Адаптивная система управления для шлифовального станка

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 1012201 19) 3159 О 05 В 13/О Мь ТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР М ИЗОБРЕТЕНИЙ И. ОТКРЫТИЙИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ГОС ПОД ТЕЛЬСТ АВтоРСн СВ входо елия,у вхо вход(71) Куйбышевский институт инженеровжелезнодорожного транспорта:(56) 1. Авторское свидетельство СССРУ 643315) кл. В,24 В 51/00, 1977.2, Авторское свидетельство СССРпо заявке И 3252667/18;24,кл. 0 05 В 13/02 1981 (прототип).(54)(57) АДАПТИВНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ ШЛИФОВАЛЬНОГО СТАНКА, содержащая последовательно соединенныедатчик размера изделий, блок срав"нивающих элементов и генератор, пода" .чи, подключенный вторым входом квыходу измерителя интервала времени,: первый вход которого соединен с вторым выходом блока сравнивающих элементов, подключенного вторым м к выходу датчика размера изда третьим выходом - к третьем ду генератора подачи и к первому у исполнительного устройства, выход ко торого соединен со шлифовальным кругом, вход датчика размера соединен с изделием, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия системы, она содержит дифференциатор, подключенныйвходом к выходу датчика размера изде- . лия и к.четвертому входу генератора подачи, а выходом - к третьему входу блока сравнивающих элементов и к пятому входу генератора подачи, пюдключенного выходом к четвертому входу блока сравнивающих элементов, ко" торый первым выходом подключен к вто-.роиу входу исполнительного устройства, а четвертым выходом " к второму входу измерителя интервала времени. ЯааьИзобретение относится к системамуправления шлифовальными станками иможет быть использовано в станкостроении , в частности, для управления врезным шлифованием.Известна система управления шлифовальным станком, содержащая преобразователь перемещений, задатчикуровня, запомчнающее устройство, пе"реклюцаетль и два компаратора,.пер"вые входы которых подключены к выхо"ду преобразователя перемещений, авторые - соответственно к задатцику уровня и к выходу переключателя.С целью повышения надежности работы и точности коррекции система снаб-,жена последовательно соединеннымидифференцирующим звеном с двумя выходами и нуль-органом, а преобразова"тель перемещений снабжен двумя дополнитег ьными выходами, один из которых непосредственно, а второй через дифференцирующее звено и нульорган подключены к переключателю,, .причем второй выход дифференцирующе.го звена подключен к переключателю.Достоинство рассматриваемой системыв гом, что она содержит только одинпервичный преобразователь (датчикприпуска), что существенно упрощаетее схему, повышает надежность работыи точность коррекции. В системе уровень компаратора выхаживания корректируется в масштабе припуска запоминающим устройством в Функции величины времени вреэания 0 шлифовального круга в изделие. Таким образом, изменение постоянной времени Тсистемы СПИД учитывается через изменение времени врезания 1 О по заданному значению скорости Фактическойподачи 7 11,Недостатком данного устройства является отсутствие коррекции подачи по изменяющимся в процессе эксплуатации режущей способности шлифовального круга и уровню рабочей подачи суппорта. Это снижает точность и производительность обработки.Наиболее близким к предлагаемому является адаптивная система управле" ния для шлифовального станка, содержащая последовательно соединенные датчик размера изделия, блок сравнивающих элементов и генератор подачи, подключенный вторым входом к выходу измерителя интервала времени, первый вход которого соединен с вторым выходом блока сравнивающих элементов,подключенного вторым входом к выхо"ду датчика размера изделия, а тре-,тьим выходом - к третьему входу гене"5 ратора подачи и к первому входу исполнительного устройства, выход кото- .рого соединен со шлифовальным кругом,вход датчика размера соединен с изделием 1.2 1.