Устройство для обучения работе на металлорежущих станках

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Реслубл

<п982068 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 09Я4Я1 (21) 3271102/18-24 с присоединением эаявкм М(23) Приоритет—

Опубликовано 151282. Бюллетень йо 46

Дата опубликования описания 15. 12. 82 (И1М. Кл.з

G 09 В 19/24

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53}УДК 681.2.071 (088.8 ) (72) Автор изобретения

A.П.Наугольных пермский нефтяной техникум (71) Заявитель (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБУЧЕНИЯ РАБОТЕ

HA МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ CTAHKAX

Изобретение относится к трена— жерам для обучения пользования рабочим инструментом и может быть ис пользовано для обучения навыкам управления металлорежущим станком.

Известно устройство, предназначенное для обучения работе на металлорежущих станках и содержащее объект обучения, органы управления, блоки оценки действий и индикации (1 3

Недостатком данного устройства является то, что при обучении у учащихся возникает психологическое напряжение, которое снижает активность нх работы, что значительно уменьшает эффективность обучения.

Известно также устройство, предназначенное для аналогичных целей и содержащее блоки моделирования, управления, индикации, оценки t2 ).

Недостатком указанного устройства является отсутствие информации о характере и величине ошибки, допускаемой обучающимся, что снижает наглядность обучения.

Наиболее близким к изобретению является устройство, содержащее блок продольного и поперечного перемещения резца, каждый выход которого через блок датчиков перемещения резца и блок моделирования перемещения резца соединен с соответствующими входами блока преобразования и блока моделирования скорости перемещения резца, выходы котОрого через блок имитации сопротивления перемещению резца присоединены к входам блока продольного и поперечного перемещения резца, блок индикации, к первому и второму входу которого подключены выходы блока моделирования перемещения резца, к третьему и четвертомувыходы задатчика профиля, к пятомувыход датчика времени, к шестомувыход счетчика, соединенного с первым выходом блока преобразования, а также блок определения ошибки,первый и второй входы которого соеденены с соответствующими выходами блока моделирования перемещения резца,тре-: тий и четвертый входы — с вторым и третьим выходом блока преобразования соответственно, а первый и второй выходы — с седьмым и ассы им входами блока индикации соответственно (.33

Недостатком данного устройства являются его малые дидактические возможности, так как обучающийся не может корректировать свои управляющие

З0 воздействия из-за отсутствия теку982068 щей информации о их правильности, что ведет к нарушению одного из основных принципов дидактики — принципа сознательности и активности. Так, неправильное воздействие обучающегося на ручку перемещения каретки или ручку перемещения, салазок выявляется только по факту нарушения точности управления, индицируемого блоком индикации.

B момент же воздействия обучающегося на органы управления станка информация10 о правильности этих воздействий отсутствует, поэтому обучающийся не может правильно соизмерить свои управляющие воздействия, его действия неуверенны, напряженны,что снижает 15 сознательность и активность его работы.

Цель изобретения — расширение дидактических воэможностей устройства.

Поставленная цель достигается тем. 20 что н устройство для обучения работе на металлорежущих станках содержащее последовательно включенные блок координатных перемещений рабочего органа, блок датчиков перемещения, блок моделирования перемещения. Рабочего органа, блок моделирования скорости перемещения и блок имитации внешних воздействий, выход которого соединен с первым входом блока координатных перемещений рабочего органа, второй вход которого является входом управляющих воздействий устройства, последовательно соединенные первый функциональный преобразователь, блок определения ошибок и блок индикации, второй и третий входы которого непосредственно подключены к выходам датчика времени и эадатчика форьи перемещений соответственно, а четвертый выход — через счетчик к 40 второму выходу первого функционального преобразователя, выход блока моделирования перемещений рабочего органа соединен с пятым входом блока индикации, входом первого функцио- 45 нального преобразователя и вторым входом блока определения ошибок, введен формирователь сигналов консультативной информации, первый вход которого соединен с выходом блока моделирования скорости перемещения, второй вход - с третьим выходом первого функционального преобразователя, а выход - с шестым входом блока индикации °

При этом формирователь сигналов консультативной информации содержит компаратор и последовательно соединенные делитель напряжения, второй функциональный преобразователь, учел сравнения и ключ, выход которого является выходом формирователя, а второй вход ключа подсоединен к выходу компаратора, входы компаратора и делителя напряжения являются первым входом формирователя, второй вход узла сравнения является вторым входом формирователя.

