Устройство для адаптивного управления станком

(54) УСТРОЙСТВ РАВЛЕНИЯ СТА (57) Изобретение нию и предназн тивным управлен резания. Целью вышение точнос устройстве, обес ТИВНОГО УП 1 з,п,ф-лы, 2 ил,об одо ле ия 8 ЦАП 11 аракте- реобраеличине току 1 состояной "игГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Патент США М 3.626.262кл. В 23 0 15/00, 1971. Н КОМотносится к станкостроеачено для станков с адапием подачей по мощности изобретения является поти за счет новых связей в печивающем режим автоИзобретение относится к станкостроению и предназначено для использования в станках с системами адаптивного управления, включающих в себя измерение мощности, потребляемой приводом в процессе обработки,Цель изобретения - повышение точности эа счет компенсации мощности холостого хода привода главного движения.Сущность изобретения заключается в том, что в процессе цикла обработки непрерывно сравнивают текущее значение мощности, потребляемой двигателем привода главного движения, с предварительно записанным в блоке компенсации значением мощности холостого хода и при снижении потребляемой мощности ниже записанного выдают сигнал разрешения записи нового значения в блок компенсации.На фиг, 1 представлена блок-схема уст- ройства; на фиг. 2 - временные диаграммы выходных сигналов блоков. матической компенсации изменения мощности холостого хода (М,) в процессе цикла обработки. Устройство содержит блок компенсации Мхх, в который перед началом обработки записывается значением Мхх с датчика Мхх. В процессе обработки текущее значение мощности резания и значение М,х сравниваются сумматором и при достижении текущего значения мощности значения, меньшего Мх сигнал на входе схемы компенсации изменяет знак, что приводит к записи нового значения Мхх. Компенсация происходит в моменты выхода инструмента из контакта с заготовкой независимо от наличия внешнего управляющего сигнала,Устройство содержит привод 1 главного движения, датчик 2 мощности, сумматор 3, задатчик 4 мощности, элемент 5 сравнения, привод 6 подачи, блок 7 компенсации, блок 8 управления. Блок компенсации содержит генератор 9, счетчик 10, цифроаналоговый преобразователь(ЦАП) 11. Сумматор выполнен на операционном усилителе(ОУ) 12, резисторах 13 - 15 (Явх, Кос, йн), стабилитроне 16, диодах 17 и 18,Устройство работает следуюом. При отключенном состоянии пр и 6 выходной сигнал О блока управ равен логическому "0", При этом находится в начальном состоянии, ризуемом тем, что формируемый и зователем ток цап максимален по в и противоположен по направлению (Триггеры счетчика 10 находятся в нии логической "1"), Поэтому выход2 О 25 8 О ЗГ) 50 нал О 2, выделяющийся на нагрузочном резисторе 15 сумматора 3, равен лоческой "1" и его напряжение определяется напряжением стабилизации стабилитрона 16, выбираемого из условия обеспечения требуемого уровня напряжения логической "1". При этом диод 18 заперт выходным напряжением ОУ.12, в силу чего на второй вход элемента 5 сравнения поступает напрякение О 4 = О, Импульсы с генератора 9 Оз поступают на счетный вход счетчика 10, но последний не изменяет своего состояния, так как блокирован логическим "О" блока 8 управления,После нажатия на кнопку "Пуск" сраба, ,тывают магнитные пускатели (не показаны). , в результате чего включаются приводы 1 и б(момент т 1, фиг. 2, произведен пуск шпиндельного двигателя, что проявилось на временной диаграмме 1 м характерным всплеском).В момент т 2 сигнал дачика 2 достигает своего установившегося значения (это можно наблюдать и на диаграмме тока 1 м, пропорционального мощности холостого хода, с задержкой т= з - т 1)(ц -т 1) по Отношению к произведенному пуску блок 8 управления (фиг. 2) выдает на второй вход блока 7 компенсации сигнал "Лог, 1", вследствие чего из-за поступающих с генератора 9 импульсов на реверсивный вход счетчика 10выхоДной ток цап начинает ДискРетно уменьшатся по абсолютной величине до тех пор, пока не станет меньше тока м (фиг. 2, момент (4), Как только это произойдет, выходное напряжение ОУ 12 уменьшится и станет отрицательным. При этом величинаО 4 = (цап -1 м )Рос =-О, так как при практической реализации квант тока 1 цап имеет весьма малую величину, вследствие чего разность (цап -м ) также пренебрежимо мала, А так как из-за смены полярности выходного напряжения ОУ 12 диод 17 оказывается запертым, то О 2 становится равным логическому "О" из-за чего генерация импульсов прекращается, следовательно, прекращается и дальнейшее уменьшение тока цап На этом опеРаЦиЯ компенсдции мощности холостого хода завершается,В момент 15 инструмент, совершивший