Устройство для адаптивного управления станком

 

Изобретение относится к станкостроению и предназначено для станков с адаптивным управлением подачей по мощности резания. Целью изобретения является повышение точности за счет новых связей в устройстве, обеспечивающем режим автоматической компенсации изменения мощности холостого хода (МХх) в процессе цикла обработки. Устройство содержит блок компенсации Мхх, в который перед началом обработки записывается значением Мхх с датчика Мхх. В процессе обработки текущее значение мощности резания и значение МХх сравниваются сумматором и при достижении текущего значения мощности значения, меньшего Мхх, сигнал на входе схемы компенсации изменяет знак, что приводит к записи нового значения Мхх. Компенсация происходит в моменты выхода инструмента из контакта с заготовкой независимо от наличия внешнего управляющего сигнала. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю В 23 0 15/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1ГК063ЧИ

- В сНР3- 1:- л .г е3Ь.") Г Ж"!Й(i.- - А

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4230823/08 (22) 14.04,87 (46) 07.01.91,Бюл. N. 1 (72) А.С. Балобанов (53) 621.9.06-229(088.8) (56) Патент США М 3.626.262, кл. В 23 Q 1155//0000, 1971. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ СТАНКОМ (57) Изобретение относится к станкостроению и предназначено для станков с адаптивным управлением подачей по мощности резания. Целью изобретения является повышение точности за счет новых связей в устройстве, обеспечивающем режим автоИзобретение относится к станкостроению и предназначено для использования в станках с системами адаптивного управления, включающих в себя измерение мощности, потребляемой приводом в процессе обработки.

Цель изобретения — повышение точности эа счет компенсации мощности холосто- . го хода привода главного движения.

Сущность изобретения заключается в том, что в процессе цикла обработки непрерывно сравнивают текущее значение мощности, потребляемой двигателем привода главного движения, с предварительно записанным в блоке компенсации значением мощности холостого хода и при снижении потребляемой мощности ниже записанного выдают сигнал разрешения записи нового значения в блок компенсации.

На фиг. 1 представлена блок-схема уст- ройства; на фиг. 2 — временные диаграммы выходных сигналов блоков.

„„ЯЯ„„1618584 А1 матической компенсации изменения мощности холостого хода (М„,) в процессе цикла обработки. Устройство содержит блок компенсации Мхх, в который перед нача loM обработки записывается значением Мхх с датчика Мхх. В процессе обработки текущее значение мощности резания и значение М,х сравниваются сумматором и при достижении текущего значения мощности значения, меньшего Мх,, сигнал на входе схемы компенсации изменяет знак, что приводит к записи нового значения Мхх. Компенсация происходит в моменты выхода инструмента из контакта с заготовкой независимо от наличия внешнего управляющего сигнала.

1 з,п,ф-лы, 2 ил.

Устройство содержит привод 1 главного движения, датчик 2 мощности, сумматор 3, задатчик 4 мощности, элемент 5 сравнения, привод 6 подачи, блок 7 компенсации, блок

8 управления. Блок компенсации содержит генератор 9, счетчик 10, цифроаналоговый преобразователь(ЦАП) 11. Сумматор выполнен на операционном усилителе (ОУ) 12, резисторах 13 — 15 (Rex, Roc Вн), стабилитроне

16, диодах 17 и 18.

Устройство работает следующим образом.

При отключенном состоянии приводов 1 и 6 выходной сигнал U> блока управления 8 равен логическому "0", При этом ЦАП 11 находится в начальном состоянии, характеризуемом тем, что формируемый преобразователем ток lq>o максимален по величине и противоположен по направлению току lM (Триггеры счетчика 10 находятся в состоянии логической "1"). Поэтому выходной сиг1818584 нал 1.IIz, выделяющийся на нагрузочном ре1„„ зисторе 15 сумматора 3, равен логической

"1" и его напряжение определяется напря>кением стабилизации стабилитрона 16, выбираемого из условия пбеспечения требуемого уровня напряжения логической "1".

При этом диод 18 заперт выходным напряжением ОУ.12, в силу чего на второй вход элемента 5 сравнения поступает напря>кение U4 = О. Импульсы с генератора 9 03 поступают на счетный вход счетчика 10, но последний не изменяет своего состояния, так как блокирован логическим "0" блока 8 управления.

После нажатия на кнопку "Пуск" сраба,,тывают магнитные пускатели (не показаны}. !, в результате чего включаются приводы 1 и б (момент т1, фиг. 2, произведен пуск шпиндельного двигателя, что проявилось на временной диаграмме !м характерным всплеском).

В момент t2 сигнал да чика 2 достигает своего установившегося значения (это можно наблюдать и на диа«рамме тока 1, пропорционального мощности холостого хода.

С задержкой t= (t3 — т1} > (ц -т1) по Отношению к произведенному пуску блок 8 управления (фиг. 2) выдает на второй вход блока

7 компенсации сигнал "Лог. 1", вследствие чего из-за поступающих с генератора 9 импульсов на реверсивный вход счетчика 10 ВЫХОДНОЙ тОК !цап НаЧИНавт ДИСКРЕТНО уменьшатся по абсолютной величине до тех поР, пока не станет меньше тока !м (фиг. 2, момент t4). Как только это произойдет, выходное напряжение ОУ 12 уменьшится и станет отрицательным. При этом величина

l U4 l = (! !цап! — !м !) Рс>с =-О, таК КаК ПрИ практической реализации квант тока (цan имеет весьма малую величину, вследствие чего разность (I!цап I — I!!м I ) также пренебрежимо мала, A так как из-за смены полярности выходного напряжения ОУ 12 диод !7 оказывается запертым, то 02 становится равным логическому "0". из-за чего генерация импульсов прекращается, следовательно, прекращается и дальнейшее уменьшеНИЕ тОКа !цап, На ЭТОМ ОПЕРаЦИЯ КОМПЕНСации мощности холостого хода завершается.

