Устройство для автоматическогопозиционирования рабочего органа

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(51)М Клз В 23 а 15/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийДата опубликования описания 250581 С. Я . Галицков,. Н. В. Кошелев, П. . вцов, В. Е. Лысови Ж. С. РавваЮл(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ РАБОЧЕГО ОРГАНАИзобретение относится к станкостроению.Известно устройство для автоматического позиционирования поперечины,содержащее электропривод для перемещения и позиционирования поперечиныотносительно стоек и систему автоматического управления (САУ) двумя гидравлическими исполнительными элементамимикроперемещений концов поперечины,.предназначенную для.стабилизации взаимного параллельного положения поперечины и стола. При этом исполнитель"ные элементы выполнены в виде гидроопор, а управление обеими гидроопорами осуществляется от одного управляемого силового преобразователя,включенного по дифференциальной схеме 11 .. Однако известное устройство имеетнедостаточно высокую точность и производительность,3Цель изобретения - повышение быстродействия и точности устройства.Укаэанная цель достигается тем,что в устройство для автоматическогопозиционирования рабочего органа, например поперечины станка портальноготипа, содержащее привод быстрого движения рабочего органа и два исполнительных элемента для микроперемещений рабочего органа, дополнительно введен второй блок сравнения, а каждый исполнительный элемент снабжен индивидуальным управляемым силовым преобразователем, при этом блок вво" да задания связан с неи-:вертирующими входами двух блоков сравнения, к ин- вертирующим входам которых подключены датчики Перемещения рабочего органа, а выходы блоков сравнения соединены со входами соответствующих управляемых силовых преобразователей.На чертеже изображен станок с устройством для автоматического позиционирования рабочего органа, общий Вид еСтанок содержит станину 1, стол 2, стойки 3 и 4, поперечину 5 и шпиндельную бабку б. Ходовые винты 7 и 8, взаимодействующие с гайками 9 и 10, предназначены для перемещения поперечины 5 по направляющим стоек 3 и 4, и соединены через червячные редукторы 11 и 12 с валами 13 и 14 электродвигателя 15 постоянного тока. два прецизионных датчика 16 и 17 линейных перемещений, например индуктосинные импульсные датчики, встроены в левом и правом концах по 831531перечины 5, а соответствующие этимдат ч ик амшк алы 18. и 19 от счета монтируются на стойках 3 и 4 параллельно осям ходовых винтов 7 и 8. Дляобеспечения возможности вертикального перемещения ходовых винтов 7 и 8(без их поворота) вместе с закрепленной на них поперечиной 5, базовыеторцы .20 и 21 ходовых винтов 7 и 8через упорные подшипники 22 и 23установлены в корпусах 24 и 25, подкоторыми размещены гидроопоры 26 и27,Устройство для автоматическогопозиционирования рабочего органа состоит из двух систем: САУ электроприводом движения поперечины 5 и САУисполнительными элементами микроперемещений - гидроопорами 26 и 27.САУ электроприводом движения поперечины 5 включает в себя блок 28ввода задания, например цифровое 20программозадающее устройство унифицированной блочной системы регулирования дискретного типа УБСР-Д, датчик16 перемещения левого конца поперечи"ны 5 относительно шкалы 18 отсчета,блок 29 сравнения, например, выполненный на элементах той же серии, цифроаналоговый преобразователь 30, например преобразователь кода с учетомего знака всоответствующее напряжение, усилитель 31, тиристорный преобразователь 32 и,электродвигатель 15.САУ гидроопорами 26 и 27 выполнена двухканальной. При этом один изканалов (условно первый) содержитблок 28 ввода задания, датчик 16 перемещения левого конца поперечины 5относительно шкалы 18 отсчета, блок29 сравнения; цифроаналоговый преобразователь 30, усилитель 33, управляемый силовой преобразователь 34, например электрогидропреобразовательтипа сопло-заслонка, и гидроопору 26.Другой канал управления (условно второй) содержит блок 28 ввода задания,датчик 17 перемещения правого конца поперечины 5 отнооительно шкалы19 отсчета, блок 35 сравнения цифро"аналоговый преобразователь 36, усилитель 37, управляемый силовой преобразователь 38, например электрогидропреобразователь типа сопло-заслонка.и гидроопору 27,Контактные выключатели 39-41 предназначены для согласования работыСАУ электроприводом движения поперечины 5 и САУ гидроопорами 26 и 27 вразличных режимах.Устройство работает следующим образом.Предварительно, при наладке станка, согласовывается положение нуле Овых точек отсчета на шкалах 18 и 19таким образом, что они лежат в плоскости зеркала стола 2. При этом обеспечение равенства координат положений левого и правого концов поперечи ны 5 относительно соответствующих шкал 18 и 19 означает и обеспечение параллельности поперечины 5 и зеркала стола 2. Одновременно устанавливается "гидравлический ноль" электрогидропреобразователей 34 и 38 таким образом, что при нулевом управляющем сигнале на входах электрогидропреобразователей 34 и 38 давление в гидроопорах 26 и 27 одинаково иравно половине максимально допустимого давления. Тем самым достигается воэможность изменения давления в гидроопорах 26 и 27 в процессе работы устройства как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения.