Устройство программного управления металлорежущими станками

 

УСТРОЙСТВО nPOrpAJMMHOrO УПРАВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОРЕЖУ1 {ИМИ СТАНКАМИ, содержащее последовательно соединенные привод главного движения, датчик мощности, первый блок сравнения и привод подачи, а также последовательно соединенные генератор импульсов , цифроаналоговый преобразователь, второй блок сравнения и триггер, выход которого подключен к второму входу цифроаналогового преобразователя , а второй вход - к выходу логического блока и третьему входу цифШ :: роаналогового преобразователя, выход которого соединен с третьим входом первого блока сравнения, к второму входу которого подключен выход задатчика мощности, выход датчика мощности подключен к второму входу второго блока сравнения, и последовательно соединенные третий блок сравнения , четвертый блок сравнения и блок ключей, первый выход которого подключен к четвертому входу первого блока сравнения, второй выход к первому входу третьего блока сравнения, а третий выход - к второму входу четвертого блока сравнения,третий вход которого соединен с выходом задатчика мощности, а четвер (Л тый вход - с вторым входом третьего блока сравнения и вторым выходом первого блока сравнения, о т л и чающееся тем, что, с целью повышения надежности в работе, в него введены нелинейный и линейный фильтры, подключенные входами к второму выходу первого блока срав нения, выход нелинейного фильтра под/ СП ключен к второму входу третьего бло0 ка сравнения, выход линейного фильтра-к четвертому входу четвертого ; блока сравнения,.

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИ4ЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) ((() 4(5!) G 05 В 19/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABT0PCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2 t ) 3691006/24-24 (22) 19. 01 84 (46) 07.07.85. Бюл. 9 25 (72) М.И. Коваль, А.В. Коробко, Г.И. Крончев, В.Н. Кальсин и Я.М. Купчан (71) Уральское головное специальное конструкторское бюро тяжелых и фрезерных станков и Всесоюзный научно-исследовательский, проектноконструкторский и технологический институт релестроения (53) 62-50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 826281, кл. С 05 В 19/18, 1980 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ПРОГРАММНОГО

УПРАВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИМИ СТАНКАМИ, содержащее последовательно соединен-. ные привод главного движения, дат"чик мощности, первый блок сравнения и привод подачи, а также последовательно соединенные генератор импульсов, цифроаналоговый преобразователь, второй блок сравнения и. триггер, выход которого подключен к второму входу цифроаналогового преобразователя, а второй вход — к выходу логического блока и третьему входу цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с третьим входом первого блока сравнения, к второму входу которого подключен выход эадатчика мощности, выход датчика мощнос- ти подключен к второму входу второго блока сравнения, и последовательно соединенные третий блок сравнения, четвертый блок сравнения и блок ключей, первый выход которого подключен к четвертому входу первого блока сравнения, второй выход— к первому входу третьего блока сравнения, а третий выход — к второму входу четвертого блока сравнения, третий вход которого соединен с выходом задатчика мощности, а четвертый вход — с вторым входом третьего блока сравнения и вторым выходом первого блока сравнения, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности в работе, в него введены нелинейный и линейный фильтры, подключенные входами к второму выходу первого блока сравнения, выход нелинейного фильтра под. ключен к второму входу третьего блоI ка сравнения, выход линейного фильтра — к четвертому входу четвертого блока сравнения,.

1165671

Изобретение относится к автоматике, в часirlocTH к устройствам для

I программного управления металлорежущими станками.

Цель изобретения — обеспечение ус тойчивости системы управления и исключение колебательных режимов при действии периодических возмущений, что повышает надежность работы устройства.

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 — его принципиальная схема на фиг. 3 й,б - временные графики работы устройства, где N, И, N мощность резания, уставка мощности и мощность холостого хода главного привода; U — управляющее воздействие на привод подачи, Ц

C максимальное значение U, Nìèí Имин

Илр — уставки задавае е в третьем и четвертом блоке сравнения и соответствующие мощности врезания мощности, при которой происходит возврат третьего блока сравнения к состоянию, подобному состоянию на холостом ходу главного привода, предельно допустимой мощности, при кото-. рой происходит возврат четвертого . блока сравнения к состоянию, подобному состоянию на холостом ходу главного привода, N — предельная мощность в перерегулировании, И

N — сигналы, пропорциональные текущему значению N, отфильтрованные при помощи нелинейного и линейного фильтров соответственно.

Устройство содержит главный привод 1, датчик 2 мощности, задатчик

3 мощности, первый блок 4 сравнения, привод 5 Подачи второй блок 6 сравнения, генератор 7 импульсов, цифроаналоговый преобразователь 8, триггер 9, логический блок 10, третий

11 и четвертый 12 блоки сравнения, блок 13 ключей, нелинейный фильтр 14 линейный фильтр 15, сумматор 16, интегральный регулятор 17, резисторы 18, конденсатор 19,. стабилитрон

20, задатчик 21 скорости, компаратор

22, резисторы 23-25 и 27-30, компаратор 26, диод 31, диод 33, реле

32, реле 34, диод 35, конденсатор

36, диод 37, конденсатор 38, резистор 39.

Схемная реализация блоков 4, 1115 приведена на фиг. 2. Блок 4 сравнения состоит из сумматора 16 и интегрального регулятора 17 на операционных усилителях совместно с входными резисторами 18, конденсатором 19 обратной связи и ограни5 чительного стабилиэатрона 20. Блоки сравнения 11 и 12 состоят из комnapaторов 22 и 26 на операционных усилителях совместно с соответствующими суммирующими входными цепями

10 на резисторах 23-25 и 27-30 и диоб дом 35. Блок 13 ключей состоит иэ узла дешифрации полярности выход ного сигнала блока 12 сравнения, выполненного на диодах 31, 33 и !

