 18 размыка тся. Поступление импульсов в счет17 с генератора импульсов 19 прек=. ращается. На выходе цифроаналогового преобразователя 16 устанавливается 5 напряжение U, по величине пропорцио-. нальное высоте круга. Это напряжение U2, поступая на управляющий вход делителя 15, приводит к изменению коэффициента делителя К (если установлен круг с высотой Н 1Н J. Изменение коэффициента К приводит к изменению напряжения на выходе делителя U >, которое устанавливается в соответствии с соотношением 15

Vyn H tl Hrl

U = — -0 —: — =и

1H,, H т.е. напряжение U з уменьшается, что приводит к увеличению напряжения на выходе блока пороговых элементов 28 2О от д0„ до д0„. Напряжение дU„, суммируясь в сумматоре 26 с U3, поступает на систему управления 2 и обеспечивает, разгон электродвигателя 3 до частоты вращения, при которой скорость резания устанавливается на постоянном уровне. При следующем проходе правящего инструмента в мо мент касания срабатывает нуль-орган

6 и в счетчик импульсов 23 записы30 вается третий импульс. При этом с первого выхода счетчика 23 снимается логическая "1,", а на втором вы.ходе появляется логическая "1", ко-: торая поступает на первый вход элемента ИЛИ 24. На выходе его появля ется логическая "1", которая посту,пает на первый вход элемента И 25.

На выходе его появляется логическая

i"I" которая обеспечивает присутствие логической "1" на входе и выходе элемента ИЛИ 24 и входе элемента

И-HE 22. В результате этого с первого входа элемента И 21 исчезает логическая "I", что обеспечивает невозможность замыкания ключа 18. Такое состояние злементов И 25, ИЛИ 24, И-HE 22, И 21, ключа 18 сохраняется до момента остановки электродвигателя 3. Таким образом, ранее установившееся напряжение U> на выходе цифроаналогового преобразователя 16 не изменяется до момента остановки двигателя 3. При подаче команды иа остановку электродвигателя 3 на первом выходе системы управления 2 по-. является логический "О" который поступая на генератор частоты 10 приводит к прекращению его работы, а поступая на второй вход элемента

И 25 приводит в первоначальное состояние элементы ИЛИ 24, И-НЕ 22, И 21. В этот момент на третьем выходе системы управления 2 появляется кратковременный импульс, поступающий на входы гашения счетчиков 23, t7 и 11, что приводит к их обнулению. После этого устройство готово пля следующего измерения.

1046077

Составитель В. И(нганов

Редактор М. Бандура Техред N.Hääü, Корректор С. Черни

Заказ 7623/ 14 Тираж 795 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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