Система управления шпинделем

 

Сееоз Советсиик

Социалистических

Республик рн724О81 (Slj М. Кл. (6I ) Дополнительный к патенту— (22) Заввл@ио 280478 {21) 2á09 357/25-08 (23) Приоритет — (32) 28, 04. 77

В 23 Q. 5/20

Гнсударственннй коми1е

С ((. Р. нн делим и и16реTt íèé и итиро гий (3I ) 49579/77 (33) Япония

Олублииоваио 25,03.80. 51олл@теи,,Щ 1;

Дата ои блииоваиии описаиив 25.03.80 (%) УДК Е21.914 ° 4 (088. 8) Иностранцы

Токидзи Симадзири и Киеси Хаттори (Япония) Иностранная фирма Фудзицу Фанук Лимитед (Япония) (54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ШПИНДЕЛЕМ

Изобретение. относится к автоматизированному управлению станками и может быть использовано для регулирования скорости и остановки шпинделя в заданном положении для автоматической смены резца.

Известна cHc""ìà для остановки шпинделя в заданном положении,. содержащая расположенный под определен ным углом переключатель и стопорное устройство (1), Эта система имеет сложное механическое стопорное устройство.

Известна также система управления шпинделем для регулирования скорости вращения шпинделя и остановки его в заданном положении,.содержащая датчик скс рости шпинделя, задатчик скорости, блок сравнения, блок регулирования скорости шпинде-. ля и синхронизатор, состоящий из генератора синусоидальных колебаний, фазового детектора и блока сравнения (2).

Недостатком этой системы управления является сложность синхронизатора и трудность его настройки.

Цель изобретения — упрощение системы управления шпинделем.

Для этого в предлагаемой системе управления синхронизатор содержит импульсный датчик положения.шпинделя, блок управления положением шпинделя с цифровым эадатчиком и сумматор, причем импульсный датчик положения шпинделя подключен к блоку управления, выход которого соединен с одним из входов сумматора, другой вход сумматора подключен к импульсному да чику скорости, а выход его включен на вход блока сравнения.

На фиг.1 показана передняя бабка !

5 станка; на фиг.2 — структурная схема описываемой системы управления.

На передней бабке 1 в подшипни- ках 2 и 3 установлен вращающийся

"@ шпиндель 4. Расположенные внутри передней бабки постоянные магниты

5 и обмотка б якоря образуют двигатель 7 постоянного тока, вал которого является шпинделем.

B правом верхнем торцовом участке шпинделя 4 выполнено конусообразное отверстие 8, в котором установлена конусообразная часть 9 держатедя 10 резца 11. Натяжной штифт 1;

30 на верхней части роз """ -еля 1О

724081

6S. зацепляется с верхним торцовым участком тяги 13, расположенной в пустотелой части шпинцеля. Так как тяга 13 натягивается посредством вогнутой пружины 14 влево, то резец Il закрепляют на шпийделе

4 в положении, показанном на фиг.l.

Таким образом, при вращении двигателя шпинделя резец 11 принодится в действие, На левом торцоном участке шпинделя 4 установлен синхронный шкив 15 для управления скоростью вращения шпинделя 4 и останки его н определенном положении, причем шкив соединен с помощью синхронных ремней 16 и 17 с импульсным датчиком

18 скорости и положения шпинделя.

В качестне импульсного датчика скорости и положения шпинделя используется диск 19 с прорезями, причем диск имеет множество проре-. зей 20, преобразованных в канале на одном диаметре диска с заранее заданными интервалами и одну прорезь 21 в канале на другом диаметре. Напротив источника 22 света расположены два фотоэлемента 23 и 24, перед котОрыми расположен диск 19 с прорезями Фотоэлемент 23 является составной частью импульсного датчика скорости, он создает сигиал в ниде последовательности импульсов при повороте шпинделя 4 на один оборот.

Фотоэлемент 24 является составной частью импульсного датчика положения шпинделя 4, он создает единст- . венный импульс, соответствующий определенному угловому положению при повороте шпинделя на один оборот.

На фиг.1 показано заранее заданное положение шпинделя, в котором он останавливается ° Для снятия резца

11 со шпинделя 4 элемент 25, снабженный пазами для поддержания резца ,в магазине 26 для хранения инстру- мента, перемещается перпендикулярно реэцедержателю 10 для зацепления с круговым пазом 27 резцедержателя.

Затем передняя бабка 1 перемещается влево приводом подачи, состоящим из двигателя 28 и ходового винта29, посредством которого коленчатый рычаг 30 поворачивается по часовой стрелке вокруг вала с помощью плос, кого кулачка 31, преодолевая усилие пружин 32 и проталкиная левый конец тяги 13 к шпинделю нпрано.

