Устройство программного управления металлорежущими станками

(46).23.09.86, Бвл. В 35 (71) Ульяновское головное специальное конструкторское бвро тяжелых и фрезерных станков и Всесовзный научно"исследовательский, .проектно-конструкторский и технологический институт релестроения(56) Авторское. свидетельство СССР В 826281, кл. С 05, В 19/18, 1979.Авторское свидетельство СССР В 1165671, кл. С 05 В 19/18, 1984. ГОСУДАРСТВЕННЫИ НОМИ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ(54) УСТРОЙСТВО ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОРЕРУ 1)1 ИХИ СТАНКАМИ(57) Изобретение относится к области автоматики, в частности к устройствам для программного управленияметалпорежущими станками. Цель изобретения - повьппение надежности в работе. Устройство содержит главныйпривод и привод подачи, датчик мощности, задатчик мощности, четыре блока сравнения, цифроаналоговый преобразователь, генератор импульсов, триггер, логический блок, блок клвчей,нелинейный и линейный фильтры, ивновь введенные запоминавщее устррйство и определитель минимального сигнала. 3 ил.Изобретение относится к областиавтоматики и, в частности, к устройствам программного управления металлорежущими станками.Цель изобретения - повышение надежности работы устройства и станкав целом.На фиг, 1 приведена функциональная схема устройства, на фиг, 2пример его конкретного исполнения; Оня фиг. 3 - временные диаграммы работы,На фиг. 1-3 и в тексте принятыобозначения: 1, Ц , 11, 111 - электрические сигналы, пропорциональные 5соответственно заданной мощности резания 1 О, мощности главного приводаИ , мощности холостого хода х и текущей мощности резания 1 х 1=1 -М ,11 , 1 х, - сигналы устявок, пропорциональные мощности врезяния И,;и максимально-допустимой мощности резания 11 ххОз 1 з х,хх сигнал текущего управляющего воздействия на привод подачи и максимально-возможноезначение этого сигналя.Индексы при обозначениях остальных сигналов соответствуют номерусоответствующего блокаУстройство содержит главный привод 1, датчик 2 мощности, задатчик3 мощности, первый блок 4 сравнения,привод 5 подачи, второй блок 6 сравнения, генератор 7 импульсов, цифроаналоговый преобразователь 8,35триггер 9, логический блок 1 О, третий 11 и четвертый 12 блоки сравнения, блок 13 ключей, нелинейный 14и линейный 15 фильтры, запоминающееустройство 16 и определитель 17 ми 40нимального сигнала, усилители 18 и19, резисторы 20, емкость 21 обратной связи, стабилитрон 22, регулятор23 подачи, резисторы 24-26, компаратор 27, диод 28, резисторы 29-31,45компаратор 32, диоды 33 и 34, реле35 с контактами 35 35, реле 36 сконтактами 36, 36 , генератор 37импульсов, резистор 38, элемент И 39,счетчик 40, цифроаналоговый цреобразователь 41, резисторы 42-44, комцара 50тор 45, резисторы 46 и 47, диод 48,сумматор 49, резисторы 50-52, компаратор 53, резисторы 54 и 55, реле 56переключающий контакт 57, инвертор58, резисторы 59 и 60 Схемная реализация блоков 4, 11,12, и 13, фильтров 14 и 15, запомипавшего устройства 16 и определитепя 17 приведена ца фиг. 2, Первыйблок 4 срявнеция состоит из сумматора на операционном усилителе 18 ирегулятора ня операционном усилителе 19 с выходцыми резисторами 20,емкостью 21 обратной связи, ограничительным стабилитроном 22. Блоки11 и 12 сравнения состоят из компараторов 27 и 32 с выходными резисторами 24, 25, 26, 29, 30 и 31 и диодом28, Блок 13 ключей состоит из двухреле 35 и 36 со схемой дешифрацииполярности входного сигнала ца диодах 33 и 34.Запоминающее устройство 16 содержит генератор 37 импульсов, элементИ 39 с резистором 38 смещения, счетчик 40, цифроаналоговый преобразователь на операционном усилителе 41с входными резисторами 42, резистором 43 смещения ирезистором 44 обратной связи и компаратор 45 с выходными резисторами 46 и 47 и диодом 48,Определитель 17 минимального сигналя содержит сумматор 49 с выходными резисторами 50 и 51 и резистором52 обратной связи, компаратор 53 свходными резисторами 54 и 55, поляризованное реле 56 с переключающимконтактом 57 и ицвертор 58 с резисторами 59 и 60,Устройство работает следующим образом.