Устройство для регулирования синхронногохода зубообрабатывающего ctahka

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

Сеез Севетскик

Социалистическик

Республик

<о 822?72 (Ы) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 3005.78 (21) 2621953/18-24 (511 м. кл 3

G 05 В 19/18 (23) Приоритет — (32) 01 ° 06. 77

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (31) Р 2724602. 2 (33) ФРГ

Опубликовано 150431.6юллетеиь 14о 14

Дата опубликования описания 1504,81 (531УДК 621.555 (088.8) (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ СИНХРОННОГО

ХОДА ЗУБООБРАБАТЫВАЮЩЕГО СТАНКА

Изобретение относится к програм1 мному управлению станками и предназначено для регулирования синхронного хода зубообрабатывающего станка,работающего по способу винтового обката и снабженного отдельными приводами для инструмента и изделия.

В зубошлифовальных станках, работающих по способу винтового обката, шлифовальный круг, например абразивный червяк, и, изделие должны двигаться относительно друг друга при высоких числах оборотов с большой точностью в опроделенном. передаточном отношении. е

Известно устройство регулирования синхронного хода станка, содержащее импульсные датчики, блок сравнения, аналого-цифровой прео разова-,20 тель и исполнительный механизм.

В этом устройстве в зависимости от размера и направления полученной регулируемой величины одно из движений можно дополнительно регулировать25 до тех пор, пока не достигнуто полное согласование последовательностей импульсов 8Т.

° Недостатком данного устройства является малая точность регулирования. 30

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для управления станком для изготовления зубчатых нарезок по принципу обката, содержащее угловой шаговый датчик привода инструмента, подключенный через .:.множитель ко входу делителя, ко вторым входам которых подключены цифровые эадатчики, блок сравнения, угловой шаговый датчик привода изделия и цифроаналоговый преобразователь (2J.

Однако устройство имеег сравнительно низкую точность из-за того, что блок сравнения импульсных последовательностей, приходящих от угловых шаговых датчиков, генерированных в зависимости от числа оборотов, измеряет опережение или запаздывание импульсов обеих последовательностей импульсов в зависимости от числа оборотов инструмента, так как при известном сравнении осуществляется сбор фаз, зависимый от времени. Если. угловая cKopocTb инструмента является непостоянной, то фазовый сигнал при этом известном сравнении является неправильным. Поэтому данное устройство не имеет достаточной точности

822772 для управления изготовлением особо точных зубчатых колес.

Цель изобретения — повышение точности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что н устройстве для регулирования синхронного хода зубообрабатывающего станка, содержащем по одному создающему последовательность импульсов угловому шаговому датчику для привода инструмента и для привода изделия, причем угловой ша оный датчик привода инструмента подключен через регулируемый умнох.итель и делитель, а угловой шаговый датчик привода изделия - непосредственно к блоку сравнения фаэ импульсов обоих датчиков, и первый цифроаналоговый преобразователь, делитель имеет два выхода, первый из которых является выходом переполнения, а второй — счетным вы- 2Q ходом, при этом к выходу блока сравнения фаз подключен первый элемент И, управляющий вход которого подключен к выкоду углового шагового датчика. привода изделия, а к второму выходу делителя подключен второй элемент И, управляющий вход которого подключен к выходу углового шагового датчика привода иэделия, причем выход каждого элемента И соединен с входом соответствующего цифроаналогового преобразователя, а выходы обоих цифроаналоговых преобразователей соединены с первым сумматором, причем предусмотрены два источника опорного сигнала, первый из которых подключен к первому цифроаналоговому преобразователю, соответствующему блоку сравнения фаз, а нторой — к второму цифроаналоговому преобразователю, соответствующему делителю,и тем, 40 что источник опорного сигнала для второго цифроаналогового преобразователя, содержит третий цифроаналоговый преобразователь, один вход которого подключен к цифровому задатчи- 45 ку, а второй вход — к источнику постоянного опорного тока, а также тем, что к первому выходу блока .сравнения фаэ подключен бинарный делитель, вход сброса которого подключен к выходу углового шагового датчика привода изделия, а выход — с входом элемента ИЛИ, выход которого подключен к упранляющим входам элементов И, и тем, что для компенсации систематической ошибки углового шагового датчика привода иэделия предусмотрено долговременное запоминающее устройство, выход которого подключен через четвертый цифроаналоговый преобразователь к второму ф() сумматору, причем долговременное запоминающее устройство соединено для адресации со счетчиком, счетный вход которого соединен с выходом углового шагового датчика привода иэделия, 5 выход которого соединен с управляющим входом счетчика.

