Устройство для регулирования синхронногохода зубообрабатывающего ctahka

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК ПАТЕНТУ Сеез Севетскик Социалистическик Республик(23) Приоритет (32) 01. 06. 77 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(088.8) УСТРОИСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ СИНХРОННОГО ХОДА ЗУБООБРАБАТЫВАЮШЕГО СТАНКА лагаемому равления Убчатыхсодерик привоый через люченынения,да издеобразов Изобретение относится к программному управлению станками и предназначено для регулирования синхронного хода зубообрабатывающего станка,ра" ботающего по способу винтового обката и снабженного отдельными приводами для инструмента и изделия.В зубошлифовальных станках, работающих по способу винтового обката, шлифовальный круг, например абразивный червяк,и, изделие должны двигаться относительно друг друга при высоких числах оборотов с большой точностью в опроделенном. передаточном отношении.еИзвестно устройство регулирования синхронного хода станка, содержащее импульсные датчики, блок сравнения, аналого-цифровой преоразова",20 тель и исполнительный механизм.В этом устройстве в зависимости от размера и направления полученной регулируемой величины одно из движенийможно дополнительно регулировать 25 до тех пор, пока не достигнуто полное согласование последовательностей импульсов ИНедостатком данного устройства является малая точность регулирования. 30 Наиболее близким к пред является устройство для уп станком для изготовления э нарезок по принципу обката жащее угловой шаговый датч да инструмента, подключенн .:.множитель ко входу делите вторым входам которых подк ровые эадатчики, блок срав ловой шаговый датчик приво лия и цифроаналоговый пре тель 2. Однако устройство имеег сравнительно низкую точность из-за того, что блок сравнения импульсных после" довательностей, приходящих от угловых шаговых датчиков, генерированных в зависимости от числа оборотов, измеряет опережение или запаздывание импульсов обеих последовательностей импульсов в зависимости от числа оборотов инструмента, так как при известном сравнении осуществляется сбор фаз, зависимый от времени. Если угловая скорость инструмента является непостоянной, то фазовый сигнал при этом известном сравнении является неправильным. Поэтому данное устройство не имеет достаточной точностидля управления изготовлением особо точных зубчатых колес.Цель изобретения - повышение точности устройства.Поставленная цель достигается тем, что н устройстве для регулирования синхронного хода зубообрабатывающего станка, содержащем по одному создающему последовательность импульсов угловому шаговому датчику для привода инструмента и для привода изделия, причем угловой шаровый датчик привода инструмента подключен через регулируемый умнох.итель и делитель, а угловой шаговый датчик привода изделия " непосредственно к блоку срав нения фаэ импульсов обоих датчиков, и первый цифроаналоговый преобразователь, делительимеет два выхода, первый из которых является выходом переполнения, а второй - счетным вы О ходом, при этом к выходу блока сравнения фаз подключен первый элемент И, управляющий вход которого подключен к выкоду углового шагового датчика. привода изделия, а к второму выходу делителя подключен второй элемент И, управляющий вход которого подключен к выходу углового шагового датчика привода иэделия, причем выход каждого элемента И соединен с входом соответствующего цифроаналогового преобразователя, а выходы обоих цифроаналоговых преобразователей соединены с первым сумматором, причем предусмотрены два источника опорного сигнала, первый из которых подключен к первому цифроаналоговому преобразователю, соответствующему блоку сравнения фаз, а нторой - к второму цифроаналоговому преобразователю, соответствующему делителю,и тем, 40 что источник опорного сигнала для второго цифроаналогового преобразователя, содержит третий цифроаналоговый преобразователь, один вход которого подключен к цифровому задатчи ку, а второй вход - к источнику постоянного опорного тока, а также тем, что к первому выходу блока,сравнения фаэ подключен бинарный делитель, вход сброса которого подключен к выходу углового шагового датчика привода изделия, а выход - с входом элемента ИЛИ, выход которого подключен к упранляющим входам элементов И, и тем, что для компенсации систематической ошибки углового шагового датчика привода иэделия предусмотрено долговременное запоминающее устройство, выход которого подключен через четвертый цифроаналоговый преобразователь к второму бо сумматору, причем долговременное запоминающее устройство соединено для адресации со счетчиком, счетный вход которого соединен с выходом углового шагового датчика привода иэделия,выход которого соединен с управляющим входом счетчика.