До врезяния инструмента в деталь цифроаналоговый преобразователь 8 запомнил значения сигнала 1 про"ХХх порционяльного среднему значению мощности холостого хода главного привода 1, и скомпенсировял его в сумматоре 18 блока 4 (фиг. 1, 2). Ло вразания сигнал обратной связи равен нулю: 1 ,=11 -Ц 1, =-О, Сигналом 1 х, захХо датчика 3 мощности интегральный регулятор 19 блока 4 открыт до уровня ограничения 11 , определяемого порогдм стабилизации стабилитрона 22, При=11 =0 сигналом 1 ячерез сопротивления 25 и 26 (контакты реле 35 при этом замкнуты) компаратор 27 блока 1 открыт до положительного уровня насыщения большего, чем сигнал 1 и, который подается ца вход 3 блока 12, Сигнал 1 х,подается от задатчика 3 мощности через определитель 17, Контакт 36 разомкнут. Вследствие того, что в этот момент 116В обратную связь интегрального регулятора 19 включается разряженная емкость 21, представляющая собой в первый момент закороченный участок электрической цепи, и поэтому выходной сигнал блока 4 И 5(-11)=Из, скачком снижается до нуля И(+,)=0 в момент, времени С; . Одновременно из-за отключения контакта 35, реле 35 в блоке 11 установка Ия , снижается до И 4 , а на входе сумматора 49 в блоке 17 создается дополнительная установка Иъ , вследствиеб ф 50 55 1/И,/, на выходе компаратора 53 по - ложительный уровень и поляризованное реле 56 находится в таком состоянии, что его контакт 57 замкнут в нижнем положении, на выходе инвертора 58 формируется сигнал Сигнал И формируется следующимобразом,Так как контакты реле 35 замкнуты, то на входе 11 элемента И 39 -уровень логического нуля, и на счетный вход 1 счетчика 40 импульсы генератора 37 импульсов не проходят.Уровнем логического нуля на входе11 счетчик 40 установлен в нулевоесостояние, при котором на его прямых выходах - нулевой уровень. Напряжением,смещенияцифроаналоговый преобразователь на операционном усилителе 41 открыт до положительного уровня +И, который больще сигнала задания И, сложенногос максимальио-возможной амплитудойпериодического возмущения с некото-.рым запасом 11.таким образом, сигналом блока 11/+И/) /-И 4 / компаратор 32 блока 12открыт до отрицательного уровня насыщения, при котором включено реле 35,Регулятор на операционном усилителе 19 блока 4 находится при этомв режиме компаратора.При врезании инструмента в деталь, как только сигнал обратной ссвязи +Ии достигнет уровня Ин=/1, /, компаратор 32 также меняетполярность. При этом включаетсяреле 36, отключается реле 35,5О5 20 25 30354045 чего выходное напряжение определителя 17 повытиается до уровня Ип =И,+ц . Таким образом, разрещеннаяо "озона работы интегрального регулятора19 расширяется от ИрНо ИущипПод действием задающего сигнала И 4, интегральный регулятор 19 увеличивает свой сигнал И до тех пор, пока/ среднее значение мощности М=Х -И не станет равным заданному уровню 1Одновременно в момент времени С (фиг 3 о) вследствие раэмыкания контакта 35 реле 35 в запоминающем устройстве 16 элемент И 39 начинает пропускать импульсы от генератора 37 на счетный вход 1 счетчика 40, При появлении уровня логической .единицы . на входе 11 счетчик 40 устанавливается в нулевое состояние, а затем под действием импульсов на счетном входе 1 начинает изменять свое сос- тояние. Цифроаналоговый преобразователь 41 уменьшает свое напряжение (в момент времениИ 6 И +И 4 )о 6В момент времени з выходной сигнал цифроаналогового преобразователя 41 (соответственно, запоминающего устройства 16) становится равным сигналу И 4 нелинейного фильтра 14, сло"женному с некоторой наперед заданной малой величиной 1 б (определяется со" отнощением входных сопротивлений 46 и 47 компаратора 45). Выходное напряжение компаратора 45 изменяет свою полярность с положительной на отрио цательную, диод 48 закрывается и на входе 111 элемента И 39 появляетсяпотенциал логического нуля, Импульсыот генератора 37 на счетный вход 1счетчика 40 не проходят, вследствиечего напряжение Иц запоминается науровне, соответствующем моменту времениРанее, после момента времени1 фна вход 111 блока 12 подавался сигнал не И 4 =И, +Иц , как было в интервал времени с-с, а сигнал Итак как. И 6(+с, )сБ компаратор 53 изменил свою полярность, а поляризованное реле 56 переключило свой контакт 57 (на фиг. 2 в . в верхнее положение).