Предложенное устройство позволяет достигнуть с небольшим количеством электронных коммутационных средств, например счетчиков, запоминающих устройств и цифроаналоговых преобразователей, сравнения фаз и получения регулирующего сигнала для регулирования привода изделия,разрешакицая способность которого определяется импульсами углового шагового датчика привода инструмента и не зависит от числа оборотов привода шлифовального круга.

На чертеже изображена блок-схема устройства.

Устройство содержит приводимый в движение электродвигателем (не показан) шлифовальный круг (инструмент)

1, например абразивный червяк для шлифования боковых сторон зубьев изделия 2, также приводимого в движение отдельным электродвигателем.

Как шлифовальный круг 1, так и изделие 2 соединены жестко каждый с одним угловым шаговым датчиком 3 или 4.

Оба угловых шаговых датчика отдают импульс для определенного углового изменения вращающегося шлифонального круга 1 или вращающегося изделия 2.

Таким образом, определенный заданный угол. поворота шлифовального круга изображен соответствующим числом импульсов на выходе 5 углового шагового датчика 3, а относящийся к нему действительный угол поворота изделия — сбответствующим числом импульсон на выходе 6 углового шагового датчика 4. К выходу 5 углового шагового датчика 3 подключен умножитель

7 числа импульсов, фактор g которого можно регулировать в соответствии с числом ходов g шлифовального круга 1, причем принадлежащий к нему установочный орган обозначен цифрой 8. Таким образом, на импульс углового шагового датчика 3 умножитель 7 числа импульсов отдает на своем выходе

9 число g импульсов. К выходу 9 умножителя 7 числа импульсон подключен делитель, емкость Z которого можно регулировать в соответствии с числом зубьев 2.изделия 2, причем для установки емкости счетчика предусмотрен установочный орган 11. Делитель 10 подсчитывает приходящие импульсы.

Если результат счета достигнет установленной емкости 2 счетчика, то делитель 10 отдает ыа своем первом выходе 12 импульс. Одновременно делитель 10 возвращается в исходное положение, т.е. доводится до нуля, и начинает опять погсчитывать приходят не импульсы. На втором выходе 13 делителя 10 появляется соответстнующий изменяемый результат счета. К первому выходу 12 делителя 10 подключен первый вход блока 14 сравнения,обо822772 эначенный знаком плюс (+). Второй вход блока 14 сравнения, обозначенный знаком минус (-), подключен к выходу 6 углового шагового датчика 4 изделия

2. Блок 14 сравнения образует в цифровой форме разность числа входных импульсов. Содержание блока 14 сравнения появляется при этом на его выходе 15.

Кроме того, устройство содержит средства для запоминания содержаний блока 14 сравнения и делителя 10 по интервалам. Для этого к выходу 15 блока 14 подключен через провод 16 первый элемент И 17, а к выходу 13 делителя 10 — второй элемент И 18.

Выходы элементов И 17 и 18 соединены каждый с входом. соответствующего блока 19 и 20 памяти. Элементы И 17 и

18 управляются через общий провод 21 управления, подключенный к выходу . элемента ИЛИ 22, вход 23 элемента . 20

ИЛИ 22 соединен с выходом 6 углового шагового датчика 4 изделия 2; в то время как управляющий вход 24 элемента ИЛИ 22 подключен к выходу бинарного делителя 25. Импульсный вход 26 бинарного делителя 25 соединен с выходом 12 делителя 10, а гасящий вход 27 — также с выходом

6 углового шагового датчика 4 изделия 2. К каждому из выходов 28 и 29 обоих блоков 19 и 20 памяти подключен цифроаналоговый преобразовав тель 30 и 31. Для преобразования подается к преобразователю 30 первый опорный ток Greg, а к преобразователю 31 второй опорный ток 3 qy .

Второй опорный ток 3 ау отбирается

2 из третьего цифроаналогового преобразователя 32, к которому подаются цифровой сигнал, соответствующий . установленному числу зубьев Z изделия,40 а также третий опорный ток Згеу3 .