Предложенное устройство позволяет достигнуть с небольшим количеством электронных коммутационных средств, например счетчиков, запоминающих устройств и цифроаналоговых преобразователей, сравнения фаз и получения регулирующего сигнала для регулирования привода изделия,разрешакицая способность которого определяется импульсами углового шагового датчика привода инструмента и не зависит от числа оборотов привода шлифовального круга.На чертеже изображена блок-схема устройства.Устройство содержит приводимый в движение электродвигателем (не показан) шлифовальный круг (инструмент) 1, например абразивный червяк для шлифования боковых сторон зубьев изделия 2, также приводимого в движение отдельным электродвигателем. Как шлифовальный круг 1, так и изделие 2 соединены жестко каждый с одним угловым шаговым датчиком 3 или 4. Оба угловых шаговых датчика отдают импульс для определенного углового изменения вращающегося шлифонального круга 1 или вращающегося изделия 2. Таким образом, определенный заданный угол, поворота шлифовального круга изображен соответствующим числом импульсов на выходе 5 углового шагового датчика 3, а относящийся к нему действительный угол поворота изделия - сбответствующим числом импульсон на выходе б углового шаговогодатчика 4. К выходу 5 углового шагового датчика 3 подключен умножитель 7 числа импульсов, фактор 9 которого можно регулировать в соответствии с числом ходов 9 шлифовального круга 1, причем принадлежащий к нему установочный орган обозначен цифрой 8. Таким образом, на импульс углового шагового датчика 3 умножитель 7 числа импульсов отдает на своем выходе 9 число 9 импульсов. К выходу 9 умно- жителя 7 числа импульсон подключен делитель, емкость 2 которого можно регулировать в соответствии с числом зубьев 2.изделия 2, причем для установки емкости счетчика предусмотрен установочный орган 11, Делитель 10 подсчитывает приходящие импульсы. Если результат счета достигнет установленной емкости 2 счетчика, то делитель 10 отдает ыа своем первом выходе 12 импульс, Одновременно де" литель 10 возвращается в исходное положение, т.е. доводится до нуля, и начинает опять погсчитывать приходящие импульсы. На втором выходе 13 делителя 10 появляется соответстнующий изменяемый результат счета. К первому выходу 12 делителя 10 подключен первый вход блока 14 сравнения,обоэначенный знаком плюс (+). Второй вход блока 14 сравнения, обозначенный знаком минус (-), подключен к выходу б углового шагового датчика 4 изделия 2. Блок 14 сравнения образует в цифровой форме разность числа входных импульсов. Содержание блока 14 сравнения появляется при этом на его выходе 15.Кроме того, устройство содержит средства для запоминания содержаний блока 14 сравнения и делителя 10 по интервалам. Для этого к выходу 15 блока 14 подключен через провод 16 первый элемент И 17, а к выходу 13 делителя 10 - второй элементИ 18. Выходы элементов И 17 и 18 соединены каждый с входом. соответствующего блока 19 и 20 памяти. Элементы И 17 и 18 управляются через общий провод 21 управления, подключенный к выходу . элемента ИЛИ 22, вход 23 элемента20 ИЛИ 22 соединен с выходом б углового шагового датчика 4 изделия 2; в то время как управляющий вход 24 элемента ИЛИ 22 подключен к выходу бинарного делителя 25. Импульсный вход 26 бинарного делителя 25 соединен с выходом 12 делителя 10, а гасящий вход 27 - также с выходом 6 углового шагового датчика 4 изделия 2. К каждому из выходов 28 и 29 обоих блоков 19 и 20 памяти подключен цифроаналоговый преобразовав тель 30 и 31. Для преобразования подается к преобразователю 30 первый опорный ток Эгей, а к преобразователю 31 второй опорный ток Зги, Второй опорный ток Лгала отбирается2 из третьего цифроаналогового преобразователя 32, к которому подаются цифровой сигнал, соответствующий. установленному числу зубьев 2 изделия,40 а также третий опорный ток Згеу 3Таким образом, третий цифроаналоговый преобразователь 32 соединен через провод 33 с установочным органом 11. для числа зубьев. ЦиФроаналоговый 4 преобразователь 32 выполнен таким образом, что его исходный ток, т.