Устройство для обучения работе на металлорежущих станках

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик п 982068(61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 09 Я 4 Я 1 (21) 3271102/18-24с присоединением заявкм М(23) Приоритет -Опубликовано 1512,82. Бюллетень йо 46Дата опубликования описания 15, 12. 82 И 1 М. Кл.з С 09 В 19/24 Государствеииий комитет СССР по делам изобретеиий и открытий(54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБУЧЕНИЯ РАБОТЕ НА ИЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКАХ Изобретение относится к трена - жерам для обучения пользования рабочим инструментом и может быть ис польэоваро для обучения навыкам управления металлорежущим станком.Известно устройство, предназначенное для обучения работе на металлорежущих станках и содержащее объект обучения, органы управления, блоки оценки действий и индикации1Недостатком данного устройства является то, что при обучении у учащихся возникает психологическое напряжение, которое снижает активность нх работы, что значительно уменьшает эффективность обучения.Известно также устройство, предназначенное для аналогичных целей и содержащее блоки моделирования, управления, индикации, оценки 2 .Недостатком указанного устройства является отсутствие информации о характере и величине ошибки, допускаемой обучающимся, что снижает наглядность обучения.Наиболее близким к изобретению является устройство, содержащее блок продольного и поперечного перемещения резца, каждый выход которого через блок датчиков перемещения резца и блок моделирования перемещения резца соединен с соответствующими входами блока преобразования и блока моделирования скорости перемещения резца, выходы котОрого через блок имитации сопротивления перемещению резца присоединены к входам блока продольного и поперечного перемещениярезца, блок индикации, к первому ивторому входу которого подключенывыходы блока моделирования перемещения резца, к третьему и четвертомувыходы задатчика проФиля, к пятомувыход датчика времени, к шестому - 15 выход счетчика, соединенного с первым выходом блока преобразования,а также блок определения ошибки,первый и второй входы которого соедененыс соответствующими выходами блокамоделирования перемещения резца,третий и четвертый входы - с вторым итретьим выходом блока преобразования соответственно, а первый и второйвыходы - с седьиюм и восььим входа ми блока индикации соответственно 33Недостатком данного устройстваявляются его малые дидактические возможности, так как обучающийся не может корректировать свои управляющие ЗО воздействия иэ-за отсутствия теку 982068щей информации о их правильности, что ведет к нарушению одного из основных принципов дидактики - принципа сознательности и активности, Так, неправильное воздействие обучающегося на ручку перемещения каретки или ручку 5 перемещения. салазок выявляется толькопо факту нарушения точности управления, индицируемого блоком индикации.В момент же воздействия обучающегося на органы управления станка информация 101 о правильности этих воздействий отсутствует, поэтому обучающийся не может правильно соизмерить свои управляющие воздействия, его действия неуверенны, напряженны,что снижает 15 сознательность и активность его работы.Цель изобретения - расширение дидактических воэможностей устройства.Поставленная цель достигается тем. 20 что н устройство для обучения работе на металлорежущих станках содержащее последовательно включенные блок координатных перемещений рабочего органа, блок датчиков перемещения, блок моделирования перемещения. Рабочего органа, блок моделирования скорости перемещения и блок имитации внешних воздействий, выход которого соединен с первым входом блока координатных перемещений рабочего органа, второй вход которого является входом управляющих воздействий устройства, последовательно соединенные первый функциональный преобразователь, блок определения ошибок и блок индикации, второй и третий входы которого непосредственно подключены к выходам датчика времени и эадатчика форьи перемещений соответственно, а четвертый выход - через счетчик к 40 второму выходу первого функционального преобразователя, выход блока моделирования перемещений рабочего органа соединен с пятым входом блока индикации, входом первого Функцио нального преобразователя и вторым входом блока определения ошибок, введен формирователь сигналов консультативной информации, первый вход которого соединен с выходом блока моделирования скорости перемещения, второй вход - с третьим выходом первого Функционального преобразователя, а выход - с шестым входом блока индикации55При этом формирователь сигналов консультативной информации содержит компаратор и последовательно соединенные делитель напряжения, второй функциональный преобразователь, учел сравнения и ключ, выход которого является выходом Формирователя, а второй вход ключа подсоединен к выходу компаратора, входы компаратора и делителя напряжения являются первым входом формирователя, второй вход 65 узла сравнения является вторым входомформирователя,На фиг. 1 в прямоугольной системекоординат ХОУ изображена векторнаядиаграмма скоростей резца при положении его вершины в точке В профилязаданной Фигуры, где ХОУ, - прямоугольная система координат; П - про"филь заданной фигуры, В - положениевершины резца, .