5 двухконтактных реле 32, 34, осуществляющих коммутацию в цепи обратной связи интегрального регулятора 17 в блоке 4 в цели уставок.

Ищ-,.„Имин Ипр в блоках 11 и 12.

20 Выходной сигнал блока 4 соединен со входом задатчика 21 скорости привода 5 подачи, Нелинейный фильтр 14 состоит из фипьтрующего конденсатора 36

25 и диода 37, а линейный фильтр !5 из фильтрующего конденсатора 38 и резистора 39.

Рассмотрим работу известного устройства при действии периодиЗО ческих возмущений (фиг. 1 и 2) с эашунтированными блоками 14 и 15 (фиг. 3 а) .

До врезания сигнал с цифроаналогового преобразователя 8, соответствующий значению мощности холостого хода N> главного привода 1 (фиг. 1), компенсирует в сумматоре 16 блока 4 сравнения сигнал с датчика 2 мощности. Таким

40 образом, до врезания сигнал обратной связи равен нулю: N-.N„ =О.

Сигналом И задатчика Змощности инте-! о гральный регулятор 17 блока 4 открыт до уровня ограничения U>

45 определяемого порогом стабилизаций стабилитрона 20. При И-N> =0 сигналом - Им„я через сопротивления

24 и 25 (контакты реле 34, как будет видно из последующего, при.

50 этом замкнуты) компаратор 22 открыт до положительного уровня насыщения, большего чем сигнал -N . Вследствие этого компаратор 26 также открыт до отрицательного уровня насыщения, реле 32 отключено, а реле 34 включено.

При врезании (момент tp .на фиг.3а), как только сигнал обратной связи

3 1165 достигнет уровня И „„, компаратор 22 меняет полярность, диод 35 закрывается и, вследствие очевидного нера венства / -Ир/ /+N«„/, компаратор

26 также меняет полярность. При этом включается реле 32, отключается реле 34. В обратную связь инте. грального регулятора 17 включается разряженный конденсатор 19, представ ляющий .собой в первый момент эакоро- 10 ченный участок электрической цепи, и поэтому выходной сигнал блока 4

+П =+Ц,- „ „ скачком снижается до нуля кдк . (момент .й, на фиг. За). Одновременно .из-за отключения контакта реле 34, 15 установка И „ц на. входе компаратора

22 снижается до Идц,н, а на входе компаратора 26 создается дополнительная установка -Ng. Таким образом, разрешенная зона работы линейного 20 интегрального регулятора 17 расши-! ряется ox N„„„po Nqp Ир + N6 Под действием задающего сигнала — N интегральный регулятор увеличивает сигнал U до уровня, при котором 25 среднее значение мощностй резания

N-И „ соответствует заданной.

При увеличении припуска обработки (момент t ) с целью форсировки .переходных процессов и уменьшения перерегулирований принят следующий алгоритм: при достижении мощностью ,резания уровня N0 = И + ИД компар о ратор 26 меняет полярность, включается реле 34, отключается реле 32, интегральный регулятор 17 пере35 водится в режим компаратора, и, вследствие действия N-И х„ъ И р, сигнал U+ скачком снижается цо нуля.

Перерегулирование форсированно 40 устаняется (момент t>) и, как толь ко И-.N„„< N вновь включается реле

32, отключается реле 34, и происходит переходный процесс, аналогичный рассмотренному при врезании (интер- .4 вал времени t4 -t5). В момент и однако, вследствие запаздывания мощ671 ности и увеличения амплитуды периодических возмущений из-sa перехода на больший припуск обработки мощность резания может снизиться до уровня

N-Nxx И„„ Это приводит к изменению полярностей сигналов компараторов

22 и 26, переключению реле 32 и 34 и в конечном счете — к периодическому автоколебательному процессу со значительными перерегулированиями и большой вероятностью поломки инструмента и узлов станка. Этот колебательный процесс неизбежен также при работе одно-, двухзубовой фрезой,.при работе со значительным уров. нем помех, всегда реально присутствующих в длинных цепях разводки по станку, и в других аналогичных случаях.

Предлагаемое устройство с введенными блоками 14 и 15 работает следую" щим образом (фиг. Зб).

Сигнал N на втором входе компа Р ратора 22 при нарастании сигнала обратной связи N-И„„ формируется без запаздывания, а при спадании снижается по экспоненте, постоянная времени которой определяется номинальными значениями конденсатора 36 и резистора 23. Несмотря на то, что в переходном процессе после наброса припуска (момент t по фиг;Зб)

< значение мощности резания И-И c N

Хa Мю1 (момент t<), компаратор 22 не меняет своего состояния, так как сигнал на втором входе И ) N „ . Компаратор 22 будет подготовлен к следующему врезанию после окончания

1 резания при N+ < N<» (момент t ) .

Линейный фильтр !5 уменьшает на четвертом входе компаратора 26 амплитуду зубцовых возмущений и случайных высокочастотных возмущений.

Это позволяет снизить уставку: И и уменьшить перерегулирование в переходном процессе при набросе припуска.!!6567!

11б567 2

1!6567)

Составитель А. Лащев

Редактор Н. Егорова Техред А.Ач Корректор Л. Бескид

Заказ 4281/22 Тираж 863 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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