Устройство программного управления металлорежущими станками

 

Изобретение относится к области автоматики, в частности к устройствам для программного управления металлорежущими станками. Цель изобретения - повьшение надежности в работе . Устройство содержит главный привод и привод подачи, датчик мощности , задатчик мощности, четыре блока сравнения, цифроаналоговый преобразователь , генератор импульсов, триггер , логический блок, блок ключей, нелинейный и линейный фильтры, и вновь введенные запоминающее устррйство н определитель минимального сигнала . 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСИИХ

СОЦИАЛИСТИЧНЯИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) (51) 4 С 05 В 19/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫИ НОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и ОтнРыти (21) 3866379/24-24 (22) 05.03.85 (46).23.09.86, Б)ол. В 35 (71) Ульяновское головное специальное конструкторское б)оро тяжелых и фрезерных станков и Всесовзный научно-исследовательский, .проектно-конструкторский и технологический институт релестроения (72) А.В.Коробко, М.И.Коваль, Г.И.Крончев, Е.H.Ким, В.H ° Кальсин, Я.М,Купчая и О,К.Ермакова (53) 62-52(088.8) (56) Авторское. свидетельство СССР

В 826281 кл. С 05. В 19/18, 1979.

Авторское свидетельство СССР

В 1165671, кл. Ст 05 В 19/18, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХИ CTAHKAMH (57) Изобретение относится к области автоматики, в частности к устройствам для программного управления металлорежущими станками. Цель изобретения — повьппенне надежности в работе. Устройство содержит главный привод и привод подачи, датчик мощности, задатчик мощности, четыре блока сравнения, цифроаналоговый преобразователь, генератор импульсов, триггер, логический блок, блок кхпочей, нелинейный и линейный фильтры, и вновь введенные запоминающее устррйство и определитель минимального сиг- Э нала. 3 ил.!

2597.15

Изобретение относится к области автоматики и, в частности, к устройствам программного управления металлорежущими станками.

Цель изобретения — повышение на- 5 дежности работы устройства и станка в целом.

На фиг, 1 приведена функциональная схема устройства, на фиг, 2 пример его конкретного исполнения, )О на фиг. 3 — временные диаграммы работы.

На фиг. l 3 и в тексте приняты обозначения: ))„, U),<, ))„, U — электрические сигналы, пропорциональные )5 соответственно заданной мощности резания )!О, мощности главного привода г

N,,мощно= òè холостого хода N „è текущей мощности резания N=N -)),, !

))„, ),„, — сигналы уставок, пропор- 20 циональные мощности врезания N ;Ä и максимально-допустимой мощности pesaHHa N », U ))з,х„— сигнал текущего упр:гнляющего воздействия на привод подачи и максимально-возможное значение этого сигналя.

Индексы при обозначениях остальных сигналов соответствуют номеру соответствующего блока °

Устройство содержит главный при- З0 вод 1, датчик ? мощности, задатчик

3 мощности, первый блок 4 сравнения, привод 5 подачи, второй блок 6 сравнения, генератор 7 импульсов, цифроаналоговый преобразователь 8, 35 триггер 9, логический блок 10, третий 11 и четвертьй )2 блоки сравнения, блок 13 ключей, нелинейный )4 и линейный 15 фильтры, запоминающее устройство 16 и определитель 17 ми40 нимального сигнала, усилители 18 и

19, резисторы 20, емкость 21 обратной связи, стабилитрон 22, регулятор

23 подачи, резисторы 24-26, компаратор 27, диод 28, резисторы 29-31, 45 компаратор 32, диоды 33 и 34, реле

35 с контактами 35,, 35, реле 36 с контактами 36), 36, генератор 37 импульсов, резистор 38, элемент И 39, счетчик 40, цифроаналоговый преобразователь 41, резисторы 42-44, комнара50 тор 45, резисторы 46 и 47, диод 48, сумматор 49, резисторы 50-52, компаратор 53, резисторы 54 и 55, реле 56> переключающий контакт 57, инвертор

58, резисторы 59 и 60„

Схемная реализация блоков 4, 11, 12, и 13, фильтров 14 и 15, запомипавшего устройства )6 и определитепя )7 приведена на фиг. 2 ° Первый блок 4 сравнения состоит из сумматора на операционном усилителе 18 и регулятора на операционном усилителе )9 с выходными резисторами 20, емкостью 21 обратной связи, ограничительным стабилитроном 22. Блоки

1) и 12 сравнения состоят из компараторов 27 и 32 с выходными резисторами 24, ?5, 26, 29, 30 и 31 и диодом

28. Блок 13 ключей состоит из двух реле 35 и 36 со схемой дешифрации полярности входного сигнала на диодах 33 и 34.

