Устройство для компенсации люфта в исполнительных механизмах станков с программным управлением

(51)5 О 05 В 19/ 1 с ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ИЯ Н АВТОРСКОМ ДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Заявка ЕПВ 11 00636 13 приор. Японии, кл, О 05 В 19/18, опублйк,03.11.83.Андрейчикоа Б,И, Динамическая точность систем программного управлениястанками. М;: Машиностроение, 1964,с, 221, рис, УЧ,23.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОИ 1 ЕНСАЦ 4 И ЛЮФТАВ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ МЕХАНИЗМАХ СТАНКОВ СПРОГРАММНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ(57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и можетбыть использовано в системах числового программного управления станками,Цель изобретения - расширение области применения устройства за счет исключения ошибки на контуре обрабатываемой детали, вызванной запаздыванием выборки люфта, Изобретение позволяет исключить погрешности эа счет1564592 10 20 запаздывания компенсации люфта в механизмах подач станков с программнымуправлением, что повышает точностьобработки деталей, а также обеспечивает автоматическую компенсацию люфтанезависимо от его величины, что исключает необходимость замеров люфтав процессе эксплуатации, Решение этихзадач достигается введением в известное устройство, состоящее из двоичного счетчика рассогласования 1, цифроаналогового преобразователя 2, блоИзобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в станках с числовым программным управлением,Целью изобретения является расширение области применения устройстваза счет исключения ошибки на контуреобрабатываемой детали, вызванной запаздыванием выборки люфта.На Фиг, 1 представлена Функциональная схема устройства; на Фиг, 2 - временные диаграммы,Устройство (Фиг, 1) состоит из ре версивного счетчика 1 рассогласования,цифроаналогового преобразователя 2,блок 3 управления приводом, двигателя 4, исполнительного механизма 5станка, датчика 6 обратной связи, установленного на конечном звене исполнительного механизма, Перечисленныеустройства образуют следящий привод,замкнутый по положению. Кроме того,в устройство входят три ВЯ-триггера 40с двумя Я-входами 7-9, буферный счетчик 1 О импульсов, управляемый генератор 11 с двухтактным выходом, блок12 синхронизации, три формирователя13-15 ймпульсов из перепадов потенциала "ноль-единица" элемент 16 задержки, элементы ИЛИ 17-22 и элементы И23-26,Устройство работает следующим образом,50После включения питания входнымсигналом начальной установки "НУ",поступающим от устройства числовогопрограммного управления, устанавливается в нулевое состояние счетчик 1и через элемент ИЗБ 22 счетчик 10,Работа станка с программным управлением начинается с выхода в исходныеточки (нулевые точки) положения нска управления приводом 3, двигателя4, исполнительного механизма 5 станка, датчика обратной связи 6, дополнительных элементов: трех ВЯ-триггеров 7, 8, 9 с двумя Я-входами, буферного счетчика 10, управляемого генератора 11 с двухтактным выходом, блокасинхронизации 12, трех формирователейимпульсов из перепадов потенциала"ноль-единица" 13, 14, 15, элементазадержки 16, элементов ИЛИ 17-22 иэлементов И 23-26. 2 ил. полнительных механизмов, При этом входным сигналом "Вход" триггер 8 устанавливается в состояние Я, а триггер 9 - в состояние В, При выходе в исходные точки устройство не функционирует, так как Формирователи 13-15 работают только при перепадах потенциала "ноль-единицаПри начале движения из исходных точек устройство работает следующим образом, Поступивший первый входной импульс по каналу "Вход" через элемент ИЛИ 18 поступает на вход "Вычитание" счетчика 1, кодовый сигнал состояния счетчика 1 "Минус единица" цифроаналоговым. преобразователем 2 преобразуется в слаботочный сигнал управления, который устанавливается блоком 3 управления приводом, и двигатель 4 начинает вращаться на максимальной частоте вращения.Блок 3 .