Устройство для автоматического позиционирования рабочего органа

(22)Заявлено 07.05.79 (2)2763121/25-08 (51)М. Кл. с присоединением заявки В 2 З а 23/оо ФевударетааеыЯ квинтет СССР ав делам нэебретеннй н ютерытнЯ.5(088,8) С.Я.Галицков, Г.В.Дергачев, П.Г.Кравцов," В;Е-.ЗькоФ; и. Ж.С.Равва Куйбышевский политехнический институт им. . . " шева(4 ) устРойстВО для АвтоиАтического ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ РАБОЧЕГО ОРГАНА Изобретение относится к машиностроительной промышленности и может быть использовано в станкостроении,. особенно в прецизионном, например в координатно-расточных, координатно- шлифовальных станках, координатно-измерительных машинах портального типа. Известно устройство для автоматического позиционирования поперечины, содержащее блок ввода задания и систему автоматического управления, состоящую из двух каналов, каждый из которых состоит из датчика перемещения рабочего органа, блока сравнения, усилительно-преобразовательного блока и электрического двигателя, сочлененного с соответствующим ходовым винтом поперечины. Винты не связаны между собой механически, а взаимное согласование работы обеих систем управления их движением достигается за счет электрической связи между упомянутыми САУ Данное устройство обладает следующими недостатками. Во-первых, в про цессе обработки заготовок посредством подъема или опускания поперечиныпо стойкам (последнее имеет место в 5станках портального типа с беспинольной шпиндельной головкой) из-за различия возмущений (упругих деформацийходовых винтов при перераспределениинагрузки на них от весЬ перемещающейюся шпиндельной бабки и усилий резания,неидентичности элементов кинематических цепей ходовых винтов поперечины и т.п.) воздействующих на каждуюиз двух систем управления движениемпоперечины, нарушается синхронностьперемещений концов поперечины, что, всвою очередь, снижает точность обработки заготовок. Во-вторых, при перемещении поперечины по стойкам, управляющие сигналы, поступающие от задатчика на входы блоков сравнениясистем управления движением ходовыхвинтов, отличаются друг от друга, так1385 как при последовательном соединениисистем управления для одной из них,например САУ движением левого ходового винта, эадатциком является блокввода задания, а для другой, например, САУ движением правого ходовоговинта, задатциком служит датчик перемещения левого конца поперечины,При этом между управляющими сигнала.ми имеет место сдвиг по фазе, обусловленный инерционностью элементовсистемы управления движением поперечины (в частности, инерционностьюэлектрического двигателя) что, в свою очередь, также нарушает синхронПоставленная цель достигается тем,цто устройство для автоматическогопозиционирования поперечины снабжено На чертеже изображен станок с устройством для автоматического позиционирования поперечины.Станок содержит станину 1, стол 2, стойки 3 и 4, поперечину 5 и шпиндельную бабку 6, Даа ходовых винта 7 и 8, взаимодействующие с гайками 9 и 10, предназначены дл 11 перемещения поперечины 5 по направляющим стоек 3 и 4 и соединены с валами электрических двигателей 11 и 12 постоянного тока, Два прецизионных датчика 13 и 14 линейных перемещений, например индуктосинные импульсные датчики,ность перемещений концов поперечиныи обусловливает снижение точностиобработки заготовок.Цель изобретения - повышение точности устройства для автоматическогопозиционирования поперечины,блоком сравнения, ко входам .которогоподключены датчики перемещения рабочего органа, а выход соединен с инвертирующим входом блока сравнениясистемы автоматического управлениядвижением одного из ходовых винтовпоперечины, например левого, и неинвертирующим входом блока сраанениясистемы автоматического управлениядвижением другого ходового винта,поперечины, например правого, при этом блок ввода задания связан со входамиблоков сравнения обоих каналов. встроены, например, в левом и правомконцах поперечины 5, а соответствующие датчикам 13 и 14 шкалы 15 и 16отсчета монтируются на стойках 3 и4 параллельно осям ходовых винтов 7и 8. Управление положением поперечины 5 относительно стоек. 3 и 4 ведется по двум каналам, так как исполь 5 19 15 29 25 30 З 5 Юо 45 50 55 4зуются две САУ движением ходовых винтов 7 и 8. При этом один из каналов управления (условно первый) содержит блок 17 ввода задания, например цифровое программозадающее устройство унифицированной блочной системы регулирования дискретного типа (УБСР-Д), датчик 13 перемещения левого конца поперечины 5 относительношкалы 15 отсчета, преобразователь 18 кода, например преобразователь кода, считываемого с датчика 13 перемещения, в арифметический код - из серии УБСР-Д, блок 19 сравнения, например, выполненный на элементах той же серии, цифроаналоговый преобразователь 20, например .преобразователь кода с учетом его знака в соответствующее напряжение, усилитель 21 мощности например тиристорный преобразователь, электродвигатель 11 и ходовой винт 7, предназначенный для перемещения левого конца поперечины 5, Другой канал управления (условно второй) содержит тот же блок 17 ввода задания, датчик 14 перемещения правого конца поперечины 5 относительно шкалы 16 отсчета, преобразователь 22 кода, например преобразователь кода, считываемого с датчика 14 перемещения, в арифметический код, блок 23 сравнения, например, выполненный на элементах той же серии, цифроаналоговый преобразователь 24, например преобразователь кода с учетом его знака в соответствующее напряжение, усилитель 25 мощности, например тиристорный преобразователь, электродвигатель 12 и ходовой винт 8, предназначенный для перемещения правого конца поперечины 5. Для обеспечения синхронизации перемещений концов поперечины 5 относительно стоек 3 и 4 при обработке заготовок посредством подьема или опускания поперечины 5 предусмотрена электрическая связь между системами управления движением ходовых винтов 7 и 8. Эта связь осуществляется через" блок 26 сравнения ко входам которого через преобразователи 18 и 22 кода подключены датчики 13 и 14 перемещения концов поперечины 5, а выход соединен с инвертирующим входом блока 19 сравнения и неинвертирующим входом блока 23 сравнения. Устройство работает следующим образом,10 5 931Предварительно, при наладке стан. ка, согласовывается положение нулевых точек отсчета на шкалах 15 и 16 таким образом, чтобы они лежали в плоскости зеркала, стола 2. При этом 5 обеспечение равенства координат поло.