На фиг. 1 в прямоугольной системе координат XOY изображена векторная диаграмма скоростей резца при положении его вершины в точке В профиля заданной фигуры, где XOY, — прямоугольная система координату П вЂ” профиль заданной фигуры,  — положение вершины резца, .х, у — мгновенные значения соответственно абсциссы и ординаты вершины резца.; Ч, Ч вЂ” расчетные мгновенные скорости перемещения соответственно каретки и салаI зок, Ч вЂ” действительная мгновенная скорость перемещения каретки;, Ч вЂ” расчетная мгновенная скорость перемещения резца, Ч„ - действительная мгновенная скорость перемещения салазок; Ч ; действительная мгноР

I венная скорость перемещения резц

-) I

„oL, Ы вЂ” углы наклона к оси абсцисс соответственно расчетной и действительной мгновенных скоростей перемещения резца; на фиг. 2 — изменение вдоль профиля заданной фигуры угла наклона к оси абсцисс мгновенной скорости перемещения резца, на фиг. 3структурная схема устройства. .Устройство содержит блок 1 координатных перемещений рабочего органа, блок 2 датчиков перемещения, блок 3 моделирования перемещения рабочего органа, функциональный преобразователь 4, блок 5 моделирования скорости перемещения, блок б имитации внешних воздействий, блок 7 индикации, эадатчик 8 формы перемещений, датчик

9 времени, счетчик 10, блок 11 определения ошибок, формирователь 12 сигналов консультативной информации.

Ручка 13 перемещения каретки и ручка 14 перемещения салазок входят в состав блока 1.

Блок 7 предназначен для выдачи обучаемому информации о профиле заданной фигуры, положения вершины резца относительно профиля заданной фигуры, ошибках, допускаемых обучаемым, продолжительности выполнения обучаемым упражнения, а также выдачи обучаемому указаний по правильному управления органами станка.

Блок 7 может быть представлен двухлучевой электронной трубкой 15 и световым табло 16, в качестве которых могут быть приняты соответствующие элементы устройства, описанного в прототипе.

Преобразователь 4 сигналам, поступающим íà его входы с блока 3, вырабатывает сигнал нарушения точности управления и для каждого текущего значения абсциссы вершины резца определяет угол наклона к оси абсцисс расчетной мгновенной скорости перемещения резца.

982068

С первого выхода преобразователя 4 сигнал нарушения точности упРавления поступает на счетчик 10, с второго и третьего выходов преобразователя 4 сигналы, пропорциональные расчетным значениям координат вершины резца, поступают на третий и четвертый входы блока 11 соответственно, а с четвертого выхода преобразователя 4 сигнал, пропорциональный углу наклона к оси абсцисс расчетной мгновенной скорости перемещения резца, поступает на третий вход формирователя 12.

Преобразователь 4 состоит иэ функциональных пресбраэователей 17 и 18 и последовательно соединенных между собой функционального преобразователя

19 и узла 20 сравнения. Назначение функциональных преобразователей 17 .и 19 и узла 20 сравнения аналогично соответствующим устройствам, исполь зуемым в прототипе. Функциональный . преобразователь 18 по сигналам, поступающим на его вход с выхода блока

3, определяет для каждого текущего значения абсциссы вершины резца угол наклона к оси абсцисс расчетноймгновенной скорости перемещения резца (фиг. 2). В качестве функционального преобразователя 18 может быть принят функциональный преобразователь, Нспольэуемый в прототипе.

Формирователь 12 состоит из делителя 21 напряжения, первый и второй входы которого соединены с соот зетствующими выходами блока 5, а выход — с входом функционального преобразователя 22, выход которого соединен с первым входом узла 23 сравнения, второй вход которого соединен с четвертым выходом преобразователя

4, а выход — с первым входом ключа

24, выход которого соединен с девятым входом блока 7 индикации, а второй вход — с выходом компаратора 25, два входа которого соединены с соответствующими выходами блока 5 моделирования скорости перемещения резца.

Делитель 21 по сигналам, поступаю щим на его входы с соответствующих выходов блока 5 и пропорциональным действительным скоростям перемещения соответственно каретки Ч„ и салазок Ч„, для каждого текущего значения абсциссы вершины резца определяют тангенс угла наклона к оси абсцисс действительной мгновенной скорости перемещения резца.

Функциональный преобразователь

22 по сигналу, поступающему на его вход с делителя 21 и пропорциональному тангенсу угла наклона к оси абсцисс действительной мгновенной скорости перемещения резца, опред=ляет угол наклона к оси абсцисс действительной мгновенной скорости перемещения резца.

Узел 23 сравнения предназначен для сравнения сигнала, поступавшего на его первый вход с функционального преобразователя 22 и пропорционального углу наклона коси абсцисс расчетной мгновенной скорости перемещения резца, с сигналом, поступающим на его второй вход с функционального преобразователя 18, входящего в состав преобразователя 4 и пропорциональным углу наклона к оси абсцисс действительной мгновенной скорости перемещения резца. В случае неравенст- ва угла наклона к оси абсцисс расчетноймгновенной скорости перемещения рез15 ца углу наклона к оси абсцисс действительной мгновенной скорости перемещения резца узел 23 выдает сигнал рассогласования на первый вход ключа 24.

