Устройство для управления позиционированием шпинделя станка

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветсиинСоцкалкстическкаРеспублик и 931377(22) Заявлено 14.11. 80 (21) 3004013/25-08 В 23 О, 15/ОО с присоединением заявкитавударствнный камнтет СССР(23) Приоритет Опубликовано 30.05,82. Бюллетень20Дата опубликования описания 30.05.82 ао делам нзобретеннй н атнритнй(72) Авторы изобретения Н. Фе в, Г.В, Гусев, И Бризино ного 3 ульскии ордена Трудового Крас олитехницеский институт и Тулзавод им, В.и. Рябиков) Заявители шин к СТРОИСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПОЗИЦИОНИРОВАНИ ШПИНДЕЛЯ СТАНКА(5 Изобрет относится к маши ст спользов я оч я - повышениеания и надежно ель изобретени и позициониров ты. оставленная цель до блок Формирования с набжен нуль-орган и неинвертирующи а блок управленияно а стигается нала дов м, инверти компарато рота срующимрами,ем роению и может быть и ано на различных станках с вращающимс инструментальным шпинделем.Известно устройство для позиционирования шпинделя в заданном углово положении, содержащее тахогенератор, датчик углового положения шпинделя, блок формирования сигнала доворота с задатчиком, тормоз и привод шпинде ля, исполнительные элементы и блок управления со счетчиком импульсов ЯНедостатком такого устройства является неточность позиционирования за счет применения контактных элемен тов. ментами И и тремя триггерами, причемвход нуль-органа и первые входы ком"параторов подсоединены к выходу тахогенератора, а на вторые подаются напряжения с задатчика, выход датчикауглового положения шпинделя подклю"цен к первому входу первого элементаИ, выходы первого и второго компараторов подключены к первым входамвторого и третьего элементов И, вторые входы элементов И подключены квыходу первого триггера, выход нуль"органа подключен ко второму входусчетчика импульсов и первым входампервого и второго триггеров, выходпервого элемента И соединен со вторым входом второго триггера, выходсчетчика импульсов соединен со вторыми входами первого и третьего триггеров, выход третьего триггера черезисполнительный элемент соединен сприводом шпинделя, а второго - стормозом, первый, третий и четвертыйвходы третьего триггера соединены931377 соответственно с выходами третьегоэлемента И, второго элемента И, второго триггера.На фиг. 1 показана функциональная блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - датчик угловогоположения шпинделя, продольный раз,. рез; на фиг. 3 - разрез А-А нафиг. 2,Устройство содержит тахогенера- щтор 1 и датчик 2 углового положенияшпинделя, кинематически связанныесо шпинделем станка, блок 3 выбораражима доворота, в который входитнуль-орган 4, неинвертирующий компаратор 5 и инвертирующий компара-.тор 6, и задатчик 7 напряжения срабатывания, блок 8 управления, в который входит счетчик 9 импульсов, первый элемент И 10, второй элементИ 11, третий элемент И 12, первыйтриггер 13, второй триггер 14 и третий триггер 15, исполнительный элемент 16, исполнительный элементпривод 18 шпинделя и тормоз 19 шпинделя.Датчик 2 углового положения шпинделя состоит из переставного командного диска 20 со сквозной щелью и шторками 21, обеспецивающими регулировку ширины щели и ее углового йоложения, закрепленного с помощью гаек 22на оправке 23, ввинченной в резьбовой конец инструментального шпинделя 24 и закрепленной гайкой 25, а также осветителя 26 и Фотоэлемента 27,35причем щель командного диска 20, осветитель 26 и фотоэлемент 27 строгоориентированы относительно угловогоположения позиционирования инстру 40ментального шпинделя 24.Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии счетчик 9импульсов, триггеры 13,14 и 15 бло 45ка 8 управления находятся в нулевомсостоянии и сигнал сброса, сформированный. триггером 14, снят со входатриггера 15, чем разрешает его работу, С приходом на вход 28 блока 8управления сигнала начала обработки триггер 15; выход которого является одновременно первым выходом блока 8 управления, устанавливается вединичное состояние, включая черезэлектронное усилительное звено (непоказано) и исполнительный элемент116, например тиристорный пускатель,электродвигатель привода 18 шпинделя, который начинает цикл рабочеговращения инструментального шпинделястанка. При этом на выходе тахогенератора 1; кинематически связанногосо шпинделем станка, возникает напряжение, отличное от нуля, которое,увеличиваясь, последовательно достигает, значений напряжений срабатывания О неинвертирующего компаратора 5 и О инвертирующего компаратора 6.