е. опорный ток ., э пропорционален обратной величине установленного числа зубьев 30Первый цифроаналоговый преобразователь 30 отдает на своем выходе ток 3, а второй цифроаналоговый преобразователь 31 отдает на своем выходе ток Зэз . Оба тока в и ЗзВ подаются в первый сумматор 34, который со своей стороны отдает исходный ток 4 д, служащий в качестве регулирующего сигнала для регулированияпривода изделия 2. Регулятор 35 подключен выходом к одному из входов второго Я сумматора Зб,выход которого через усилитель 37 подключен к приводу изделия. Устройство также содержит блок 38 памяти, четвертый цифроаналоговый преобразователь 39 и счетчик 65 40, один из входов которого подклю"чен через провод 41 к выходу дат".чика 4.Устройство работает следующимобразом,Для процесса обработки при шлифовании боковых сторон зубьев по методу обката необходимо, чтобы угол поворота инструмента, в данном случаеабразивного червяка, относился куглу поворота изделия как число зубьев иэделия к числу ходов червяка.Таким образом, регулирование числаоборотов привода изделия должно обеспечивать разность обоих упомянутьвсотношений, равную нулю. Если уголповорота инструмента 1 обозначенбуквами Чэррр, а угол поворота изделия 2 буквами Ч С. в определенныймомент с, и если, как указано выше,число зубьев изделия равняется 2, ачисло ходов инструмента д, то регулирование числа оборотов привода изделия должно иметь связьоцдоЕЕ 2 ф 1 е+ = 0а именно при помощи аналогового регулирующего сигнала, который Формируется из цифровых сигналов датчиков 3 и 4.При угловом изменении инструмента 1 на д 9 предназначенный длянего датчик 3 создает импульс М. Таким образом, угол поворота иэделия2 во временном интервале. между временами 0 и с составляетЧзц =дЧЕ М .3Если число импульсов, созданныхдатчиком 3 за оборот инструмента 1,обозначено буквами. Йз, то он составляет2 Хэ р = - й МО 4 В РСоответственно этому импульс, созданный датчиком 4 изделия 2, обозначен буквами Ма число импульсов,созданных датчиком 4 за оборот иэделия 2, обозначено буквами й. Затемугол поворота изделия 2 составляет2 У ф,М, = - 1."М,В целях получения необходимогопередаточного отношения 2/д междучислом оборотов инструмента 1 и числом оборотов изделия 2 число импульсов датчика 3 умножается в умножителе7 числа импульсов числом д и делится вделителе 10 числом 2. Таким образом,блок 14 сравнения содержит в моментс в цифровой форме разность числа исходных импульсов делителя 10 и датчика 4, т.е; разность- ем -ам: ч, . -- ч.,+9 д и й эю 60.ъ ж ИЧисло импульсов датчика 3, попадающее после получения передаточного отношения 2/д за единицу времени в блок 14 сравнения, должно теоретически соответствовать числу импульсоа датчика 4, попадающему за одинаковую единицу времени в блок 14 срав-. .нения. Это происходит автоматически в случае, если числа й импульсов эа оборот инструмента 1 равняется числу йд импульсов за оборот иэделия 5 2, т,е. в случае, если оба датчика равняются друг другу, Если это число импульсов обозначенобуквой.М, то содержание блока 14 сравнения составляет 10- .ы. г-;.2Напротив, если датчики 3 и 4 неравняются друг другу, а отдают заоборот различные числа импульсов,та числа оборотов или числа импульсовдатчиков 3 и 4 должно довести припомощи встроенного увеличивающегоили уменьшающего пересчетного устройства до соотношенияМа- 1,Однако это условие можно соблюдать и при помощи увеличивающегоили уменьшающего пересчетного устройства, встроенного в умножителе 7числа импульсов или в делитель 10,или путем соответственного учетапри вводе 9 или г в установочныхорганах 8 или 11. 30Однако разрешающая способностьугловой разности Чадуч 1 В этойизвестной форме не является достатоной для достижения желаемой точности синхронного хода. Напротив, при 35этом следует учесть и положение пофазе обоих импульсных сигналов, чтоосуществляется следующим образом,Содержание делителя 10, который 40 делит умноженные на число ходов 9 шлифовального круга 1 иьпульсы шлифавального круга на число зубьев 2, считывается каждый раз в момент, в который датчик 4 создает импульс изделия, и запоминается. Одновременно считывается и запоминается и содержание блока 14 сравнения. Через элемент ИЛИ 22, в момент получения импульса изделия подается управляющий импульс к элементам И 17 и 18, которые в эти моменты передают содержание блока 14 сравнения и делителя 10, к блокам 19 и 20 памяти. Таким образом, блок 19 содержит в эти. моменты баланс А 55Д = 2 ЛЯоЕЕ 2 -"1 И9блок 20 - подбаланс В, соответствующий положению по фазе й .