перемещение посредством привода подачи, достигает поверхности обрабатываемой заготовки и врезается в нее, Вследствие этого выходной сигнал датчика 2 мощности увеличивается на величину, пропорциональную мощности резания, что вызовет и приращение тока 1 м. В результате на второй вход элемента 5 сравнения будет поступать напряжение, пропорциональное мощности резания и равноеО 4 = 1 цап 1 1 мБос = 1 цап 1ОдмБвхКоэффициент усиления выделенного таким образом полезного сигала О 4 мощности резания определяется выражением К =Бос БвхВ момент тб контакт инструмента с заготовкой прекращается: возникает состояние холостого хода привода шпинделя, которое продолжается в данном случае до момента 111. Если в интервале времени, начиная от 16 и кончая 111, выходной сигнал Одм датчика 2 мощности уменьшится (например, или из-за прогрева масла в редукторе шпинделя, или из-за приработки его шестерен), то это проявится и в уменьшении тока 1 м. А как только 1 м становится меньше по абсолютной величине компенсирующего токацап, ОУ 12 изменяет свое выходное напряжение, формируя тем самым на управляющем входе генератора 9 логическую "1", Импульсы с выхода генератора 9 поступают на вход счетчика 1 О, уменьшают относительное значение кода на выходе счетчика, дискретно уменьшая тем самым и ток цап. Как и при первоначальной компенсации, уменьшение тока 1 цпрекращается, как только он станет по абсолютной величине меньше тока 1 м, В данном примере указанный автоматический учет дрейфа мощности холостого хода производился дважды: один раз в интервале (с 7 - тв), другой раз в интервале (19 - (1 о). При этом и в первом и во втором случае потребовалось прохождение на вход вычитающего счетчика по одному импульсу(фиг. 2, моменты тН, т 10).Таким образом, при очередном врезании инструмента в заготовку (момент 111) будет иметь место новое значение компенсирующего тока цап = цапз. При этом выходНОй СИГНадО 1 = 1 цапзБос, СКОМОдмБвхпенсированная погрешность Л О 4, в результате наличия которой на интервале 11 - 112) мог бы измениться полезный сигнал О 4 мощности резания, равнаЛ Ь = (1 цап 1 1 цапЗ) БосВ момент 112 контакт инструмента с заготовкой вновь прекращается и опять возникает состояние холостого хода,В момент (1 з работа завершается, на выходе управления блока 8 появляется логический "О", в результате чего ЦАП 11 возвращается в исходное состояние.Наличие в сумматоре нагрузочного резистора 15 создает путь для разряда паразитной емкости, образованной входной емкостью управляющего входа генератора 9, барьерной емкостью стабилитрона 16 5 и.емкостью монтажа, и, тем самым, позволяет сформировать Ог с крутым спадающим фронтом, Это препятствует прохождению на вход счетчика лишних импульсов, а значит, исключается возможность появления 10 при компенсации холостого хода дополнительной погрешности.При использовании указанного устройства на многоцелевых станках изменение числа оборотов привода 1 главного движе ния влияет на уровень мощности холостого хода. Поэтому перед сменой частоты вращения блок 8 управления устанавливает счетчик 10 в начальное состояние путем подачи сигнала "Лог."0", процедура компенсации 20 возобновляется в описанной ранее последовательности,При наличии в составе генератора 9 схемы согласования в цепи управления управ-, 25 ляющий вход генератора может быть подключен непосредственно к выходу сумматора, подключенному к входу элемента 5 сравнения, а сумматор может быть выполнен по любой схеме, в том числе цифровой, напри- мер, в микропроцессорном исполнении.Формула изобретения 1. Устройство для адаптивного управления станком, включающее в себя блок уп- равления, задатчик мощности, последовательно включенные привод главного движения, датчик мощности, сумматор, элемент сравнения, привод подачи, блок компенса-. ции мощности холостого хода, управляющий вход которого подключен к выходу блока уп равления, а выход - к второму входу сумматора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, выход сумматора подключен к дополнительному входу блока компенсации, а выход задатчика мощности - к второму входу элемента сравнения,2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что блок компенсации выполнен в виде последовательно включенных управляемого генератора, счетчика, цифроаналогового преобразователя, при этом дополнительный вход блока компенсации соединен с управляющим входом генератора, выход генератора соединен с входом обратного счета счетчика, а выход блока управления подключен к входу установки в "1" триггеров счетчика.)К ч Подписное омитета по изобретениям и открытия осква,Ж, Раушская наб 4/5