и, поступая на вход блока 3 выбора режима работы привода шпинделя при довороте, устанавливает инвер-.тирующий компаратор 6 в нулевое состояние, а неинвертирующий компаратор 5 и нуль-орган 4 - в единичное состояние, разрешая работу счетчику9 импульсов и триггерам 13 и 14,В процессе обработки детали датчик 2 углового положения шпинделя вырабатывает информационные импульсы, число которых прямо пропорционально числу оборотов инструментального шпинделя, поступающие на счетчик 9 импульсов, который записываетих и при совершении шпинделем станказаданного количества оборотов формирует сигнал окончания цикла обработки, устанавливая одновременнотриггер 15 в нулевое состояние, темсамым отключая через исполнительныйэлемент 16 привод 18 шпинделя, атриггер 13 - в единичное состояние,разрешая работу элементов И 10, 11и 12 и осуществление доворота инструментального шпинделя 24, В результате инерционного выбега инструментального шпинделя, после отключенияпривода 18 шпинделя, совершавшегоцикл рабочего вращения, напряжениена выходе тахогенератора 1, умень" шаясь, достигает значения напряженийсрабатывания О,1 и О, устанавливаяинвертирующий компаратор 6 в единицное состояние и неинвертирующий компаратор 5 в нулевое. При этом элемент И 12 не изменяет предыдущего состояния триггера 15, в то время как изменение единичного состояния на выходе элемента И 11 на нулевое состояние приводит к установке триггера 15 в единичное состояние и включению через исполнительный элемент 16 привода 18 шпинделя, который начинает цикл доворота инструментального шпинделя станка.Поскольку работа привода 18 шпинделя вызывает увепицение напряжения на выходе тахогенератора 1, то при5 9313 последовательном достижении им зна.чений напряжений срабатывания О и 02 неинвертирующий компаратор 5 устанавливается в единичное состояние, а инвертирующий компаратор 6- в нулевое,. При этом элемент И 11 не изменяет предыдущего состояния триггера 15, а изменение единичного состояния на выходе элемента И 12 на нулевое состояние приводит к уста новке триггера 15 в нулевое состояние и отключению через исполнительный элемент 16 привода 18 шпинделя, В результате инерционного выбега инструментального шпинделя 24 после от кпюцения привода 18 шпинделя, совершающего доворот, напряжение на выходе тахогенератора 1, уменьшаясь, достигает значений напряжений срабаты- ваниЯ ОЛ и 0, Устанавливал в еДи ничное состояние через неинвертирующий компаратор 5 и элемент И 11 триггер 15, который через исполнительныц элемент 16 вновь включает привод 18 шпинделя. 25 Информационные импульсы, необхо" димые для работы устройства, вырабатываются датчиком 2 углового поло- жени шпинделя в Функции числа оборотов шпинделя и его углового положения при вращении оправки 23, жестко закрепленной в резьбовом конце инструментального шпинделя 24, на который установлен переставной командный диск 20, сквозная щель которого проходит между расположенными на одной прямой осветителем 26 и Фотоэлементом 27, включенным во входную цепь Формирователя, например триггера Яиитта. Причем длительность этих импульсов, необходимая для устойчивого срабатывания электронных элементов устройства, и угловое положение сквозной щели могут легко регулироваться с помощью установленных поворотно в прорези командного диска 20 и шторок 21, образующих щель требуемой ширины, строго ориентированную совместно с осветителем 26 и Фотоэлементом 27 относительно углового положения позиционирования инструментального шпинделя 24, Частота, с которой коммутируется двигатель привода шпинделя 18 и скорость его врацения при довороте определяются регулируемыми значениями напряжений срабатывания . О инвертирующего компаратора 6 и 0 неинвертирующего компаратора 5, которые задаются из условия максимально допустимого числа включений в единицу времени для электродвигателя привода 18 шпинделя и исполнительного элемента 6, и момента, развиваемого тормозом 19 шпинделя, достаточного для . Фиксированного позиционирования инструментального шпинделя 24 при выбранной для доворота скорости вращения привода 18 шпинделя. Таким образом осуществляется цикл доворота инструментального шпинделя станка до совершения им одного полного оборота после окончания обра ботки детали. В момент подхода инструментального шпинделя к положению позиционирования датчик 2 углового положения шпинделя формирует информационный импульс, соответствующий обо роту инструментального шпинделя при его довороте, который устанавливает элемент И 10 в единичное состояние, подготавливая триггер 14 к .