Ж и М в Форме360М .2гт ИВОЕЕг "1 МСодержание блока 19 подается к . цифроаналоговому преобразователю 30, который создает исходный ток 5, про-у 5 порциональный балансу А и опорному току 3 ау38 = Д 3-РУ К.причем К является соответствующей постоянной преобразователя. Содержание блока 20 подается соответственно к цифроаналоговому преобразователю 31, который создает исходный ток Ззь, пропорциональный подбалансу В и опорному току Згеу 2388 = 0.3 ге К2причем К является соответствующей постоянной преобразователя.В то время, как опорный ток Згеф 1, является постоянным, образуется опор- ный ток 3 а при помощи цифроаналого. ваго преобразователя 32 из установленного числа зубьев г1ез. г "ззпричем К является постоянной цифроаналогового преобразователя 32 и опорный ток Зеу имеет опять .постоянную величину. В особенности.можно предполагать, что 3.зу 3 = Зги = Зо так что8 Д 0 К.1 и 5 = 8 о Т ККЗТоки цйфроаналоговых преобразователей 30 и 31 суммируются в сумматоре 34, так что получается исходный ток д со следующей величиной1 =1 +1 =А 1 К+В 1 =1 АК ВК КъА Ь 5 В о 4 о г о 1 2Чтобы ток 398 составлял действивительно меру положения по фазе импульсов шлифовального круга и изделия, необходимо действовать на случай, если в блоке сравнения 14 имеется один импульс, а в делителе 10 г импульсов, т.е. для А =и В = 2;= .Ъ 8Из этого следует условие К КК для постоянных преобразователей йТаким образом, исходный ток Зд., пропорционален угловой разности между инструментом 1 и изделием 2. Однако при этом является очень выгодным то, что разрешающая способность этого исхо 1 ного тока соответствует разрешающей способности датчика 3, т.е. минимальное измеримое изменение определяется импульсом датчика 3, Другйми словами, разрешающая способность ис" ходного тока 14 соответствует разрешающей способности датчика 4, умноженной на число зубьев 2. В противо" положность этому в известном станке фактор 2 - число зубьев, для разрешающей способности не имеется, Как описано выше, передаточный сигнал, подаваемый через провод 21 к элементам И 17 и 18 и вызывающий запоминание содержаний блока 14 сравнения и делителя 10 в блоках 19 или 20, создается обычно импульсом изде-. лия, т.е. импульсом датчика 4. Однакоформула изобретения если оси шлифовального круга и изделия находятся почти в состоянии покоя, то возможно, что в блок 14 сравнения попадает несколько импуль, сов.шлифовального круга на один импульс изделия. В этом случае не имеет смысла говорить о положении по фазе, а передаточные сигналы целесообразно создать импульсами шлифовального круГа. Предусмотренная для этого решающая цепь включает бинарный делитель 25, к входу 26 которого10 подаются выходные импульсы делителя 10. При третьем попадающем на вход 26 импульсе бинарный делитель 25 отдает импульс элементу ИЛИ 22, вследствие чего получается передаточный импульс, подаваемый через провод 21 к элементам И 17 и 18. Однако, если перед третьим попадающим на вход 26 . импульсом прибывает импульс датчика 4, то бинарный делитель 25 возврат щается этим попадающим на его гасящий вход 27 импульсом в исходное положение. Чтобы при пуске зубошлифовальвого станка в ход не возникли пРоблемы в связи с направлением вращения, учитываются направления ,вращения осей шлифовального круга и изделия созданием исходного тока 4 д . Умножитель 7 числа импульсов, делитель 10 и блок 14 сравнения включают оба направления вращения тем, что упомянутые блоки выполнены в виде реверсивных счетчиков. Блок 14 сравнения подсчитывает прямые импульсы датчика 3 положительно, обратные импульсы датчика 3 отрицательно, пря- З 5 мые импульсы датчика 4 отрицательно и обратные импульсы датчика 4 положительно. При дальнейшей обработке сигналов учитывается знак автоматически. Такимобразом, регулирование 40 привода изделия может заставить изделие следить в обоих, направлениях вращения за шлифовальным кругом. Так как точность, достигаемая в устройстве, является очень большой, то 45 на нее начинают влиять систематические погрешности обрабатывающего станка, в особенности со стороны изделия. Такие систематические погрешности измерены прежде всего в связи с угловым шаговым датчиком привода изделия, так как последовательность импульсов, созданная угловым шаговым датчиком изделия для полного оборота изделия, не соответствует полностью принадлех ящим инкрементам угла поворота, а проходит за оборот иэделия по измеримой кривой погрешности, обусловленной по" грешностью системы.