Недостатком данного устройстваявляется отсутствие коррекции подачи с учетом износа шлифовальногокруга и скорости подачи, что снижаетточность и быстродействие системы.Цель изобретения " повышение точности и быстродействия системы. По"ставленная цель достигается тем, чтосодержит диффренциатор, подключенный входом к выходу датчика размера20 изделия и к четвертому входу генератора подачи, а выходом - к третьемувходу блока сравнивающих элементови к пятому входу генератора подач,подключенного выходом к четвертому25 входу, блока сравнивающих элементов,который первым выходом подключенк второму входу исполнительного устройства, а четвертым выходом - квторому входу измерителя интервала30 времени,На фиг. 1 приведена блок-схемасистемы; на Фиг. 2 - график скорости съема припуска.Блок-схема системы (фиг. 1) содержит датчик 1 размера изделия,дифференциатор 2, блок 3 сравнивающих элементов, измеритель 4 интервала времени, генератор 5 подачи, ис полнительное устройство 6 шлифовальный круг 7 и изделие 8.Блок 3 сравнивающих элементов содержит нуль-органы 9 и 10 и компараторы 11 и 12. Блок 3 подключен пер вым и четвертым входами соответственно к первому и второму входам компаратора 12, выход которого подключенк первому выходу блока 3. Второйвход и третий выход блока 3 являютсясоответственно входом и выходом нульоргана 10. Третий вход блока 3является входами нуль"органа 9 и компаратора 11, а второй выход - выходом нурь-органа 9, четвертый выходвыходом компаратора 11.55Измеритель 4 интервала времени со:держит последовательно соединенныетактовый генератор 13, счетчик 14 ицифроаналоговый преобразователь 15,12201 3 . . 10причем первый и второй входы измерителя являются управляющими входамисчетчика 14,Генератор 5 подачи содержит первый вычитатель 1 б, первое запоминающее устройство (ЗУ)17 и последо"вательно соединенные второе ЗУ 18,второй вычитатель 19, первый блок 20умножения, блок 21 деления, третьеЗУ 22 и второй блок 23 умножения,подключенный вторым входом к выходупервого вычитателя 16, вход которогосоединен с первым входом второго еычитателя 19 и с вторым входом второ"го ЗУ 18, подключенного выходом квторому. входу второго вычитателя 19,а первым входом - к первому входупервого ЗУ 17, выход которого подключен к второму входу блока 21 деления.В генераторе 5 с. первого по пятыйвходами являются соответственно первый вход первого ЗУ 17, второй входвторого и третий вход третьего блоков 20 и 23 умножения, второй входтретьего ЗУ 22, второй вход первогоЗУ 17 и вход первого вычитателя 1 б.Выходом генератора 5 служит выходвторого блока 23 умножения.На диаграмме фиг. 2 обозначеноЯ " припуск изделия; Ч - скоростьрабочей подачи суппорта; Ч - скорость Фактической подачи.Система работает следующим образом.При подводе шлифовального круга 7ек изделию 8 начинается . съем металла. На выходе датчика 1 изменяетсясигнал, при этом на выходе дифференциатора 2 появляется сигнал, пропорциональный скорости съема припуска Ч. Сигнал Ч поступает на входынуль-органа 9 и компаратора 11 блока 3 сравнивающих элементов. Началошлифования фиксируется нуль-органом9, который, срабатывая, разрешаетпрохождение импульсов с генератора13 е счетчик 14 (на диаграмме фиг. 2этот момент обозначен т. 1). Затем, скорость съема припуска возрастаетпо экспонентечк м 1 е ), 1)где К - коэффициент передачи объек-,та (зависит в основном отрежущей способности круга,0 ь 5-1)1Ч - скорость рабочей подачи супСпорта, мм/мин; время от момента началашлифования (от т.фиг. 2), с;- постоянная времени системыВ СПИД, с,Когда сигнал Ч достигает величи"ны Ч (т. 2, фиг. 2), заданной задатчиком опорных уровней (на Фиг. 1задатчик опорных уровней не показан1 е для упрощения чертежа), срабатываеткомпаратор 11 блока 3 и выдает эапрет на дальнейшее прохождение импульсов в счетчик 14 с генератора 13.