Запоминающее устройство 16 содержит генератор 37 импульсов, элемент

И 39 с резистором 38 смещения, счетчик 40, цифроаналоговый преобразователь на операционном усилителе 41 с входными резисторами 4?, резистором 43 смещения и резистором 44 обратной связи и компаратор 45 с выходными резисторами 46 и 47 и диодом 48, Определитель 17 минимального сигнала содержит сумматор 49 с выходными резисторами 50 и 51 и резистором

5? обратной связи, компаратор 53 с входными резисторами 54 и 55, поляризованное реле 56 с переключающим контактом 57 и инвертор 58 с резисторами 59 и 60, Устройство работает следующим образом.

До врезяния инструмента в деталь цифроаналоговый преобразователь 8 запомнил значения сигнала U про"хх порционяльного среднему значению мощности холостого хода главного привода ), и скомпенсировал его в сумматоре 18 блока 4 (фиг. l, 2). Ло вразания сигнал обратной связи равен нулю: U>=U) -U =-0, Сигналом !)ц заХХ о датчика 3 мощности интегральный регулятор 19 блока 4 открыт до уровня ограничения U „„, определяемого порогОм стабилизации стабилитрона 2?.

При )) =)) =0 сигналом 0 „ через сопротивления 25 и 26 (контакты реле

35 при этом замкнуты) компаратор 27 блока 1! открыт до положительного уровня насыщения большего, чем сигнал U)t,, который подае-,".ÿ на вход 3 блока 12, Сигнал !) подается от задатчика 3 мощности через определитель 17, Контакт 36 разомкнут. Вследствие того, что в этот момент IUt l>

259215

Uf7 ИМ

35

45

55

1 (И1<,/, на выходе компаратора 53 по— ложительный уровень и поляризованное реле 56 находится н таком состоянии, что его контакт 57 замкнут н нижнем положении, на выходе иннертора 58 формируется сигнал

Сигнал 1Jfg формируется следующим образом.

Так как контакты реле 35 замкнуты, то на входе II элемента И 39— уровень логического нуля, и на счетный вход 1 счетчика 40 импульсы генератора 37 импульсов не проходят.

Уровнем логического нуля на входе

II счетчик 40 установлен в нулевое состояние, при котором на его прямых выходах — нулевой уровень. Напряжением,смещения И цифроаналоговый преобразователь на операцион— ном усилителе 41 открыт до положительного уровня +Uff;, который больme сигнала задания U„, сложенного с максимально-возможной амплитудой периодического возмущения с некоторым запасом Ifff,. таким образом, сигналом блока 11 (+1Jf

Регулятор на операционном усилителе 19 блока 4 находится при этом н режиме компаратора.

При врезании инструмента н деталь, как только сигнал обратной с связи +И« достигнет уровня И<< (момент времени tf по фиг. 35). компаратор .27 меняет свою полярность, диод 28 закрывается и, вследствие очевидного неравенства /-UN,/ /И«/

=/И<< „/, компаратор 32 также меняет полярность. При этом включается реле 36, отключается реле 35, В обратную связь интегрального регулятора 19 включается разряженная емкость 21, представляющая собой в первый момент закороченный участок электрической цепи, и поэтому выходной сигнал блока 4 U (-t<)=Ин „ скачком снижается до нуля U<(+t )=0 н момент, времени t . Одновременно из-за отключения контакта 35< реле

35 в блоке 11 установка Uf

6 чего выходное напряжение определителя 17 повышается до уровня U< =UN

+!1<,. Таким образом, разрешенная

<<о "о зона работы интегрального регулятора

19 расширяется от Uf„ . до Ufl

Под действием задающего сигнала Uf<, интегральный регулятор 19 увеличинает свой сигнал 11 до тех пор, пока

I среднее значение мошности М=Х -N» не станет равным заданному уровHfo N °

Одновременно н момент времени t< (фиг..3о) вследствие раэмыкания контакта 35 реле 35 в запоминающем устройстве 16 элемент И 39 начинает пропускать импульсы от генератора 37 на счетный вход 1 счетчика 40. При появлении уровня логической .единицы на входе II счетчик 40 устанавливается н нулевое состояние, а затем под действием импульсов на счетном входе 1 начинает изменять свое сос- тояние. Цифроаналоговый преобразователь 41 уменьшает свое напряжение (B момент BpeMPHH ty U(6 =Uf< +Up ) ° о 6