Таким образом, после момента времени С 2 разрененная зона работы интегрального регулятора 19 снижается с уровня ИМ и достигает к моменту времени Т 4 уровня И +И , причем1 О 5 1259 значение 11 и (. ) больше амплитуды6периодического возмущения н сигнале И и на некоторую малую напепед заданную величину (Фиг, 3). Величина И выбирается таким образом, чтобы в квазиустановившемся режиме (при медленнь 1 х изменениях припуска) сигнал обратной связи 1111 был меньше сигнала Ип +Ип (1 ), т.е, ошибка стабилизао "Ьции не превосходила И.Следует заметить, что выдержка времени (интервал времени 1, -) определяется частотой импульсов генератора 37 блока 16, которая выбирается таким образом, чтобы г., было больше времени переходного процесса н любом режиме, При резком нарастании припуска обработки (момент времени й 4 по Фиг. 3 а), как только Ин станет равным значению Ипо+11 п 2 О (момент времени й 5), компаратор 32 блока 12 меняет полярность, включается реле 35, отключается реле 36 и регулятор 19 в блоке 4 переходит в режим компаратора. Так как И(+г. ) 25 Ип , выходное напряжение блока становится ранным нулю 11(+Е)=0 вследствие чего перерегулирование и перегрузки на инструмент и станок Форсированно снижаются. Вследствие ЗО размыкания контакта 36 реле 36 н определителе 17 выходное напряжение Ип.становится равным Им, и поэтомуокомпаратор 32 не изменяет свою по.- лярность до тех пор, пока не устранится перерегулирование (момент времени Сь).Начиная с момента времени й работа блоков 4 и 12, запоминающего устройства 16, определителя 17 и переходный процесс становятся аналогичными рассмотренным в интервал времени , -. Нри этом, если после увеличения припуска увеличилась амплитуда периодических возмущений, 45 разрешенная зона работы интегрального регулятора 19 увеличивается за счет автоматической подстройки уровня И 1Ип5 ОЛля сравнения на Фиг. 35 приведены переходные процессы в известном устройстве, Как видно из Фиг, 3, переходньй процесс при нарастании припуска (интервал времени с -14 по55 Фиг. 35) в известном устройстве имеет большее перерегулирование и боль 211шее время существования перерегулирования, чем н предлагаемом устройстве.Технико-экономическая эффективность изобретения заключается в повышении надежности работы устройства и уменьшении нероятностй выхода из строя инструмента и узлов станка.Формула изобретенияУстройство программного управления металлорежущими станками, содержащее последовательно соединенные привод главного движения, датчик мощности, первый блок сравнения и привод подачи, а также последовательно соединенные генератор импульсов, цифроаналоговый преобразователь, второй блок сравнения и триггер, второй вход которого соединен с выходом ло-. гического блока и с третьим входом цифроаналогового преобразователя, выход триггера подключен к второму входу цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с третьим входом первого блока сравнения, к нторому входу которого подключен выход задатчика мощности, выход датчика мощности соединен с вторым входом второго блока сравнения, содержащее также последовательно соединенные нелинейный Фильтр, третий и четверть 1 й блоки сравнения и блок ключей, первый выход которого подключен к четвертому входу первого блока сравнения, второй выход - к второму входу тре- .тьего блока сравнения, а также линейный фильтр, подключенный входом к второму выходу первого блока сравнения и к входу нелинейного Фильтра, а выходом - к второму входу четвертого блока сравнения, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повьппения надежности в работе, в него введены определитель минимального сигнала и запоминающее устройство, подключенное первым входом к выходу нелинейного Фильтра, вторым входом - к второму выходу блока ключей, первый вход определителя минимального сиг-, нала соединен с выходом задатчика мощности, второй вход - с выходом запо" минающего устройства, третий вход - с третьим выходом блока ключей, а выход - с третьим входом четвертого блока сравнения.1259215 йг э фма. Составитель А,ИсправниковаТехред Л.Олейник Редактор В.Ла рректор А;Обруча аказ 5119/44 исн 1130 одственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная П Тираж 836 НИИПИ Государстве по делам изобрет 35, Москва, Ж,Подного комитета СССРний и открытийРаушская наб., д. 4