Пневмогидравлическая позиционная система числового программного управления

О П И С А Н И Е п)б 35305ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(43) Опубликовано 30.11.78. Бюллетень4 (45) Дата опубликования описания 30,11.7по делам изобретений и открытийА. ф, Новиков, Л, И. Водопьян и О, В. Агрома нструкГ(щскиЙавтойлики -" " 1) Заявит сесоюзныи научно-исследовательскии и проектно институт промышленных гидроприводов и гид Ччисткам,щлс 0;ЕКА(54) П Н ЕВМО ГИДРА ВЛ И ЧЕСКА , ЧИСЛОВОГО ПРОГРАММ ЦИОННАПРАВЛ ОЗ ОГ тома- споль- правам 1 Изобретение относится к области ав тического управления и может быть и зовано в программных устройствах у ления в станкостроении.Известны позиционные системы программного управления с программной установкой упоров, содержащие исполнительный двигатель, перемещающий рабочий орган станка, задающее устройство и механические силовые упоры, установленные на поворотном барабане упоров, который поворачивается по заданной программе 11.Перемещаемый рабочий орган станка в этих системах упирается в заданный упор и удерживается этим упором в заданном положении, Такие системы просты и надежны, обеспечивают высокую точность позиционирования, однако с увеличением массы перемещаемых частей станка размеры упоров значительно возрастают.Наиболее близкое техническое решение к изобретению - позиционная гидравлическая система программного управления, содержащая гидродвигатель, связанный с кареткой станка, на основании которого з креплен датчик обратной связи, програм ный блок, управляющие входы которого подключены к логическому блоку, соединенному с входными каналами, блок управления, входные каналы которого соединены с 2выходами логического блока, магистральпитания блока управления соединена с источником питания, а выходные каналы - сгидродвпгатслем и с распределителем, вы 5 полненным в виде следящего золотника,установленного на подвижных продольныхнаправляющих, которые размещены на поперечных направляющих 2,В известной системс расстояния между10 упорами линейки датчика обратной связиустанавливаются вручнуо, а выбор требуемого для данного перехода упора осуществляется смещением следящего золотника внаправлении, перпендикулярном к переме 15 щеиию линейки с упорами, причем смещение золотника также производится вручнуюили гидроцилиндром перед каждым последующим позиционированием, что затрудпяет использование системы, увеличивает вре 20 мя наладкиЦель изобретения - повышение точностипозиционирования.Поставленная цель достигается тем, чтов предлагаемой системс установлены двацифровых пневмопозиционера, первый изкоторых размещен на подвижных продольных направляющих и кнпематически связанс корпусом следящего золотника, а второйцифровой пневмопозпционср размещен на30 поперечных нанравля 1 ощих и кинематическисвязан с подвижнымп продольными направляющими, причем управляющие входы цифровых пневмопозиционеров, подключены к выходам программного блока.При использовании изобретения обеспечивается автоматическая установка упоров линейки датчика обратной связи по заданной программе путем смещения следящего золотника со щупом по двум взаимно перпендикулярным направлениям - в поперечном направлении для установки щупа золотника на уровень заданного упора и в продольном направлении на требуемую величину внутришагового смещения. Кроме того, изобретение позволяет использовать систему числового программного управления в станках с большими перемещаемыми массами и программируемыми перемещениями до 2 м и более.На чертеже показана схема пневмогидравлической позиционной системы числового программного управления с автоматической установкой упоров.Система включает в себя программный блок 1, блок 2 управления, источник 3 питания, гидродвигатель 4, соединенный соответствующей передачей с кареткой 5 станка, следящий золотник б, размещенный на каретке, два цифровых пневмопозиционера 7 и 8, датчик обратной связи - линейку 9 с упорами 10, жестко закрепленную на основании 11, и логический блок 12, осуществляющий стыковку системы со станком.Программный блок 1, например матричный коммутатор, содержащий матричную панель и обегающее устройство, предназначен для введения размерной информации, записанной на программоносителе в цифровом виде, в систему по сигналам логического блока 12, Выходы 13 программного блока 1 соединены с управляющими входами 14 цифровых пневмопозиционеров и с входом логического блока 12, на который подается сигнал об окончании позиционирования.Блок 2 управления состоит из двух трех- позиционных реверсивных гидрозолотников 15 и 16. Управляющие входы 17 и 18 блока соединены с выходами логического блока 12, магистраль питания 19 - с источником 3 питания, а выходы по линиям связи 20, 21 и 22 - с гидродвигателем 4 и следящим золотником б.