При этом в счетчике 14 фиксируется1 з время вреэания шлифовального круга7. е изделие 8 и на выходе цифроаналогового преобразователя 15 появляет"ся сигнал С . В генераторе 5 подачи вычисляется опорный уровень Яо2 е компаратора 128 =(Ч"Ч ) М , (2)где Ч - текущая скорость фактической. подачи;Ч, - конечное значение скорости25 фактической подачи при окончательной команде (заданйоес помощью задатчика опорныхуровней);М - безразмерный масштабный коэффициент, характеризующийизменяющиеся в процессе эксплуатации параметры системыСПИД (постоянную времени Т,коэффициент передачи К скоЗЗрость рабочей подачи суппор-та Ч ), М измеряется на предыдушем цйкле обработки детали и фиксируется в третьемзапоминающем устройстве 22,40,первого вычитателя 16 на вход второ"го блока 23 умножения, на другие вхо"ды которого поступают сигналы с изме"рителя 4 (1и ЗУ 22 (М ). Таким об" 45разом, на выходе умножителя 23 с,из"менением Ч будет изменяющийся во времени опорный уровень 8компаратора12. Одновременно на другой вход компаратора 12 блока 3 подается сигнал фЕ Я текущего значения припуска с датчика 1. При8)Яоп о(Ч -ЧА) М.тсъем идет при рабочей подаче Чю(Фиг, 2, от т. 2 до т. 3), Как только значения Я и Ясравниваются,компаратор 12 срабатывает и в испол"нительное устройство станка посту" ".пает команда на включение выхаживания (Фиг. 2, т. 3). В этот же моментг;2 Филиал ППП "Патент г, Ужгород, ул. Про тная 5 10122в ЗУ 17 и 18 по сигналу с выходакомпаратора 12 производится записьзначений припуска Б и скорости фактической подачи Ч , измеренныхв начале этапа выхажйвания. При вы- з хаживании подача суппорта отключает" ся (Ч = 0) и шлифование продолжает- ся под действием натягов в системе СПИД (фиг. 2 от т. 3 до т. 4). Ког" да весь припуск будет сошлифован 16 (фиг. 2, т. 4), срабатывает нуль"ор" ган 10 окончателы,эй команды блока 3 и на исполнительное устройство б станка поступает команда на быстрый отвод шлифовального круга 7 от изделия 8. Из"эа непостоянства режущей способности круга (К ), уровня ско" рости фактической подачи (Чс), по-стоянной времейи системы СПИД (Т)1 . быстрый отвод может начаться при . 20 скорости фактической подачи У = Ч (фиг. 2, т. 4), отличной от У , заданной задатчиком опорных уровней. Одновременно с командой на отвод шлифовального круга 7 от, иэделия 8 И в ЗУ 22 по сигналу с нуль"органа 10. окончательной команды записывается значение масштаба коэффициента М , соответствующее изменившимся условиям шлифования 30 О Ъ 4 Соотношение (3) следует из того, что скорость фактической подачи Ч и приЗ 5 пуск Б на этапе выхаживания связаны линейной зависимостьюБ = Т(У-У) (4) Делая замену Т = Мйо в выражении (4), получает зависимость (3) для случая Ч = ЧЗ и Б = Б. Скорректированное значение масштабного коэффи" 01 6циента Мполучается на выходе блокаделения 21. На один вход блока 21 сЗУ 17 поступает сигнал Бз, используемый в качестве делимого, На другойвход блока 21 подается сигнал с блока 20 умножения, который используется с блоке 21 .в качестве делителя.На входы первого блока 20 умноженияподаются сигналы Сд с выхода блока.вычитателя 19, на входы вычитателя19 поступают сигналы с ЗУ 18 ЧЗ искорости фактической подачи Ч, поэтому в момент срабатывания нуль-органа 10 окончательной команды на выходе вычитателя 19 присутствует сигнал(У -Ч). В следующий цикл обработки коррекция уровня БО компаратора 12 осуществляется генератором 5подачи через скорректированное значе" .ние. масштабного коэффициента И., которое хранится в ЗУ 22.Конструкция предлагаемой системыможет быть изменена. Например, раз-.личными могут быть как блок 4 измерения интервала времени, так и ге-"нератор 5 подачи. На фиг. 1 представлен один из вариантов блок-схемыадаптивной системы.Таким образом, в данной системе,кроме коррекцииуровня компараторапо изменению постоянной времени сис"темы СПИД, в каждом цикле обработкиосуществляется автоматическая коррекция по изменениям режущей способнос"ти круга и скорости рабочей подачисуппорта, что увеличивает производительность и точность обработки.Экономический эффект от внедре"ния таких систем составляет 1-1,5 тыс.руб. в год на один станок,ВНИИПИ Заказ 27 б 2/5Тираж 872 Подписное