Устройство для управления копировальным станком

Союз СоаетскикСоциапистическикРеснубпин ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(5М. Кл. 005. В 19/18 еввудврствмемй квмитет СССР в ювлзм нэебретений н вткрытнй/ обое конструкторское бюро ствнкос 4 фр/ 71) Заявите 54) УСТРОЙСТВО Д КОПИРОВАЛЬН УПРАВЛЕНИЯСТАНКОМ иь решетсяальным ение относится к области авможет быть использовано вравления копировальными томатики исистемах упстанками.Известно устройство для управления копировальным станком для обработкиповерхностей изделий с резкими изломами или малыми радиусами кривизны на больших скоростях копирования, содержащее последовательно соединенные дат 10 чик ошибки копирования, преобразователь выходного сигнала датчика ошибки копирования и блок дифференцирования, соединенный с датчиком ошибки копирования и со следящим приводом 111Повышение точности копировального станка достигнуто за счет введения в устройство блока дифференцирования, предназначенного для снижения скорости копирования на резких изломах поверхности по сигналу производной от ошибки копирования. Необходимость снижения скорости связана с тем, что частота управляющего воздействия и требуемые р ускорения перемещения рабочего органа станка могут превысйть допустимую величину для существующей следящей системы, е это в свою очередь приводит к большой динамической ошибке системы, следовательно, ошибке копирования и обработки.Введение блока дифференцирования существенно снижает динамические ошибки копирования, однако полностью устранить их не может, твк как мгновенно снизить скорость копирования невозможно вследствие инерционности приводов и исполнительных механизмов станка.Наиболее близким техническим нием к данному изобретению являе устройство для управления копиров станком, содержащее датчик ошибки копирования и привод основных перемещений 21, Недостатком известного устройства, являются низкие точность и надежность.Целью настоящего изобретения является повышение точности и надежностиз7 О 37устройства. Это достигается тем, что вустройство введены последовательно соединенные блок вычисления упреждаюгцихперемещений, привод упреждающих перемеще ний, датчик упреждающ их перемещений, а также сумматор и блок фооми 5рования сигнала задержки, датчик основных перемещений и блок вычисления-величины задержки, вход которого подключен к выходу сумматора, а выходочерез последовательно соединенные блокформирования сигнала задержки, приводосновных перемещений и датчик основных перемещений - ко второму входусумматора, третий вход которого соеди 15нен с выходом датчика ошибок копирования, второй вход блока вычисления упреждающих перемещений соединен с выходомдатчика упреждающих перемещений,На фиг. 1 представлена функциональ 20ная схема устройства; на фиг, 2 изображена диаграмма процесса копирования иобработки.Устройство содержит датчик 1 ошибкикопирования, сумматор 2, блок 3 формирования сигнала задержки, блок 4 вычисления величины задержки, привод 5основных перемещений, датчик 6 основных перемещений, блок 7 вычисленияупреждающих перемещений, привод 8 уп- ЗОреждающих перемещений и датчик 9 уп"реждающих перемещений.Система координат Х 1 011 (фиг,2)совмещена с неподвижными частями станка, параллельно которым, при помощи 35привода основных перемещений, осуществляется движение рабочего органа с инструментом. Ось инструмента проходитчерез начало подвижной системы координат Х 2022 и перпендикулярна плоско ости Х 20 2 . Совместно с рабочиморганом перемещается и датчик 1 ошибки. Система координат Х 5 О ЪЪ Ъзана с корпусом датчика 1 ошибки, приэтом ее оси параллельны соответствующим осям системы координат Х О2 2 2Кроме основных перемещений совместнос рабочим органом, датчик 1 ошибкиимеет дополнйтельные перемещения относительно рабочего органа в направлениях, 5 Опараллельных соответствующим осям системы координат Х 20232. Точка А( Х А, Ъ д ) на кривой Ь обозначаетточку контакта подвижной части датчика 1 ошибки на копируемой поверхности,Величины ЬХ=Х -Х дЪ =Ч - ЪД О 5 Д Опроекции ошибки Я копирования наоси координат Х О Ъ дХ =Х - Х1 1 1 Я о о 282дЧ, =3 оо 2 отрезки, соответствующие величине смещения корпуса датчика 1ошибки относительно инструмента, называемой в дальнейшем упреждением,ЬХ 1=Ход 1 о 2 отрезкисоответствующие положению инструментав неподвижной системе координат Х ОИ з рассмотрения фиг, 2 видно, что для1 1вычисления координат положения точкикопирования А ( Х д Ъ д ) в неподвижной системе координат Х 101 У,. необходимо произвести алгебраическое суммирование х =дх +ах +дх2 3Ч =дЧ 1 д. +д 31 2 3(1) (2) Величины дХ 1 дч 1,д Х,дчяДХ ,дчз, измерепные датчиками, и координаты точки ( Хд) позволяют определитьи задавать взаимное положение ощупы вающего пальца датчика ошибки на копируемой поверхности и обрабатывающегоинструмента на заготовке,Устройство работает следующим