При необходимости перемещения поперечины 5 из одной позиции в другую контактный выключатель 39 замыкается а контактные выключатели 40 и 41 размыкаются. Требуемая координата положения концов поперечины 5 относительно шкал 18 и 19 задается с помощью блока 28 ввода задания, а фактическое положение поперечины 5 контролируется посредством одного из датчиков перемещения, например датчика 16, При наличии расхождения между заданным и фактическим положением поперечины 5 на выходе блока 29 сравнения появляется разностный сигнал, который с помощью цифроаналогового преобразователя 30 преобразуется из цифровой формы в напряжение, Последнее усиливается в усилителе 31 и та-. ристорном преобразователе 32 и подается на электродвигатель 15, а он с максимально допустимой скоростью сообщает вращение через валы 13 и 14 и редукторы 11 и 12 ходовым винтам 7 и 8, которые, вращаясь, поднимают или опускают поперечину 5 до тех пор, пока сигнал на выходе блока 29 сравнения не станет равным нулю.После этого выключатель 39 размыкается, а выключатели 40 и 41 замыкаются. Необходимость включения САУ гидроопорами 26 и 27 вызывается тем, что после отключения системы управления электроприводом движения поперечины 5 фактическое положение последней не совпадает с требуемым. Причина ней не совпадает с требуемым. Причина указанного расхождения заключается в том, что положение поперечины 5 контролируется лишь по положению ее левого .конца с помощью датчика 16, в то время как положение ее правого конца не контролируется и отличается от положения левого конца за .счет погрешностей изготовления элементов кинематической цепи прйвода поперечины 5, из"эа различия упругих деформаций ходовых винтов 7 и 8, вызванных перераспределением нагрузки на них при перемещении шпиндельной бабки 6 по поперечине 5 и т. п. Кроме того, после отключения САУ электроприводом поперечины 5 возможен"выбег" последней под действием сил инерции, что также ведет к отклонению фактического положения поперечины 5 от заданного. Возникающее при этом рассогласование компенсируется двухканальной САУ гидроопорами 26 и 27.В первом канале сигналы с блока 28 ввода задания и датчика 16 поступают . в блок 29 сравнения, на выходе последнего возникает разностный сиг" нал, который посредством цифроаналогового преобразователя 30 преобразуется из цифровой формы в напряжение, и после усиления в усилителе 33 поступает на электрогидропреобразователь 34. Последний изменяет давление в гидроопоре 26, эа счет чего поднима ется или опускается корпус 24, а вме" сте с ним и ходовой винт 7 до тех пор, пока сигнал на выходе блока 29 сравнения не станет равным нулю. Одновременно во втором канале сигналы 20 с блока 28 ввода задания и датчика 17 поступают в блок 35 сравнения, на выходепоследнего возникает разностный сигнал, который посредством цифроаналогового преобразователя 36 25 преобразуется из цифровой формы в напряжение, и после усиления в усилителе 37 поступает на электрогидро преобразователь 38. Последний изменяет давление в гидроопоре 27, за счет чего поднимается или опускает-. ся корпус 25, а вместе с ним и ходовой винт 8 до тех пор, пока сигнал на выходе блока 35 сравнения не станет равным нулю.Таким образом, эа счет перемеще" ния поперечины 5 в заданную координату с максимально допустимой скоростью и последующей компенсацией перекоса поперечины 5 относительно стола 2 с одновременным позиционированием нбпе речины 5 относительно шкал 18 и 19 отсчета повышается быстродействие и достигается высокая точность позиционирования поперечины 5.Кроме того,. предусмотрена воэмож- :4 ность обработки деталей, напримеР оверлением, за счет перемещения полеречины 5 по стойкам 3 и 4. При этом выключатели 39 и 41 замкнуты, а выключатель 40 разомкнут. Требуемая . р программа движения поперечины 5 зада-. ется блокоМ 28 ввода задания и отрабатывается системой управления элект-. роприводом поперечины 5 При этом контроль за движением поперечины 5 осуществляется по положению ее левого конца с помощью датчика 16. Если, всилу действия упомянутых ранее возмущений, характер движения правогоконца поперечины 5 отличается от предписанного блоком 28 ввода задания,то .коррекция движения правого концапоперечины 5 осуществляется посредством САУ гидроопорой 27,.Таким образом, эа счет совместногофункционирования САУ электроприводомпоперечины, сообщающей перемещениепоперечине 5, и САУ гидроопорой 27,корректирующей движение правого кон-.ца поперечины 5, достигается синхронизация движений обоих концов поперечины 5 при обработке деталей, например, сверлением. При этом отпадает необходимость перемещения пиноли,"вылет" шпинделя не изменяется, а погрешности, вносимые радиальным биением шпинделя, остаются постоянными иминимальныьи в течение всего процессаобработки. Введение предлагаемогорежима также способствует повышениюточности устройства для автоматического позиционирования рабочего органа,Формула изобретенияУстройство для автоматического позиционирования рабочего органа, например поперечины станка портального типа, содержащее блок ввода задания, привод быстрого движения рабочего органа, два исполнительных элемента,микроперемещений рабочего органа, два датчика перемещения рабочего органа и блок сравнения, о тл и ч а ю щ е .е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и точности устройства, в него введен вто-. рой блок сравнения, а каждый исполнительный элемент снабжен индивидуальным управляемым силовым преобразователем, при этом блок ввода задания связан с неинвертирукщими входами двух блоков сравнения, к инвертирующим входам которых подключены датчики перемещения рабочего органа, а выходы блоков сравнения соЕдинены со входами соответствующих управляемюх силовых преобразователей.Источники информации,принятые во внимание при эКспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Р 557883, кл. В 23 О 7/04, 1974.831531 Составитель Т . Юдахин аактор А. Шишкина ТехредМ. Рейвес. Корректор Н. Сте Заказ 3746 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород; ул. Проектна тираж 770 П ВНИИПИ Государственного коми по делам изобретений и о 3035, Москва, Ж, Раушская