Таким образом, третий цифроаналоговый преобразователь 32 соединен через провод 33 с установочным органом 11. для числа зубьев. ЦиФроаналоговый 4 преобразователь 32 выполнен таким образом, что его исходный ток, т.е. опорный ток ., о пропорционален обратной величине установленного числа зубьев.«50

Первый цифроаналоговый преобразователь 30 отдает на своем выходе ток

3g, а второй цифроаналоговый преобразователь 31 отдает на своем выходе ток 3 эз . Оба тока 3 g и 3зВ подаются в первый сумматор 34, который со своей стороны отдает исходный ток 4д, служащий в качестве регулирующего сигнала для регулирования привода изделия 2. Регулятор 35 подключен выходом к одному из входов-второго ф) сумматора 36,выход которого через усилитель 37 подключен к приводу изделия. Устройство также содержит блок 38 памяти, четвертый цифроаналоговый преобразователь 39 и счетчик д

40, один из входов которого подклю" чен через провод 41 к выходу дат.чика 4.

Устройство работает следующим образом.

Для процесса обработки при шлифовании боковых сторон зубьев по методу обката необходимо, чтобы угол поворота инструмента, в данном случае абразивного червяка, относился к углу поворота изделия как число зубьев иэделия к числу ходов червяка.

Таким образом, регулирование числа оборотов привода изделия должно обеспечивать разность обоих упомянутых отношений, равную нулю. Если угол поворота инструмента 1 обозначен буквами Ч эррр, а угол поворота изделия 2 буквами Ч„ в определенный момент t и если, как указано выше, число зубьев изделия равняется Z, а число ходов инструмента g, то регулирование числа оборотов привода изделия должно иметь связь о

"8оЕЕ 2 "is+ — 0, а именно при помощи аналогового регулирующего сигнала, который формируется из цифровых сигналов датчиков 3 и 4.При угловом изменении инструмента 1 на оЧ предназначенный для него датчик 3 создает импульс NS. Таким образом, угол поворота иэделия

2 во временном интервале. между временами 0 и с составляет

Чз = Ч Е М

Если число импульсов, созданных датчиком 3 за оборот инструмента 1, обозначено буквами. Йз, то он составляет

2Х+

4 э gg = —..Z N о д р s

Соответственно этому импульс, созданный датчиком 4 изделия 2, обозначен буквами М, а число импульсов, созданных датчиком 4 за оборот иэделия 2, обозначено буквами N . Затем угол поворота изделия 2 составляет

2F < ,, = — 1."И

1 Цаа М.

В целях получения необходимого передаточного отношения 2/g между числом оборотов инструмента 1 и числом оборотов изделия 2 число импульсов датчика 3 умножается в умножителе

7 числа импульсов числом g и делится в делителе 10 числом Z Таким образом, блок 14 сравнения содержит в момент в цифровой форме разность числа исходных импульсов делителя 10 и датчика 4, т.е; разность — ЕМ -аМ = ч,. - — - .,+

2 о 9 о м M зобам .ъ 2,7

Число импульсов датчика 3, попадающее после получения передаточного.отношения Z/g за единицу времени в блок 14 сравнения, должно теорети822772 чески соответствовать числу импульcos датчика 4, попадающему за одинаковую единицу времени в блок 14 срав-. .нения. Это происходит автоматически в случае, если числа N импульсов эа оборот инструмента 1 равняется числу и импульсов за оборот иэделия 5

2, т.е. в случае, если оба датчика равняются друг другу. Если эта число импульсов обозначено буквой.М, то содержание блока 14 сравнения состав ляет t0

2 «аоЕ8 2 ;И

Напротив, если датчики 3 и 4 не равняются друг другу, а отдают за оборот различные числа импульсов, та числа оборотов или числа импульсов датчиков 3 и 4 должно довести при помощи встроенного увеличивающего или уменьшающего пересчетного уст- 20 ройства до соотношения

Nw — 1.

ЬЯ

Однако это условие можно соблюдать и при помощи. увеличивающего или уменьшающего пересчетного устройства, встроенного в умножителе 7 числа импульсов или в делитель 10, или путем соответственного учета при вводе g :ÿëè Z в установочных органах 8 или 11. 30

Однако разрешающая способность

Угловой Разности Чз, - f; + в этой известной форме не является достаточной для достижения желаемой точности синхронного хода. Напротив, при 35 этом следует учесть и положение по фазе обоих импульсных сигналов, что осуществляется следующим образом.

Содержание делителя 10, который 40 делит умноженные на число ходов g шлифавального круга 1 ийпульсы шлифавального круга на число зубьев Z, считывается каждый раз в момент, в который датчик 4 создает импульс изделия, и запоминается. Одновременно считывается и запоминается и содержание блока 14 сравнения. Через элемент .ИЛИ 22, в момент получения импульса изделия подается управляющий импульс к элементам И 17 и 18, которые в эти моменты передают содержание блока 14 сравнения и делителя 10, к блокам 19 и 20 памяти.