В момент времени t выходной сигнал цифроаналогового преобразователя

41 (соотнетственно, запоминающего устройства 16) становится равным сигналу U<4 нелинейного фильтра 14, сложенному с некоторой наперед заданной малой величиной И (определяется со" отношением входных сопротивлений 46 и 47 компаратора 45). Выходное напряжение компаратора 45 изменяет свою полярность с положительной на отрио цательную, диод 48 закрывается и на входе III элемента И 39 появляется потенциал логического нуля. Импульсы от генератора 37 на счетнъ<й вход 3 счетчика 40 не проходят, вследствие чего напряжение Uff, запоминается на уровне, соответствующем моменту времени

Ранее, после момента времени

1% на вход III блока 12 подавался сигнал не Uf< =Uff, +И«, как было в интервал времени tl С, а сигнал И<, так как- Uf<(+t, )с И<<,„„, компаратор

53 изменил свою полярность, а поляризованнод реле 56 переключило свой контакт 57 (на фиг. 2 †. a верхнее положение).

Таким образом, после момента времени t< разрешенная зона работы интегрального регулятора 19 снижается с уровня И1< „и достигает к моменту времени t > уровня JJ<< +Uf<<, причем

1259!

5 значение Из (t ) больше амплитуды

6 периодического возмущения в сигнале

lJ< на некоторую малую наперед заданную величину (фиг, 3). Величина U< выбирается таким образом, чтобы в квазиустановившемся режиме (при медленных изменениях припуска) сигнал обратной связи Из был меньше сигнала

UJJ +UN (t>), т.е. ошибка стабилизао "6

IJHH Hp npF .восходила И °

Следует заметить, что выдержка времени (интервал времени t, — t ) определяется частотой импульсов генератора 37 блока 16, которая выбирается таким образом, чтобы t было больше времени переходного процесса в любом режиме. При резком нарастании припуска обработки (момент времени t< по фиг. 3 о), как только

Пя станет равным значению JJ> +U> (момент времени й5), компаратор 32 блока 12 меняет полярность, включается реле 35, отключается реле 36 и регулятор 19 в блоке 4 переходит в режим компаратора. Так как UN(+t )> 25

> зо, выходное напряжение блока 4 становится равным нулю 11, (+Е„)=0 вследствие чего перерегулирование и перегрузки на инструмент и станок форсированно снижаются. Вследствие размыкания контакта 36 реле 36 в определителе 17 выходное напряжение

Бп.становится равным 1 >, и поэтому о компаратор 32 не изменяет свою по-лярность до тех пор, пока не устранится перерегулирование (момент speмени t ).

Начиная с момента времени t< работа блоков 4 и 12, запоминающего устройства 16, определителя 17 и переходный процесс становятся аналогичными рассмотренным в интервал вре— мени, -t>, Ири этом, если после увеличения припуска увеличилась амплитуда периодических возмущений, 45 разрешенная зона работы интегрального регулятора 19 увеличивается за счет автоматической подстройки уровня Uц,(г,)) U !t ).

5Î

Для сравнения на фиг. 3 приведены переходные процессы в известном устройстве, Как видно из фиг, 3, переходный процесс при нарастании припуска (интервал времени t --t4 по

55 фиг. 36) в известном устройстве имеет большее перерегулирование и боль21 ")

JHee время существования перерегулирования, чем в предлагаемом устройстве.

Технико-экономическая эффективность изобретения заключается в повышении надежности работы устройства и уменьшении вероятностй выхода из строя инструмента и узлов станка.

Формул а и з о б р е т е н и я устройство программного улравл ения металлорежущими 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, второй вход которого соединен с выходом ло-. гического блока и с третьим входом цифроаналогового преобразователя, выход триггера подключен к второму входу цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с третьим входом первого блока сравнения, к второму входу которого подключен выход задатчика мощности, выход датчика мощности соединен с вторым входом второго блока сравнения, содержащее также последовательно соединенные нелинейный фильтр, третий и четверть1й блоки сравнения и блок ключей, первый выход которого подключен к четвертому входу первого блока сравнения, второй выход - к второму входу тре- . тьего блока сравнения, а также линейный фильтр, подключенный входом к второму выходу первого блока сравнения и к входу нелинейного фильтра, а выходом — к второму входу четвертого блока сравнения, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения надежности в работе, в него введены определитель минимального сигнала и запоминающее устройство, подключенное первым входом к выходу нелинейного фильтра, вторым входом— к второму выходу блока ключей, первый вход определителя минимального сиг-, нала соединен с выходом задатчика мощности, второй вход — с выходом запо" минающего устройства, третий вход— с третьим выходом блока ключей, а выход — с третьим входом четверто -о блока сравнения.

)259215

1259215

1259215

pter tg t9 Ь

Составитель А.Исправникова

Техред Л.Олейник Корректор А;Обручар

Редактор В.Данко

Заказ 5119/44 Тираж 836 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. Проектная, 4