образом,Величины 1 Х 1,ЬУ 4 измеряютсядатчиком 6 основных перемещений,ЬХ 2 д 2 - датчиком 9, 6 Х, ЬУдатчиком 1 ошибки,Сумматор 2 осуществляет алгебраическое суммирование измеренных величин в соответствии с (1) и (2). Наего выходе появляется сигнал соответствующий положению точки копированияД в неподвижной системе координатХ 101 У 1 . Блок 3 передает сигнал напривод 5 основных перемещений. Так какинформация о месте, в котором происходит копирование (координаты точки А )попадает на вход привода 5 основныхперемещений с запаздыванием на времязадержки в блоке 3, то получается, чторабочий орган с инструментом, перемещаемый приводом 5, постоянно движетсяпо поверхности заготовки с отставаниемпо отношению к точке копирования А.В б локе 4 вычисления ускорения перемегцений по координатам сравниваются сэталонными величинами. Величины эталонных усгсорений выбираются исходя иэвеличин заданных ошибок обработки ибыстродействия привода 5 основных перемещений. При копировании изломов поверхности ускорения перемещений нокоординатам могут. превысить эталонныевеличины.7037 5В этом случае блок 4 вычисления увеличивает время задержки блока 3, т.е. снижает скорость вывода сигналов поло-жения на привод 5 основных перемещений. В результате излом поверхности5 обрабатывается на пониженной заранее скороси, что требует от привода 5 меньших ускорений и снижает ошибки обработки поверхности, Блок 7 вычисления вырабатывает сигнал на привод 8 таким образом, чтобы, во-первых, привод 8 поддерживал заданное опережение датчика 1 ошибки относительно инструмента, а вовторых, сводил ошибки копирования к нулю, Геометрически это означает, что 15 начало координат ОЗ должно лежать на окружности радйуса 2 (заданная величина опережения), а вектор Б - стремится к нулю, При этом вектор скорости перемещения датчика 1 ошибки У направ о лен к кривой под углом (с(.+ КЕ) а его величина зависит от удаления точки 0от окружности радиуса Я гдето- дополнительный угол отклонения вектора 3 от направления касательной. 25 в точке контакта А, вводимый для устранения ошибки копирования. Таким образом блох 7 производит вычисления сигналов по следующим выражениямч .-р(Ъ-дддчд 1 асдИ +кеч =р(- (дх 1(дч 1")Мп(А +кд), где Од. - угол копирования (см, фиг.2),(дХ + (д 5) . - ошибка ко пирования, К - добротность контура обратной связи по ошибке, определяемая обычными методами теории автоматического регулирования из условий ус 1 40 тойчивости, мм, Я - добротность контура обратной связи по опережению, определяемая также, как и к.При копировании плавных контуров" "- ошибка копирования 6 мала, ускорейия не превышают заданных вели45 чин, задержка постоянна и величина опережения равна Я. Датчик ошибки копирует поверхность впереди рабочего органа, Скорость копирования равна заданной, При копировании излома поверхности,50 ускорения перемещений превышают эталонные величины и блок 4 вычисления, увеличивая время задержки блока 3, снижает скорость рабочего органа с инстру 55 ментом еще до подхода последнего к "опасному" участку. Блок 7 вычисления 82 6вырабатывает сигнал на привод 8, который отслеживает ошибку копирования,сводит ее к нулю и удерживает корпусдатчика 1 ошибки на окружности радиуса. После прохода опасного" участка блок 4 вычисления величины задержкиплавно уменьшает время задержки блока3 и все устройство возвращается в исходное состояние.Отсутствие принципиальных ограничений в настоящем устройстве на величинуопережения позволяет снизить требования к быстродействию следящих приводовосновных перемещений при сохраненияточности обработки,Кроме того, отсутствие сканированияликвидирует ограничения по скорости копирования, не приводит к интенсивномуизносу деталей датчика ошибки, быстройпотере правильной формы ощупывающегопальца и потере точности обработки.формула изобретенияУстройство для управления копировальным станком, содержащее датчикошибки копирования и привод основныхперемещений, отл ич ающе е с ятем, что, с целью повышения точностии надежности устройства в него введены последовательно соединенные блоквычисления упреждающих перемещений,привод упреждающих перемещений, датчик упреждающих перемещений, а такжесумматор и блок формирования сигналазадержки, датчик основных перемещенийи блок вычисления величины задержки,вход которого подключен к выходу сумматора, а выход через последовательносоединенные блок формирования сигналазадержки, привод осйовных перемещенийи датчик основных перемещений - ковторому входу сумматора, третий входкоторого соединен с выходом датчикаошибок копирования, второй вход блокавычисления упреждающих перемещенийсоединен с выходом датчика упреждающих перемещений,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРЪ 525050, кл. 805 В 5/01,21,06.74.2. Патент США Ъ 3512451,кл. В 233 35/04, 19,05.70, (прототип).Фиг,гЗаказ 7810/40 Т писное ектная ПН "Патент", г, Ужгород