В устройстве предусмотрены сред ства для коррекции таких системати-, ческих погрешностей электронным зутем.Как указано выше, определенный .действительный угол поворота иэделия д 5 создает на выходе бдатчика 4 соответствующее число импульсов, подаваемых к регулятору 35. Кроме того, к регулятору 35 поступают через соответствующие заданному углу поворота инструмента, т.е; выходные импульсы датчика 3. Регулятор 35 создает. аналоговый регулирующий сигнал 3 д, который регулирует после подходящего усиления в усилителе 37 привод изделия 2. В сумматоре 36 прибавляют к регулирующему сигналу корректирующий сигнал, который учитывает систематическую погрешность датчика 4, т.еотклонение от совпадения созданного датчиком 4 импульса с определенным постоянным инкрементом угла поворота. Для этого в блоке 38 памяти запоминается в цифровой форме кривая коррекции, которая была введена в блок 38 на основании измеренных за оборот изделия отклонений импульсов датчика 4 от их теоретического появления, пропорционального угловому повороту. Запомненные значения коррекции считываются после преобразования в цифроаналоговом преобразователе 39 к регулирующему сигналу 24 в сумматоре 36. В целях адресации запоминающего устройства 38 последнее подключено к счетчику 40, к счетному входу которого поступают импульсы датчика 4, причем его индексация, в особенности возврат в исходное положение, осуществляется также при помощи датчика 4 через провода 41.Предложенное устройство позволяет существенно повысить точность обработки иэделий на зубообрабатывающем станке. 1. Устройство для регулирования синхронного хода зубообрабатывающего станка, содержащее по одному создающему последовательность импульсов угловому шаговому датчику для привода инструмента и для привода иэделия, причем угловой шаговый датчик привода инструмента подключен через регулируемый умножитель и подключенный к нему делитель, а угловой шаговый датчик привода изделия - непосредственно к блоку сравнения фаз импульсов обоих датчиков, и цифроаналоговый преобразователь, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, делитель имеет два выхода, первый из которых является, выходом переполнения, а второй является счетным выходом, при этом к выходу блока сравнения Фаз подключен первый элемент И, управляющий .вход которого подключен к выходу углового шагового датчика привода иэделия, а к второму выходу делителя подключен второй элемент И, управляющий вход которого-35, Рауш Подписноекомитета СССРи открытийкая наб., д. Заказ 1920 ТиражВНИИПИ Госудпо делам13035, Москва,илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 подключен к выходу углового шаговогодатчика привода иэделия, причем выходкаждого элемента И соединен с входомсоответствующего цифроаналоговогопреобразователя, а выходы обоих цифроаналоговых преобразователей соеди 5нены с первым сумматором, причем предусмотрены два источника опорногосигнала, первый иэ которых подключенк первому цифроаналоговому преобразователю, соответствующему блоку сравнения фаз, а,второй - к второму.цифроаналоговому преобразователю,соответствующему делителю,2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что второй ис-,точник опорного сигнала для второго 15цифроаналогового преобразователясодержит третий цифроаналоговИйпреобразователь, один вход которогоподключен к цифровому задатчику,а второй - к источнику постоянного 20опорного тока. 3. Устройство по п.1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что к первому выходу блока сравнения фаз подключен бинарный делитель, вход сброса которого подключен к выходу углового шагового датчика привода изделия, а выход - с одним входом элемента ИЛИ, выход которого подключенк управляющим входам элементов И.4. Устройство по п,1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что для компенсации систематической ошибки углового шагового датчика привода иэделия предусмотрено долговременное запоминающее устройство, выход которого подключен через четвертый цифроаналоговый преобразователь к второму сумматору для регулирующегои корректирующего сигналов, причемдолговременное запоминающее устройство соединено для адресации со счетчиком, счетный вход которого соединенс выходом углового шагового датчикапривода изделия,выход которого соединен с управляющим входом счетчика.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент ФРГ Р 890420,кл. В 23 Г 5/00, опублик. 1963.2. Патент ФРГ 9 2444975,кл. В 23 Г 5/00, опублик. 1975