Компаратор 25 по сигналам, поступающим на его входы с соответствующих выходов блока 5 и пропорциональным действительным скоростям перемещения каретки Ч„ и салазок v соответственно, выявляет наибольшую из этих скоростей.

Ключ 24 по сигналам, поступающим на его первый вход с выхода узла 23, на второй вход — с выхода компаратоЗО ра 25, вырабатывает на своем выходе сигнал, несущий в себе информацию о необходимости корректировки обучающимся своих управляющих воздействий.

Устройство работает следующим образом.

При включенном питании на экране трубки 1,5, входящей. в состав блока

40 7, формируется иэображение профиля плоской фигуры, заданной формы и светлого пятна, положение которого соответствует положению вершины резца относительно профиля фигуры. Фор45 MHÐOBà»e изобРажения пРофиля заданной фигуры и светлого пятна в предлагаемом устройстве происходит аналогично формированию этих иэображений в устройстве, принятому в качестве пРототипа.

Располагают в прямоугольной системе координат XOV (фиг. 1 ) профиль заданной фигуры и вершину резца так, чтобы перемещение каретки соответствовало перемещению вершины резца вдоль оси Х, а перемещение салазок — перемещению вершины резца вдоль оси V.

При воздействии обучающегося на ,О ручку 13 и ручку 14 напряжения на выходах блока 2 изменяются пропорционально углу поворота ручки 13 перемещения каретки и углу поворота ручки 14 перемещения салазок соответственно. Напряжения с блока 2 пос-. тупают на входы блока 3, где преоб982068 разуются в напряжения, величина которых пропорциональна величине пере» мещения каретки и величине перемещения салазок соответственно, а стало быть текущим значением абсциссы и ординаты вершины резца. Преобразова- 5 тель 4 сигналы перемещения резца преобразует в сигналы с нарушением точности управления, которые передает через счетчик 10 и блок 11 на табло 16, входящее в состав блока 7. 10

Пусть в рассматриваемый момент времени вершина резца находится в точке В профиля заданной фигуры (фиг. 1 ). Этой точке вершины резца соответствует определенный угол наклона К оси абсцисс расчетной мгновенной скорости перемещения резца d.

Так как расчетная мгновенная скорость перемещения резца Ы является геометрической суммой расчетных скоростей перемещения каретки Ч и салазок V> поэтому углу наклона к оси абсцисс

Ф расчетной мгновенной скорости перемещения резца oL соответствует определенное соотношение между расчетными мгновенными скоростями перемещения каретки Ч„и салазок V

Пусть также в рассматриваемый

1момент времени от управляющих воздействий обучающегося на органы станка действительная мгновенная 30 ,скорость перемещения кареткиЧ равна расчетному значению этой скорости Vq, а действительная мгновенная скорость перемещения салазок Ч больше расчетного значения этой скорости

Ч ; отсюда действительная мгновенМ ная скорость перемещения резца Ч больше расчетного значения этой скорости Ч, и поэтому угол наклона к оси абсцисс действительной мгновенной 4О, скорости перемещения резца о(" боль-. . ше угла наклона к оси абсцисс расчет- ной мгновенной скорости перемещения резца Ы

Продолжение выполнения упражнения 45 при данных управляющих воздействиях обучающегося на органы станка приводит к отклонению вверх по ординате вершины резца от профиля заданной фигуры, т.е. к нарушению точности вы- 50 полнения управления, так как угол наклона к оси абсцисс. действительной мгновенной скорости перемещения резца больше угла наклона к оси абсцисс расчетной мгновенной скорости перемещения резца.

Для устранения неправильных управляющих воздействий обучающегося на органы станка, т.е ° для предотвращения нарушения точности управления обучающемуся выдается указанная на уменьшение скорости перемещения салазок.

Выдача обучающемуся указаний, сигнализирующих о его неправильных в данный момент времени управляющих воздействиях и показывающих пути их исправления, является одним из основных методических требований, предъявляеьых к тренажеру.

Функциональный преобразователь 18 по сигналам, поступающим на его вход с выхода блока 3 для мгновенного значения абсциссы вершин резца х определяет угол наклона к оси абсцисс расчетной мгновенной скорости перемещения резца 0(. Делитель 21 по сигналам, поступающим íà его входы с соответствующих выходов блока 5 и пропорциональным действительным скоростям перемещения соответственно. каретки х и салазок Y, для мгновенного значения абсциссы вершины резца х определяет тангенс угла наклона к оси абсцисс действительной мгновенной скорости перемещения резца. Функциональный преобразователь 22 по сигналу, поступающему íà его вход с делителя 21 и пропорционального тангенсу угла наклона к оси абсцисс действительной мгновенной скорости перемещения резца, определяет угол наклона к оси абсцисс действительной мгновенной скорости перемещения резца eL . Узел 23 сравнения сигнал, по-. ступающий на его первый вход с функционального преобразователя 22 и пропорциональный углу наклона к оси абсцисс действительной мгновенной ско1рости перемещения резца, сравнивает, с сигналом, поступающим Hà его вто, рой вход с функционального преобразователя 18 и пропорциональным углу наклона к оси абсцисс расчетной мгновенной скорости перемещения резца.