В реэультате этого натяжной штифт

12 реэцедержателя 10 освобождается от стопорения.с помощью тяги 13, и резец 11 и резцедержатель 10 помещаются в магазин 26 и шпиндель 4 отдельно от резцедержателя 10 перемещается влево, Резец ll фиксируется для предотвращения его поворота в магазине 26.

Кроме того, н случае использования и последствии резца 11 после того, как шпиндель 4 остановится в опре10

1$

45 деленном угловом положении вращения, передняя бабка 1 перемещается нправо для зацепления шпинделя 4 с резцедержателем 10, а натяжной штифт 12 стопорится тягой 13. B результате этого резец 11 и шпиндель 4 всегда нзаимно зацепляются при одном и том же угловом соотношении.

Для охлаждения шпинделя 4 служит трубопровод 33, радиаторные пластины

34 и двигатель 35 вентилятора для охлаждения.

Система управления шпинделем содержит задатчик скорости, образованный регистром 36 (фиг.2) и цифроаналоговым преобразователем 37, блок 38 управления положением шпинделя с цифровым задатчиком, переключатель 39, через который сигнал с задатчика скорости поступает на блок 40 сравнения, на второй вход которого через цифроаналоговый преобразователь 41 подается сигнал с импульсного датчика скорости. Скорость вращения шпинделя регулируют блоком 42. Сигнал на останов шпинделя подается от программной ленты или ручного переключателя 43. Через переключатель 44 подают на блок 40 сравнения заданного напряжения малой скорости, а через переключатель 45 подключает к блоку 40 сравнения выход сумма тора 46 °

В случае упранления скоростью вращения шпинделя 4 заданная c êoрость записывается на программную ленту, неличина этой скорости хранится в регистре 36 и преобразовынается цифроаналоговым преобразователем 37 задатчика скорости в аналогоное напряжение. С другой стороны, блок 38 управления создает управляющий сигнал только для включения переключателя 39, через который заданное напряжение прикладывают к одной входной клемме блока 40 сравнения. Сигнал датчика 18 скорости, соединенного с двигателем 7 шпинделя 4, преобразовывается цифроаналоговым преобразователем 41 н аналоговое напряжение, пропорциональное скорости двигателя. Это напряжение приКладывают к другой входной клемме блока 40 сравнения, Блок 40 сравнинает приложенные напряжения и управляет фазой пускового сигнала блока 42 регулирования скорости так, чтобы приравнять данную скорость двигателя шпинделя к заданной скорости . При подаче сигнала на остановку двигателя в определенном положении от программной ленты или ручного переключателя 43 блок

38 управления включает переключатель 44 и выключает переключатель

39 для того, чтобы подать заданное напряжение малой скорости на блок 40 сравнения и перевести двигатель 7 на вращение с этой ско724081 ростью. После этого в момент первого появления сигнала на импульсном датчике 18 положения, блок 38 управления выключает переключатель ,44 и включает переключатель 45, одновременно вводят в сумматор 46 5 заданную величину угла поворота шпинделя относительно положения, соответствующего появлению импуль« са в цифровом коде. Сигнал с импульсного датчика скорости поступает на вход сумматора 46 и через переключатель 45 на .вход блока 40 сравнения переключают напряжение, пропорциональное разности между заданной в цифровом коде величиной и величиной, равной числу поступающих с импульсного датчика скорости импульсов.

С блока сравнения сигнал будет поступать на блок 42 регулирования скорости до тех пор, пока число 20 импульсов, поступающих на сумматор

46, не будет равно заданному, что соответствует остановке шпинделя в определенном положении.

Таким образом, двигатель 7 шпин-, 2$ деля, импульсные датчики 18, сумматор

46, блок 40 сравнения, блок 42 регулирования скорости 42 и цифроаналоговый преобразователь 41 составляют контур системы управления положением шпинделя 4.

Формула изобретения

Система управления шпинделем, содержащая импульсный датчик угловой скорости шпинделя, цифроаналоговый преобразователь, задатчик скорости, блок сравнения, блок регулирования скорости щпинделя и синхронизатор, служащий для остановки шпинделя в заданном положении, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью упрощения системы,: сйнхронизатор содержит импульсный датчик положения шпинделя, блок управления положения шпинделя с цифровым задатчиком и сумматор, причем импульсный датчик положения шпинделя подключен к блоку управления, выход которого соединен с одним из входов сумматора, другой вход которого подключен к импульсному датчику скорости, а выход сумматора включен на вход блока сравнения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство 9400436, кл. В 23 g 5/20, 1 б ° 04,71.

2. Патент США 93704510,кл. 23-368, опублик, 10 . 05. 74.

724081 иг.

Составитель Ф. Майоров

Техред М.Келемеш Корректор Я Веселовская . Редактор В. Дибобес

Заказ 475/45 Тираж 1160 Подписное, ЦНИИПИ 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