Таким образом, блок 19 содержит в эти. моменты баланс А 55

" = 2л "ЯоЕЕ 2 ПзЬ

9 блок 20 — падбаланс В, соответствующий положению по фазе и . Ж и M в форме

N .2

2т <ЪОЕЕ Z 1М )

Содержание блока 19 подается к . цифроаналоговому преобразователю 30, который создает исходный ток, про-g5 порциональный балансу A и опорному токУ dyed

ЗВ = А 1 -РУ . К. причем К„ является соответствующей постоянной преобразователя. Содержание блока 20 подается соответственно к цифроаналоговому преабраэователю

31, который создает исходный ток 3ВВ, пропорциональный подбалансу В и опорному току 3геу2

Звз = В 1ref

2 причем К является соответствующей постоянной преобразователя.

В то время, как опорный ток Згеф1 . является постояниым, образуется опор„ный так Jyef при помощи цифроаналогового преобразователя 32 из установленного числа зубьев Z

1 ref ë. 2 ref> з причем К> является постоянной цифроаналогового преобразователя 32 и опорный ток 3 f имеет опять .постоянную величину. В особенности.можно предполагать, что 3yeg = Jqgg Зв так что

36=" Ло К„и J58 = В-Jo Т К К3 °

Токи цйфроаналоговых преобразователей 30 и 31 суммируются в сумма- . торе 34, так что получается исходный ток д со следующей величиной

1 =1 +! =AT К+В? =I AK tB

K к

А Ь 5В о4 о 2 о 1

Чтобы ток 198 составлял действивительно меру положения по фазе импульсов шлифовального круга и изделия, необходимо действовать на случай, если в блоке сравнения 14 имеется один импульс, а в делителе 10

Z импульсов, т.е. для A = 1 и В = Z; т.е. Je = 298 .

Из этого следует условие К К К для постоянных преобразователей и

Таким образом, исходный ток 3д., пропорционален угловой разности между инструментом 1 и изделием 2. Однако при этом является очень выгодным то, что разрешающая способность этого исхо 1ного тока соответствует разрешающей способности датчика 3, т.е. минимальное измеримое изменение определяется импульсом датчика 3. Другйми словами, разрешающая способность исходного тока l4 соответствует разрешающей способности датчика 4, умноженной на число зубьев 2. В противо" положность этому в известном станке фактор 2 - число зубьев, для разрешающей способности не имеется. Как описано выше, передаточный сигнал, подаваемый через провод 21 к элементам И 17 и 18 и вызывающий запоминание содержаний блока 14 сравнения и делителя 10 в блоках 19 или 20, создается обычно импульсом изде-лия, т.е. импульсом датчика 4. Однако

822772

Формула изобретения если оси шлифовального круга и изделия находятся почти в состоянии покоя, то возможно, что в блок 14 сравнения попадает несколько импуль сов.шлифовального круга на один импульс изделия. В этом случае не имеет смысла говорить о положении по фазе, а передаточные сигналы -целесообразно создать импульсами шлифовального круГа. Предусмотренная для этого решающая цепь включает бинарный делитель 25, к входу 26 которого

10 подаются выходные импульсы делителя

10. При третьем попадающем на вход

26 импульсе бинарный делитель 25 отдает импульс элементу ИЛИ 22, вследствие чего получается передаточный импульс, подаваемый через провод 21 к элементам И 17 и 18. Однако, если перед третьим попадающим на вход 26 . импульсом прибывает импульс датчика

4, то бинарный делитель 25 возвра- 20 щается этим попадающим на его гасящий вход 27 импульсом в исходное положение. Чтобы при пуске зубошлифовального станка в ход не возникли пРоблемы в связи с направлением вращения, учитываются направления ,вращения осей шлифовального круга и изделия созданием исходного тока 4д .

Умножитель 7 числа импульсов, делитель 10 и блок 14 сравнения включают оба направления вращения тем, что упомянутые блоки выполнены в виде реверсивных счетчиков. Блок 14 сравнения подсчитывает прямые импульсы датчика 3 положительно, обратные импульсы датчика 3 отрицательно, пря- З5 мые импульсы датчика 4 отрицательно и обратные импульсы датчика 4 положительно. При дальнейшей обработке сигналов учитывается знак автоматически. Таким образом, регулирование 40 привода изделия может заставить изделие следить в обоих. направлениях вращения за шлифовальным кругом.