Так как в рассматриваемом примере угол наклона к оси абсцисс действительной скорости перемещения резца больше угла наклона к оси абсцисс расчетной мгновенной скорости перемещения резца, то узел 23 сравнения выдает сигнал этого рассогласования на первый вход ключа 24. Одновременно с этим компаратор 25 по сигналам, поступающим íà его входы с соответствующих выходов блока 5 про. порциональным действительным значениям скоростей перемещения каретки

Ч и салазок Ч „, соответственно, выявляет наибольшую из этих двух скоростей — действительную скорость перемещения салазок Ч 1 и в соответствии с этим выдает сигнал на второй вход ключа 24. Ключ 24 по сигналам, поступающим íà его первый вход с выхода узла 23 сравнения и на второй вход с выхода компаратора

25, вырабатывает на своем выходе сигнал, несущий в себе информацию.о необходимости уменьшения обучающимся скорости перемещения салазок. Этот сигнал с выхода ключа 24 поступает на .вход табло 16, в результате чего ,на нем индицируется указание о необ

982068

10 ходимости уменьшения обучающимся скорости перемещения салазок.

Следуя этим указаниям, обучающийся уменьшает скорость перемещения салазок до исчезновения этого указания на табло 16 ° В момент равенства 1 действительной скорости перемещения салазок ее расчетному значению угол наклона к осН абсцисс действительной мгновенной скорости перемещения резца равен углу наклона к оси абсцисс )0 расчетной мгновенной скорости перемещения разца 4 . Это равенство приводит к исчезновению сигнала на выходе узла 23 сравнения, вследствии чего закрывается ключ 24 и исчезает индицируемое табло 16 указание— подсказка по управлению органами станка.

Таким образом, своевременное ука зание обучающемуся о его неправильных в данный момент времени управляющих воздействиях и о пути их исправления позволяет обучающемуся правильно соизмерить свои воздействия по управлению станком и тем самым избежать нарушения точности управления станком.

Аналогично работает устройство при превышении скорости перемещения каретки ее расчетного значения.

Использование предлагаемого тренажера позволяет приобрести навыки управления металлорежущим станком значительно быстрее и более высокого качества.

35 формула изобретения

1. Устройство для обучения работе на металлорежущих станках, содержащее последовательно включенные блок координатных перемещений рабочего ор-40 гана, блок датчиков перемещения, блок моделирования перемещения рабочего органа, блок моделирования скорости перемещения и блок имитации внешних воздействий, вы- 45 . ход которого соединен с первым входом блока координатных перемещений рабочего органа, второй вход которого является входом управляющих воздействий устройства, последовательно соединенные первый функциональный преобразователь, блок определения ошибок и блок индикации, второй и третий входы которого непосредственно подключены к выходам датчика времени и задатчика формы перемещений соответственно, а четвертый выход — через счетчик к второму выходу первого функционального преобразователя, выход блока моделирования перемещений рабочего органа соединен с пятым входом блока индикации, входом первого функционального преобразователя и вторым входом блока определения ошибок, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения дидактических возможностей устройства, оно содержит формирователь сигналов консультативной информации, первый вход которого соединен с выходом блока

° моделирования скорости перемещения, второй вход — с третьим выходом пер» вого функционального преобразователя, а выход — с шестым входом блока индикации.

2. Устройство по п. 1, о т л и— ч а ra rg e e c я тем, что в нем формирователь сигналов консультативной информации содержит компаратор и последовательно соединенные делитель напряжения, второй функциональный преобразователь, узел сравнения и ключ, выход которого является выходом формирователя, а второй вход ключа подсоединен к выходу компаратора, входы компаратора и делителя напряжения являются первым входом формирователя, второй вход узла сравнения является вторым входом формирователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2804796/28-12, кл. G 09 В 19/24, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2806085/28-12, кл. G 09 В 19/24, 1979 °

3. Авторское свидетелЬство СССР по заявке 9 2952533/28-12, кл. G 09 В 19/24, 1980 (прототип ).

982068

Составитель A.Карлов

Редактор Е.Лазуренко Техред H.Ãàéäó

Корректор Н Король

Заказ 9719/72 Тираж.472 Подписное

ВНИИПИ 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