Управления приводом слабо- точный сигнал усиливается по мощности и воздействует на двигатель 4, Так как сигнал возрастает в соответствии с возрастанием кода счетчика 1, то двигатель вращается с увеличивающейся скоростью,Так как в звеньях кинематической цепи механизма 5 имеется люфт, то конечное звено механизма 5 до выборки люфта остается неподвижным и датчик 16 сигналов обратной связи не вырабатывает, Одновременно с поступлением через элемент ИЖ 1 18 на вход счетчика 1 сигнал - "Вход" через элемент ИЛИ 19 поступает на вход блока 12 синхронизации, где запоминается входным элементом блока 12, а также на В-вход триггера 8 и Я-вход триггера 9. Вследствие перепада потенциала "ноль-единица" на выходе ВЯ-триггера 9 формиро92 6Процесс выборки люфта представленна диаграмме (фиг, 2), Состояние счетчика 1 на диаграмме условно для удобства представлено в позиционном коде,хотя реально счетчик работает в двоичном коде. Диаграмма иллюстрируеткомпенсацию люфта, соответствующегодесяти командным импульсам (что, например, соответствует люфту 0,01 ммпри дискретности командного импульса0,001 мм). На диаграмме (фиг. 2),видно, что к моменту выработки сигналаобратной связи датчиком 6 состояниесчетчика 1 соответстгует суммс входного импульса "-Вход и импульсовкомпенсации люфта генератора 11, после перезаписи содержимого буфера 10в счетчик 1 состояние счетчика 1 5 удет единица", которое необхс-.,имо от-.корректировать, так как один командный импульс привод отработался, Эгуфункцию выполняет в данком случаеэлемент И 24, импульс с выхода которого компенсирует погрешность. Такимобразом, к моменту поступления следующего импульса "-Вход" люфт выбран имеханизм 5 работает без погрешности(запаздывания отработки командных импульсов вследствие люфта)Использование предлагаемого устройства позволяет исключить погрешностьза счет запаздывания компенсаций люфта в механизмах, например подач станков с числовым программным управлением, что обеспечивает повышение точности обработки деталей, а также обеспечить автоматическую компенсацию люфта независимо от его величины, чтоисключает необходимость замеров люфтав процессе эксплуатации, Кроме того,люфт диапазона перемещения исполнительного механизма может иметь различные значения, что автоматическисчитывается устройством,фо р м у л а и з о б р е т е н и я Устройство для компенсации люфта в исполнительных механизмах станков с программным управлением, состоящее из последовательно соединенных реверсивного счетчика рассогласования, цифроаналогового преобразователя, блока управления приводом, двигателя, связанного с ним исполнительного механизма, на конечном звене кинематической цепи которого установлен датчик обратной связи, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью расшире 5 15645 ватель 14 вырабатывает импульс, который через элемент ИЛИ 20 поступает на В-вход ВЯ"триггера 7, переводя его в состояние В, и на вход "Пуск" генератора 11 Импульсы высокой частоты, например 1 МГц, по выходу "Первый такт" генератора 11 поступают на вход . счетчика 10, который запоминает число поступивших командных импульсов за период выборки люфта, Период выборки люфта зависит от величины люфта и динамических характеристик механизма подач (само устройство дополнительной задержки не вносит, так как тактовая частота генератора 11 обеспечивает возрастание кода счетчика 1 за период, несоизмеримо меньшей по сравнению с периодом реакции привода на управляющее воздействие). Как правило, та ких импульсов поступает не более одного вследствие значительного превышения частоты генератора 11 кад частотой следования командных импульсов. Выход "Второй такт" генератора 11 сое динек с входами элементов И 25 и 26, Так как в состоянии Я находится ВЯ- триггер 9, то с выхода элемента И 26 импульсы генератора 11 через элемент ИЛИ 18 будут поступать на счетчик 1, быстро увеличивая его содержимое, вследствие чего двигатель 4 начинает вращаться с увеличивающейся скоростью, выбирая люфт в звеньях мехажзма 5, Как только люфт выбран, на выходе датчика 6 появится импульс обратной связи по каналу."