Устройство для автоматическогопозиционирования рабочего органа

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<в831531 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 3005.79 (21) 2773501/25-08 с присоединением заявки NP (5)) Кл

В 23 0. 15/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 2305.81. Бюллетень N9 19 (53) УДК 621. 912. . 13-229. 382 (088.8) Дата опубликования описания 250581

С. Я. Галицков,. Н. В. Кошелев, П.. вцов, В. Е. Лысов и Ж. С. Равва

I ле,. 1

Куйбышевский политехнический инс 4тут им..:В. B. -.Куйбышева

r (" 4 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ

РАБОЧЕГО ОРГАНА Изобретение относится к станкостроению.

Известно устройство для автоматического позиционирования поперечины, .содержащее электропривод для перемещения и позиционирования поперечины относительно стоек и систему автоматического управления (САУ) двумя гидравлическими исполнительными элементами микроперемещений концов поперечины,. предназначенную для.стабилизации взаимного параллельного положения поперечины и стола. При этом исполнительные элементы выполнены в виде гидроопор, а управление обеими гидроопорами осуществляется от одного управляемого силового преобразователя, включенного по дифференциальной схеме (1j . . Однако известное устройство имеет недостаточно высокую точность и производительность.

Ф

Цель изобретения — повышение быстродействия и точности устройства.

Укаэанная цель достигается тем, что в устройство для автоматического позиционирования рабочего орга».а, например поперечины станка портального типа, содержащее привод быстрого движения рабочего органа и два исполнительных элемента для микроперемещений рабочего органа, дополнительно введен второй блок сравнения, а каждый исполнительный элемент снабжен индивидуальным управляемым силовым преобразователем, при этом блок ввода задания связан с неи.-:вертирующими входами двух блоков сравнения, к ин вертирующим входам которых подключены датчики Перемещения рабочего органа, а выходы блоков сравнения соединены со входами соответствующих управляемых силовых преобразователей.

На чертеже изображен станок с устройством для автоматического позиционирования рабочего органа, общий

Вид е

Станок содержит станину 1, стол

2, стойки 3 и 4, поперечину 5 и шниндельную бабку б. Ходовые винты 7 и

8, взаимодействующие с гайками 9 и

10, предназначены для перемещения поперечины 5 по направляющим стоек

3 и 4, и соединены через червячные редукторы 11 и 12 с валами 13 и 14 электродвигателя 15 постоянного тока. Пва прецизионных датчика 16 и

17 линейных перемещений, например индуктосинные импульсные датчики, встроены в левом и правом концах по831531 перечины 5, а соответствующие этим датчик ам шкалы 18. и 19 от счета монтируются на стойках 3 и 4 параллельно осям ходовых винтов 7 и 8. Для обеспечения возможности вертикального перемещения ходовых винтов 7 и 8 (без их поворота) вместе с закрепленной на них поперечиной 5, базовые торцы .20 и 21 ходовых винтов 7 и 8 через упорные подшипники 22 и 23 установлены в корпусах 24 и 25, под которыми размещены гидроопоры 26 и

27.

Устройство для автоматического позиционирования рабочего органа состоит из двух систем: САУ электроприводом движения поперечины 5 и САУ исполнительными элементами микроперемещений — гидроопорами 26 и 27.

САУ электроприводом движения поперечины 5 включает в себя блок 28 ввода задания, например цифровое 20 программозадающее устройство унифицированной блочной системы регулирования дискретного типа УБСР-Д, датчик

16 перемещения левого конца поперечины 5 относительно шкалы 18 отсчета, блок 29 сравнения, например, выполненный на элементах той же серии, цифроаналоговый преобразователь 30, например преобразователь кода с учетом его знака в соответствующее напряжение, усилитель 31, тиристорный преобразователь 32 и,электродвигатель 15 ..

САУ гидроопорами 26 и 27 выполнена двухканальной. При этом один из каналов (условно первый) содержит блок 28 ввода задания, датчик 16 перемещения левого конца поперечины 5 относительно шкалы 18 отсчета, блок

29 сравнения; цифроаналоговый преобразователь 30, усилитель 33, управляемый силовой преобразователь 34, на- 40 пример электрогидропреобразователь типа сопло-заслонка, и гидроопору 26.

Другой канал управления (условно второй) содержит блок 28 ввода задания., датчик 17 перемещения правого конца поперечины 5 отнооительно шкалы

19 отсчета, блок 35 сравнения„ цифроаналоговый преобразователь 36, усилитель 37, управляемый силовой преобразователь 38, например электрогидропреобразователь типа сопло-заслонка. и гидроопору 27.

Контактные выключатели 39-41 предназначены для согласования работы

САУ электроприводом движения поперечины 5 и САУ гидроопорами 26 и 27 в различных режимах.

Устройство работает следующим образом.

Предварительно, при наладке станка, согласовывается положение нуле- 6() вых точек отсчета на шкалах 18 и 19 таким образом, что они лежат в плоскости зеркала стола 2. При этом обеспечение равенства координат положений левого и правого концов поперечи- 65 ны 5 относительно соответствующих шкал 18 и 19 означает и обеспечение параллельности поперечины 5 и зеркала стола 2. Одновременно устанавливается

"гидравлический ноль" электрогидропреобразователей 34 и 38 таким образом, что при нулевом управляющем сигнале на входах электрогидропреобразователей 34 и 38 давление в гидроопорах 26 и 27 одинаково и равно половине максимально допустимого давления.

Тем самым достигается воэможность изменения давления в гидроопорах 26 и

27 в процессе работы устройства как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения.