Источник питания - насосная установка включает в себя гидробак 23, насос 24 низкого давления, насос 25 высокого давления и два предохранительных клапана 26 и 27,Каретка 5 перемещается гидродвигателем 4 по направляющим 28 станка вдоль линейки 9 с упорами 10. На каретке установлен следящий золотник б, щуп 29 которого при движении каретки влево взаимодействует с упорами 10 линейки 9.Следящий золотник б установлен на продольных и поперечных 31 направляющих с возможностью перемещения в двух взаимно 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4перпендикулярных направлениях таким образом, что щуп 29 следящего золотника может быть установлен напротив любого изу оров 10 линейки 9.Перемещение следящего золотника попаправляющим осуществляется двумя цифровыми ппевмопозиционерами 7 и 8, преобразующими цифровую информацию, поступающую на входы пневмопозиционеров отпрограммного блока в двоично-десятичномкоде, в линейное перемещение выходногозвена-штока.Каждый из пневмопозиционеров состоитиз гильзы 32, в которой размещены поршни33 с разной величиной хода, последовательно соединенные друг с другом, общее суммарное движение которы. линейно перемещает выходной шток, соединенный с последним поршнем. Шток 34 пневмопозиционера7, установленного на продольных направляющих 30, кинематически связан с корпусом следящего золотника 6 и смещает егопри выдвижении в направлении, совпадающем с движением каретки, на величинувнутришагового смещения,Шток 35 пневмопозиционера 8, установлснного на поперечных направляющих 31,кинематическп соединен с продольными направляющими и смещает их вместе с установленным на нпх золотником в направлении, перпендикулярном к движению каретки, осуществляя выбор упора.Входы 14 каждого позиционера соединены с соответствующими выходами программного блока 1.В штоковые полости обоих пневмопозиционеров по линиям связи 36 и 37 от блока12 подается давление подпора для установки выходных штоков в исходное положение,В пневмопозиционере 7, обеспечивающемвпутришаговое смещение следящего золотника, ходы поршней образуют, например,следующий ряд: 0,1; 0,2; 0,4; 0,8; 1,2; 4; 8;10; 20; 40; 80, обеспечивая при этом смещение следящего золотника в любую позициюв пределах 159,9 мм с дискретностью 0,1 ммза счет суммирования ходов поршней. Дляповышения разрешающей способности системы в пневмопозиционер можно ввестипоршни с ходом менее 0,1 мм.Во втором пневмопозиционере 8, смещающим следящий золотник в поперечном направлении, разрешающая способность может быть ограничена единичными разрядами, и ходы поршней образуют, например,следующий ряд: 1, 2, 4, 8, 10, 20,40 мм. Приэтом обеспечивается выдвижение штока влюбую позицию в пределах от 0 до 84 мм сдискретностью 1 мм.Линейка 9 жестко закреплена на основании 11 станка параллельно перемещениюкаретки 5 таким образом, что при перемещении каретки щуп 29 следящего золотникаупирается в любой из заданных упоров 10линейки. Упоры 10 линейки выполнены сту 635305пенчатыми с разностью по высоте порядка 23 мм, расположены по линейке равномерно с точным шагом и образуют абсолютную шкалу расстояний, например, О, 160, 320, 480 и т. д. 160 и, где и - номер упора, 160 мм - шаг упоров.Для быстрого возврата каретки в исходное положение на линии 22 связи схемы установлен предохранительный клапан 38, управляющий вход которого линией 39 связи соединен с выходом гидрозолотника 16.Логический блок 12 управляет программным блоком 1, подавая команды на включение позиционирования и на возврат в исходное положение обегающего устройства блока 1; блоком 2 управления, на который подаются команды Каретка вперед, Каретка назад, пневмопозиционерами 7 и 8, в штоковые полости которых подается давление подпора, и осуществляет стыковку системы со станком.Пневмогидравлическая позиционная система работает следующим образом.Программа работы станка набирается установкой штекеров на матричной панели программного блока 1. В исходном положении сигналов на выходах блока 1 нет, Пневмопозиционеры сложены, штоки их втянуты и следящий золотник установлен в исходном положении.По сигналу логического блока 12 Позиционирование обегающее устройство матричного коммутатора переключается на считывание первого заданного размера - координаты первой остановки каретки. Цифровая информация блока 1 поступает на входы 14 пневмопозиционеров 7 и 8, устанавливающих щуп следящего золотника на уровень заданного упора.В качестве заданного упора при программировании принимается упор, соответствующий величине перемещения, являющейся ближайшей большей по отношению к требуемой величине перемещения. Например, если каретку станка необходимо переместить на 350,5 мм от исходного положения, то задается упор, соответствующий по шкале линейки 480 мм, а разность между номиналом упора и требуемым перемещением (480 - 350,5=125,5 мм), выбирается путем смещения следящего золотника на эту величину в продольном направлении.