В момент ts инструмент, совершивший перемещение посредством привода подачи, достигает поверхности обрабатываемой заготовки и врезается в нее. Вследствие этого выходной сигнал датчика 2 мощности увеличивается на величину, пропорциональную мощности резания, что вызовет и приращение тока . В результате на второй вход элемента 5 сравнения будет поступать напряжение, пропорциональное мощности резания и равное

l U4 l = I !цап1 !м I Roc = I!цап1

Одм ! вх

Коэффициент усиления выделенного таким образом полезного сигала U4 мощности резания Определяется выражением К =

Roñ

Rax

В момент t6 контакт инструмента с заготовкой прекращается . возникает состояние холостого хода привода шпинделя, которое продолжается в данном случае до момен15 та t11.

Если в интервале времени, начиная от тб и кончаЯ t11, выхОДной сигнал 0дм Датчика 2 мощности уменьшится (например, или из-за

20 прогрева масла в редукторе шпинделя, или из-за приработки его шестерен), то это проявится и в уменьшении тока IM. А как только

I> становится меньше по абсолютной величине компенсирующего тока !цап, ОУ 12 из25 меняет свое выходное напряжение, формируя тем самым на управляющем входе генератора 9 логическую "1", Импульсы с выхода генератора 9 поступают на вход счетчика 10, уменьшают относительное зна«0 чение кода на выходе счетчика, дискретно уменьшая те" самым и ток !цап, Как и при первоначальной компенсации, уменьшение тока !ц„прекращается, как только он станет по абсолютной величине меньше тока i, В данном примере указанный автоматичеЗГ ский учет дрейфа мощности холостого хода производился дважды: один раз в интервале (т7 — тв), другой раз в интервале (tg — t10).

При этом и в первом и во втором случае

40 потребовалось прохождение на вход вычитающего счетчика по одному импульсу (фиг. 2, моменты т8, t1p).

Таким образом, при очередном врезании инструмента в заготовку (момент t11)

45 будет иметь место новое значение компенСИРУЮЩЕГР ТОКа !цап = !цап3, ПРИ ЭТОМ ВЫХОДной сигнал I U4 I = !цап3 I Roc, Ском0дм вх пенсированная погрешность Л U4, в результате наличия которой на интервале (t11 — 1г) мог бы измениться полезный сигнал U4 мощности резания, равна

Л Ъ = (I цап1 I ца п3) Roc.

В момент т12 контакт инструмента с заготовкой вновь прекращается и опять возникает состояние холостого хода.

В момент t13 р-; на выходе управления блока 8 появляется логический "0", в результате чего ЦАП 11 возвращается в исходное состояние.

1618584

Наличие в сумматоре нагрузочного резистора 15 создает путь для разряда паразитной емкости, образованной входной емкостью управляющего входа генератора 9, барьерной емкостью стабилитрона 16 5 и.емкостью монтажа, и, тем самым, позволяет сформировать Ог с крутым спадающим фронтом, Это препятствует прохождению на вход счетчика лишних импульсов, а значит, исключается возможность появления 10 при компенсации холостого хода дополнительной погрешности.

При использовании указанного устройства на многоцелевых станках изменение числа оборотов привода 1 главного движе- 15 ния влияет на уровень мощности холостого хода. Поэтому перед сменой частоты вращения блок 8 управления устанавливает счетчик 10 в начальное состояние путем подачи сигнала "Лог."0", процедура компенсации 20 возобновляется в описанной ранее последовательности.

При наличии в составе генератора 9 схемы согласования в цепи управления управ-, 25 ляющий вход генератора может быть подключен непосредственно к выходу сумматора, подключенному к входу элемента 5 сравнения, а сумматор может быть выполнен по любой схеме, в том числе цифровой, напри= мер, в микропроцессорном исполнении.

Формула изобретения

1. Устройство для адаптивного управления станком, включающее в себя блок yriравления, задатчик мощности, последовательно включенные привод главного движения, датчик мощности, сумматор, элемент сравнения, привод подачи, блок компенса-. ции мощности холостого хода, управляющий вход которого подключен к выходу блока уп равления, а выход — к второму входу сумматора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, выход сумматора подключен к дополнительному входу блока компенсации, а выход задатчика мощности — к второму входу элемента сравнения.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что блок компенсации выполнен в виде последовательно включенных управляемого генератора, счетчика, цифроаналогового преобразователя, при этом дополнительный вход блока компенсации соединен с управляющим входом генератора, выход генератора соединен с входом обратного счета счетчика, а выход блока управления подключен к входу установки в "1" триггеров счетчика.

1618584

Редактор Е.Папп

Заказ 14 Тираж ° Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

8gte 1

3 лая

Лрпд

Составитель Ю.CTBflднов

Техред M.Mîðãeí Tàë Корректор М.Шароши