При необходимости перемещения поперечины 5 из одной позиции в другую контактный выключатель 39 замыкается а контактные выключатели 40 и 41 размыкаются. Требуемая координата положения концов поперечины 5 относительно шкал 18 и 19 задается с помощью блока 28 ввода задания, а фактическое положение поперечины 5 контролируется посредством одного из датчиков перемещения, например датчика

16. При наличии расхождения между заданным и фактическим положением поперечины 5 на выходе блока 29 сравнения появляется разностный сигнал, который с помощью цифроаналогового преобразователя 30 преобразуется из цифровой формы в напряжение. Последнее усиливается в усилителе 31 и ти -. ристорном преобразователе 32 и подается на электродвигатель 15, а он с максимально допустимой скоростью сообщает вращение через валы 13 и 14 и редукторы 11 и 12 ходовым винтам

7 и 8, которые, вращаясь, поднимают или опускают поперечину 5 до тех пор, пока сигнал на выходе блока 29 сравнения не станет равным нулю.

После этого выключатель 39 размыкается, а выключатели 40 и 41 замыкаются. Необходимость включения САУ гидроопорами 26 и. 27 вызывается тем, что после отключения системы управления электроприводом движения поперечины 5 фактическое положение последней не совпадает с требуемым. Причина ней не совпадает с требуемым. Причина указанного расхождения заключается в том, что положение поперечины 5 контролируется лишь по положению ее левого конца с помощью датчика

16, в то время как положение ее правого конца не контролируется и отличается от положения левого конца эа .счет погрешностей изготовления элементов кинематической цепи прйвода поперечины 5, из-эа различия упругих деформаций ходовых винтов. 7 и 8, вызванных перераспределением нагрузки на них при перемещении шпиндельной бабки 6 по поперечине 5 и т. п. Кроме того, после отключения САУ электроприводом поперечины 5 возможен

831531 "выбег" последней под действием сил инерции, что также ведет к отклонению фактического положения поперечины 5 от заданного. Возникающее при этом рассогласование компенсируется двухканальной САУ гидроопорами 26 и 27.

В первом канале сигналы с блока

28 ввода задания и датчика 16 поступают . в блок 29 сравнения, на выходе последнего возникает разностный сигнал, который посредством цифроаналогового преобразователя 30 преобразуется из цифровой формы в напряжение, и после усиления в усилителе 33 поступает на электрогидропреобразователь

34. Последний изменяет давление в гидроопоре 26, эа счет чего поднимается или опускается корпус 24, à вместе с ним и ходовой винт 7 до тех пор, пока сигнал на выходе блока 29 сравнения не станет равным нулю. Одновременно во втором канале сигналы 20 с блока 28 ввода задания и датчика

17 поступают в блок 35 сравнения, на выходе последнего возникает разностный сигнал, который посредством цифроаналогового преобразователя 36 75 преобразуется из цифровой формы в напряжение, и после усиления в усилителе 37 поступает на электрогидро преобразователь 38. Последний изменяет давление в гидроопоре 27, за счет чего поднимается или опускает-. ся корпус 25, а вместе с ним и ходовой винт 8 до тех пор, пока сигнал на выходе блока 35 сравнения не станет равным нулю.

Таким образом, эа счет перемещения поперечины 5 в заданную координату с максимально допустимой скоростью и последующей компенсацией перекоса поперечины 5 относительно стола 2 с одновременным позиционированием нбпе- 40 речины 5 относительно шкал 18 и 19 отсчета повышается быстродействие и достигается высокая точность позиционирования поперечины 5.

Кроме того,. предусмотрена воэмож- .:45 ность обработки деталей, например оверлением, за счет перемещения полеречины 5 по стойкам 3 и 4. При этом выключатели 39 и 41 замкнуты, а выключатель 40 разомкнут ° Требуемая программа движения поперечины 5 зада-. ется блокоМ 28 ввода задания и отрабатывается системой управления элект-. роприводом поперечины 5.. При этом кон троль за движением поперечины 5 осуществляется по положению ее левого конца с помощью датчика 16. Если, в силу действия упомянутых ранее возмущений, характер движения правого конца поперечины 5 отличается от предписанного блоком 28 ввода задания, то коррекция движения правого конца поперечины 5 осуществляется посредством САУ гидроопорой 27,.

Таким образом, эа счет совместного функционирования САУ электроприводом поперечины, сообщающей перемещение поперечине 5, и САУ гидроопорой 27, корректирующей движение правого кон- ° . ца поперечины 5, достигается синхронизация движений обоих концов поперечины 5 при обработке деталей, например, сверлением. При этом отпадает необходимость перемещения пиноли, "вылет" шпинделя не изменяется, а погрешности, вносимые радиальным биением шпинделя, остаются постоянными и минимальными в течение всего процесса обработки. Введение предлагаемого режима также способствует повышению точности устройства для автоматического позиционирования рабочего органа, Формула изобретения

Устройство для автоматического позиционирования рабочего органа, например поперечины станка портального типа, содержащее блок ввода задания, привод быстрого движения рабочего органа, два исполнительных элемента .микроперемещений рабочего органа, два датчика перемещения рабочего органа и блок сравнения, о тл и ч а ю щ е .е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и точности устройства, в него введен вто-. рой блок сравнения, а каждый исполнительный элемент снабжен индивидуальным управляемым силовым преобразователем, при этом блок ввода задания связан с неинвертирующими входами двух блоков сравнения, к инвертирующим входам которых подключены датчики перемещения рабочего органа, а выходы блоков сравнения соЕдинены со входами соответствующих управляемых силовых преобразователей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 557883, кл. В 23 D 7/04, 1974.

831531

Тираж 770 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открыгий

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

Заказ 3746/74

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

Составитель Т. Юдахина

Редактор A. Шишкина Техред М. Рейвес. Корректор Н. Стец