Минус", который поступит через элемент ИЛИ 17 на вход сложения счетчика 1, уменьшая на единицу сигнан рассогласования, и ка Я-вход ВЯ-триггера 7, вследствие чего форьирователь 15 вырабатывает импульс, который поступает на вход управления записью счетчика 1, и код буферного счетчика 10 перепишется в45 счетчик 1. Одновременно импульс с выхсда формирователя 5 поступает на вход "Стоп" генератора 11 и отключает его, а через элемент 16 задержки и элемент ИЛИ 22 устанавливает буферный счетчик 10 в состояние "0". С выхода элемента 16 задержки импульс поступает также на входы элементов И 23 и 24. Так как на втором входе элемента И 24 потенциал "единица", поступающий от триггера 9, то с выхода эле 55 мента И 24 импульс через элемент ИЛИ 17 поступает в канал "Сложение" счетчика 1, благодаря чему исключается накопление погрешности.ния области применения устройства эа счет исключения ошибки на контуре обрабатываемой детали, вызванной запаздыванием выборки люфта, устройство содержит буферный счетчик импульсов,5 три ВЯ-триггера, управляемый генератор импульсов, шесть элементов ИЛИ, три формирователя импульсов, блок синхрожзации, элемент задержки и четыре 1 О элемента И, вход "Плюс" устройства соединен с первым входом первого элемента ИЗИ, с первым входом второго элемента ИЛИ, с первым Б-входом первого ВБ-триггера и В-входом второго ВЯ-триггера, а вход "Минус" устройства соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, с вторым входом второго элемента ИЛИ, с В-входом первого триггера и с первым Б-входом второго РЯ-триггера, вход "Начальная установка" устройства соединен с вторыми Я-входами первого и второго ВЯ-триггеров, с входом установки нуля счетчика рассогласованияс первым Я-вхо дом третьего ВЯ-триггера и с первым входом чествертого элемента ИЛЛ, второй вход которого соединен с выходом .элемента задержки и с первыми входами первого и второго элементов И, причем 3 О второй вход первого элемента И соединен с Б-выходом первого ВЯ-триггера, с входом первого формирователя импуль. сов и с первым входом третьего элемента И, второй вход второго элемента З 5 И соединен с Я-выходом второго ВЯ- триггера, с входом второго формирователя импульсов и с первым входом четвертого элемента И, вторые входы третьего и четвертого элементов И соеди О . иены с выходом второго такта управляемого генератора импульсов, выход первого такта которого соединен с синхронизирующим входом блока синхронизации, вход "Пуск" - с выходом пятогоэлемента ИЛИ и с В-входом третьегоВЯ-триггера, вход "Стоп" управляемого генератора импульсов соединен с выходом третьего формирователя импульсов, с входом управления записью счетчика рассогласования и выходом элемента задержки, при этом выходы первого и второго формирователей импульсов соединены с входами пятого элемента ИЛИ, вход третьего формирователяимпульсов соединен с Я-выходом третьего ВБ-триггера, второй Я-вход которого соединен с выходом шестого элемента ИЛИ, первый вход которого соединенс выходом канала положительного направления датчика обратной связи и вторым входом третьего элемента ИЗИ, второй вход шестого элемента ИЗИ соединен с выходом канала .отрицательногонаправления датчика обратной связиивторым входом первого элемента ИЗИ,третий и четвертый входы которого соединены соответственно с выходамивторого и третьего элементов И аВвыход - с входом "Сложение" реверсивного счетчика рассогласования1 1Эвход Вычитание которого соединен свыходом третьего элемента ИЛИ, третий и четвертьгй входы которого соединены соответственно с выходами первого и четвертого элементов И, приэтом выход второго элемента ИЗИ соединен с синхронизируемым входом блока синхронизации, выход которого соединен с счетным входом буферного счетчика импульсов, вход установки нулякоторого соединен с выходом четвертого элемента ИЛИ,1564592 Составитель И;Швецадактор Е,Копча Техред И,Ходанич Корректор О.Кравц Заказ 1159 Тираж 73 одписное ГКНТ СССР Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10 ВНИИПИ Государственного комитета113035, Москва,по изобретениям и открытиям