Так как точность, достигаемая в устройстве, является очень большой, то 45 на нее начинают влиять систематические погрешности обрабатывающего станка, в особенности со стороны изделия. Такие .систематические погрешности измерены прежде всего в связи с угловым шаговым датчиком привода изделия, так как последовательность импульсов, созданная угловым шаговым датчиком изделия для полного оборота изделия, не соответствует полностью принадлех ящим инкрементам угла поворота, а проходит за оборот иэделия IIo измеримой кривой погрешности, обусловленной погрешностью системы.

В устройстве предусмотрены сред- 4О ства для коррекции таких системати-, ческих погрешностей электронным чутем.

Как указано выше, определенный . ействительный угол поворота иэделия д5 создает на выходе б датчика 4 соответствующее число импульсов, подаваемых к регулятору 35. Кроме того, к регулятору 35 поступают через соответствующие заданному углу поворота инструмента, т.е; выходные импульсы датчика 3. Регулятор 35 создает. аналоговый .регулирующий сигнал

JA, который регулирует после подходящего усиления в усилителе 37 привод изделия 2. В сумматоре 36 прибавляют к регулирующему сигналу корректирующий сигнал, который учитывает систематическую погрешность датчика 4, т.е ° отклонение от совпадения созданного датчиком 4 импульса с определенным постоянным инкрементом угла поворота. Для этого в блоке

38 памяти запоминается в цифровой форме кривая коррекции, которая была введена в .блок 38 на основании измеренных за оборот изделия отклонений импульсов датчика 4 от их теоретического появления, пропорционального угловому повороту. Запомненные значения коррекции считываются после преобразования в цифроаналоговом преобразователе 39 к регулирующему сигналу 34 в сумматоре 36. В. целях адресации запоминающего устройства 38 последнее подключено к счетчику 40, к счетному входу которого поступают импульсы датчика 4, причем его индексация, в особенности возврат в исходное положение, осуществляется также при помощи датчика 4 через провода 41.

Предложенное устройство позволяет существенно повысить точность обработки иэделий на зубообрабатывающем станке.

1. Устройство для регулирования синхронного хода зубообрабатывающего станка, содержащее по одному создающему последовательность импульсов угловому шаговому датчику для привода инструмента и для привода иэделия, причем угловой шаговый датчик привода инструмента подключен через регулируемый умножитель и подключенный к нему делитель, а угловой шаговый датчик привода изделия — непосредственно к блоку сравнения фаз импульсов обоих датчиков, и цифроаналоговый преобразователь, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, делитель имеет два выхода, первый из которых является, выходом переполнения, а второй является счетным выходом, при этом к выходу блока сравнения фаз подключен первый элемент И, управляющий .вход которого подключен к выходу углового шагового датчика привода иэделия, а к второму выходу делителя подключен второй элемент И, управляющий вход которого

822772 подключен к выходу углового шагового датчика привода иэделия, причем выход каждого элемента И соединен с входом соответствующего цифроаналогового преобразователя, а выходы обоих цифроаналоговых преобразователей соеди5 нены с первым сумматором, причем предусмотрены два источника опорного сигнала, первый иэ которых подключен к первому цифроаналоговому преобразователю, соответствующему блоку сравнения фаэ, а,второй — к второму.цифроаналоговому преобразователю, соответствующему делителю.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что второй ис-, точник опорного сигнала для второго цифроаналогового преобразователя содержит третий цифроаналоговИй преобразователь, один вход которого подключен к цифровому задатчику, а второй - к источнику постоянного 20 опорного тока.

3. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что к первому выходу блока сравнения фаэ подключен бинарный делитель, вход сброса

Составитель Е. Ворсобина

Редактор М. Недолуженко ТехредH..Ковалева Корректор О. Билак

Тираж 940 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 1920/86

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

1

1

:!

I

l !

1

1которого подключен к выходу углового шагового датчика привода изделия, а выход — с одним входом элемента ИЛИ, выход которого подключен к управляющим входам элементов И.

4. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что для компенсации систематической ошибки углового шагового датчика привода иэделия предусмотрено долговременное запоминающее устройство, выход которого подключен через четвертый цифроаналоговый преобразователь к второму сумматору для регулирующего и корректирующего сигналов, причем долговременное запоминающее устройство соединено для адресации со счетчиком, счетный вход которого соединен с выходом углового шагового датчика привода изделия,выход которого соединен с управляющим входом счетчика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ 9 890420, кл. В 23 F 5/00, опублик. 1963.

2. Патент ФРГ 9 2444975, кл. В 23 F 5/00, опублик. 1975 (прототип).