жений левого и правого концов поперечины 5 относительно соответствующих шкал 15 и 16 одновременно означает и обеспечение параллельности поперечины 5 и зеркала стола 2. Далее, при установочных перемещениях поперечины 5 из одной позиции в другую, а также при обработке заготовок посредством подъема или опускания по перечины 5 по стойкам 3 и 4, программа требуемого перемещения поперечины 5 задается с помощью блока 17 ввода задания, а фактическое перемещение поперечины 5 (с учетом влияния 20 на него возмущающих воздействий- упругих деформаций ходовых винтов 7 и 8 при изменении нагрузки на них, погрешностей изготовления кинематических цепей ходовых винтов 7 и 8, и 2 ь т,п.) определяется показаниями датчиков 13 и 14 перемещения концов поперечины 5, Сигнал с блока 17 ввода за,дания поступает на один из входов блока 19 сравнения, а сигнал с импульсного датчика 13 перемещения левого конца поперечины 5, преобразованный в преобразователе 18 кода, поступает на второй вход блока 19 сравнения. При наличии расхождения между заданным и фактическим перемещением левого конца поперечины 5 на выходе блока 19 сравнения появляется разностный сигнал, который с помощью цифроаналогового преобразователя 20 преобразуется из цифровой формы в соответствующую ей аналоговую, например в напряжение. Последнее усиливается в усилителе 21 мощности и по. дается на электродвигатель 11, а онсообщает вращение ходовому винту 7, который, поворачиваясь, поднимает или опускает левый конец поперечины 5 до тех пор, пока сигнал на выходе блока 19 сравнения не станет равным50 нулю.Одновременно сигнал с блока 17 ввода задания поступает на один из входов блока 23 сравнения, а на второй его вход поступает сигнал с импульсного датчика 14 перемещения пра 55 вого конца поперечины 5, преобразованный в преобразователе 22 кода, ;Если эти сигналы различны, то на вы 85 6 ходе блока 23 сравнения появляется разностный сигнал, который с помощьюцифроаналогового преобразователя 24 преобразуется из цифровой формы в соответствующую ей аналоговую, например в напряжение. Последнее усиливается в .усилителе 25 мощности и подается на электродвигатель 12, а он сообщаетвращение ходовому винту 8, который, поворачиваясь, поднимает или опускает правый конец поперечины 5 до тех пор, пока сигнал на выходе блока 23 сравнения не станет равным нулю. Для задания одинаковой программы перемещения обоих концов поперечины 5 управляющий сигнал подается в оба канала управления от одного и того жеблока 17 ввод 4 задания. Однако приобработке заготовок посредством подьема или опускания поперечины 5 по стойкам 3 и 4 из-за различия указанных выше возмущающих воздействий,приложенных к каждому из двух каналовуправления, нарушается синхронность перемещений концов поперечины 5. Поэтому для обеспечения синхронности движения концов поперечины 5 при действии возмущений предусмотрено вве" дение корректирующего сигнала, вырабатываемого блоком 26 сравнения, в оба канала управления.Предположим для определенности, что в процессе движения поперечины 5 опережает правый ее конец. При этом показания датчиков 13 и 14 положения концов поперечины 5, преобразованные в преобразователях 18 и 22 кода, становятся различными, а на выходе блока 26 сравнения появляется разностный сигнал положительной полярности. Он поступает с противоположными знаками на входы блоков 19 и 23 сравнения, в результате чем сигнал на выходе блока 19 сравнения уменьшается, а на выходе блока 23сравнения увеличивается. При этом ско.рость вращения двигателя 11 падает, а скорость двигателя 12 возрастает до тех пор, пока сигнал на выходе блока 26 сравнения не станет равным нулю, т.е. пока координаты положений концов поперечины 5 не станут равными между собой, Процесс синхронизации перемещений концов поперечины 5 при перемещении ее вниз полностью аналогичен описанному выше. Таким образом обеспечивается синхронность перемещений концов поперечины при обработке заготовок.Формула изобретения ВНИИПИ Заказ 3611114 Тираж 748 Подписно ППП Патент", г, Ужгород, ул. Проектна 7 9313Использование предлагаемого уст-ройства позволяет обеспечить высокую, точность обработки заготовок при действии различных возмущений за счет синхронизации перемещений концов по" ф перечины. Это способствует решению проблемы создания станков класса С, . Устройство для автоматического по" зиционирования рабочего органа, например поперечины станка портального типа, содержащее блок ввода задания 1% и систему управления, состоящую иэ двух каналов, каждый из которых включает в себя датчик перемещения рабо" чего органа, блок сравнения, усилительно-преобразовательный блок и ур электрический двигатель, связанныйкинематически с соответствующим ходовым винтом рабочего органа, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения точности позиционированиярабочего органа, .оно снабжено блокомсравнения, к входам которого подключены соответственно датчики перемещения рабочего органа, а выход соединен с инвертирующим входом блокасравнения одного канала управления инеинвертирующим входом блока сравнения другого канала, причем блок вводазадания связан с входами блоков сравнения обоих каналов.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР6 о заявке й 25 б 5719/08, кл, В 23 Ю 23/00,1978.