Для этого на входы пневмопозиционера 7 подается от блока 1 комбинация сигналов, обеспечивающая выдвижение штока 34 на .эту величину (125,5 мм - 80; 40; 4; 1; 0,4;0,1).По окончании установки следящего золотника в требуемое положение от логического блока 12 подается команда Каретка вперед на включение гидрозолотника 15, выходной сигнал которого поступает в левую полость управления реверсивного гидрозолотника 16. При этом масло от насоса 24 низкого давления подается через золот 5 10 15 2 О 25 зо 35 40 45 50 55 60 65 ннк 16 и линию 21 к гидродвигатслю 4. Начинается перемещение каретки 5 по направляющим 28 станка влево, Масло, пройдя через гидродвигатель 4, линию связи 20 н гидрозолотник 16, поступает в линию 22, сообщенную с насосом 25 высокого давления и через следящий золотник 6 на слив.В этой стадии цикла сопротивление следящего золотника мало, так как он открыт, масло свободно проходит через нсго на слив и в линию 20 поддерживается давление, устанавливаемое насосом 24 низкого давления, Перемещение каретки 5 вместе со следящим золотником вдоль неподвижной линейки 9 продолжается до тех пор, пока щуп 29 золотника не наедет на заданный упор 10 линейки. Скорость перс иещсния каретки определяется производительностью насоса 24 и настройкой дросселя следящсго золотника.Когда упор 10 воздействует на щуп 29 следящего золотника, сопротивление послсднсго увсличнвастся за счст перекрытий дросселя, и давление в линиях 20 н 22 увеличивается. Когда сопротивление следящего золотника становится таким, что давление в магистралях 20 и 22 достигает величины, равной входному давлению, гидро- двигатель 4 останавливается и движение каретки 5 прекращается.По окончании первого позиционирования с блока 12 на вход 18 подается сигнал Каретка назад. Происходит снятие щупа следящего золотника с упора. Сигнал поступает в правую полость управления гидрозолотника 15, который, переключаясь, подает сигнал в правую полость управления гидро- золотника 16, и по линии связи 39 на включение предохранительного клапана 38. Происходит реверс вращения гидродвигатсля и реверс перемещения каретки. При этом линия 22 сообщается со сливом не только через следящий золотник, но и через предохранительныи клапан, в результате чего происходит быстрый отвод каретки назад.Во время снятия каретки с упора цифровая информация на входы пнсвмопозиционеров не поступает и они под действием давления подпора складываются, занимают исходное положение.При поступлении следующего сигнала Позиционирование обегающее устройство переключается на считывание следующей строки, вводится новая размерная информация на входы цифровых пневмопозициоперов, и цикл позиционирования каретки повторяется.Позиционирование карсткн осуществляется до тех пор, пока не будут считаны все запрограммированные точки останова каретки. По окончании позиционирования с выхода блока 1 подается сигнал Окончание позиционирования на логический блок 12, в результате которого логический блок 12 подает сигналы Реверс каретки и635305 Тираж 87 Изд, 7 каз 2061/15 одписно Н р. Сапунова, 2 ипогра Возврат в исходное положение обегающего устройства программного блока 1,формул а изобретения5Пневмогидравлическая позиционная система числового программного управления, содержащая гидродвигатель, связанный с кареткой станка, на основании которого закреплен датчик обратной связи, программ ный блок, управляющие входы которого подключены к логическому блоку, соединенному с входными каналами, блок управления, входные каналы которого соединены с выходами логического блока, магистраль 15 питания блока управления соединена с источником питания, а выходные каналы - с гидродвигателем и с распределителем, выполненным в виде следящего золотника, установленного на подвижных продольных 20 направляющих, которые размещены на поперечных направляющих, отличающаяс я тем, что, с целью повышения точности позиционирования системы, в ней установлены два цифровых пневмопозиционера, первый из которых размещен на подвижных продольных направляющих и кинематически связан с корпусом следящего золотника, а второй цифровой пневмопозиционер размещен на поперечных направляющих и кинематически связан с подвижными продольными направляющими, причем управляющие входы цифровых пневмопозиционеров подключены к выходам программного блока. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Срибнер Л. А. и Шраго Л, К. Проектирование позиционных систем программного управления. М., Машгиз, 1962, с. 160 - 162.2. Заявка Японии Жо 49 - 10798, кл. Р 15 В, 1971.