срабатыванию. При достижении инструменталь ным шпинделем заданного углового положения позиционирования на выходе датчика 2 углового положения шпинделя Формируется спад информационного импульса, что приводит к изменению единичного состояния на выходе элемента И 10 на нулевое и установке в единичное состояние триггера 14, который одновременно через электронное усилительное звено (не показано) и исполнительный элемент 17, например тиристорный ключ, включает тормоз 19 шпинделя, выполненный, например, в виде быстродействующей электромаг- нитнОЙ тОРмОзнОЙ муфты, Установлен 55 ной на одном из валов привода шпин" деля, и подает сигнал сброса на вход триггера 15, устанавливая его в нулевое состояние и запрещая его работу,77 6Таким образом, происходит процесс торможения и остановка инструментального шпинделя в заданном угловомположении позиционирования. При этомнапряжение на выходе тахогенератора1, уменьшаясь, достигает нулевогоуровня и нуль-орган 4, устанавливаясьв нулевое состояние, приводит счетчик9 импульсов и триггеры 13 и 14 в исходное состояние и запрещает их работу. Одновременно сигнал сброса,сформированный триггером 14, снимается со входа триггера 15, тем самымразрешая новый цикл работы устройст"ва,93137 Формула изобретения 7Таким образом, использование предлагаемого устройства позволяет повысить точность углового позиционирования инструментального шпинделя и стабилизировать надежность его работыза счет автоматического управления работой станка и доворотом его инст" рументального шпинделя.Возможность повышения точности и надежности углового позиционирования ф инструментального шпинделя обусловливает эФФективность использования зубоФрезерных станков, работающих резцовыми головками, например одновитковыми, и оснащенных предлагаемым 1 устройством для управления позиционированием шпинделя станка. устройство для управления позиционированием шпинделя станка, содержащее тахогенератор, датчик углового положения шпинделя, блок Формирова- И ния сигнала доворота с задатчиком, тормоз и привод шпинделя, исполнительные элементы и блок управления со счетчиком импульсов, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью зе повышения точности позиционирования и надежности работы, блок Формирования сигнала доворота снабжен нуль- органом, инвертирующим и неинвертирующим компараторами, а блок управления - тремя элементами И и тремятриггерами, причем вход нуль-органаи первые входы компараторов подсоединены к выходу тахогенератора, а навторые подаются напряжения с задатчика, выход датчика углового положения шпинделя подключен к первому вхо.ду первого элемента И, выходы первого и второго компараторов подключены к первым входам второго и третьего элементов И,вторые входы элементов И подключены к выходу первоготриггера, выход нуль-органа подклю"чен к второму входу счетчика импульсов и первым входам первого и второго триггеров, выход первого элемента И соединен с вторым входом второго триггера, выход счетчика импульсов соединен с вторыми входами первого и третьего триггеров, выходтретьего триггера через исполнительный элемент соединен с приводом шпинделя, а второго - с тормозом, первый,третий и четвертый входы третьеготригГера соединены соответственно свыходами третьего элемента И, второго элемента И, второго триггера. Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР по заявке М 2988910,кл . В 23 0 5/20,1980ЭЗ 1377 оставитель В ехРед М. Теп ганс орректор А, Ференц. едактор Н. Безродн аказ 3610/13 е 4/ Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная Тираж 748НИИПИ Государственного по делам изобретений35, Москва, И, Рауш Подпискомитета ССи открытийкая наб., д