х, у - мгновенныезначения соответственно абсциссы иординаты вершины резца; Чх Ч - расчетные мгновенные скорости перемещения соответственно каретки и сала 1зок, Ч - действительная мгновенная скорость перемещения каретки;,Ч - расчетная мгновенная скоростьперемещения резца, Ч - действительная мгновенная скорость перемещения салазок; у ; действительная мгновенная скорость перемещения резцд,Ы, Ы- углы наклона к оси абсцисссоответственно расчетной и действительной мгновенных скоростей перемещения резца; на Фиг, 2 - изменение вдоль профиля заданной фигуры угланаклона к оси абсцисс мгновеннойскорости перемещения резца, на фиг, 3 структурная схема устройства,Устройство содержит блок 1 координатных перемещений рабочего органа,блок 2 датчиков перемещения, блок 3моделирования перемещения рабочегооргана, функциональный преобразователь 4, блок 5 моделирования скорости перемещения, блок б имитации внешних воздействий, блок 7 индикации,эадатчик 8 формы перемещений, датчик9 времени, счетчик 10, блок 11 определения ошибок, формирователь 12сигналов консультативной информации,Ручка 13 перемещения каретки иручка 14 перемещения салазок входятв состав блока 1.Блок 7 предназначен для выдачиобучаемому информации о профиле заданной фигуры, положения вершины резца относительно профиля заданной фигуры, ошибках, допускаемых обучаемым,продолжительности выполнения обучаеьым упражнения, а также выдачи обучаемому указаний по правильному управления органами станка.Блок 7 может быть представлендвухлучевой электронной трубкой 15 исветовым табло 16, в качестве которых могут быть приняты соответствующие элементы устройства, описанногов прототипе.Преобразователь 4 сигналам, поступающим на его входы с блока 3, вырабатывает сигнал нарушения точностиуправления и для каждого текущегозначения абсциссы вершины резца определяет угол наклона к оси абсциссрасчетной мгновенной скорости переме.щения резца,С первого выхода преобразователя 4 сигнал нарушения точности управления поступает на счетчик 10, с второго и третьего выходов преобразователя 4 сигналы, пропорциональные расчетным значениям координат вершины резца, поступают на третий и четвертый входы блока 11 соответст. венно, а с четвертого выхода преобразователя 4 сигнал, пропорциональный углу наклона к оси абсцисс расчетной мгновенной скорости перемещения резца, поступает на третий вход формирователя 12.Преобразователь 4 состоит иэ Функциональных пресбраэователей 17 и 18 и последовательно соединенных между собой функционального преобразователя 19 и узла 20 сравнения, Назначение функциональных преобразователей 17 .и 19 и узла 20 сравнения аналогично соответствующим устройствам, используемым в прототипе. Функциональный . преобразователь 18 по сигналам, поступающим на его вход с выхода блока3, определяет для каждого текущего значения абсциссы вершины резца угол наклона к оси абсцисс расчетноймгновенной скорости перемещения резцафиг. 2). В качестве функционального преобразователя 18 может быть принят функциональный преобразователь, используемый в прототипе.Формирователь 12 состоит из делителя 21 напряжения, первый и второй входы которого соединены с соот. зетствующими выходами блока 5, а выход - с входом функционального преобразователя 22, выход которого соединен с первым входом узла 23 сравнения, второй вход которого соединен с четвертым выходом преобразователя 4, а выход - с первым входом ключа24, выход которого соединен с девятымвходом блока 7 индикации, а второйвход - с выходом компаратора 25, двавхода которого соединены с соответствуюшими выходами блока 5 моделирования скорости перемещения резца.Делитель 21 по сигналам, поступающим на его входы с соответствующих выходов блока 5 и пропорциональным действительным скоростям перемещения соответственно каретки Ч и салазок Ч , для каждого текущего значения абсциссы вершины резца определяют тангенс угла наклона к оси абсцисс действительной мгновенной скорости перемещения резца.Функциональный преобразователь 22 по сигналу, поступающему на его вход с делителя 21 и пропорциональному тангенсу угла наклона к оси абсцисс действительной мгновенной скорости перемещения резца, определяет угол наклона к оси абсцисс действительной мгновенной скорости перемещения резца. Узел 23 сравнения предназначендля сравнения сигнала, поступающегона его первый вход с функционального преобразователя 22 и пропорционального углу наклона коси абсциссрасчетной мгновенной скорости перемещения резца, с сигналом, поступающим на его второй вход с функционального преобразователя 18, входящего всостав преобразователя 4 и пропор 10 циональным углу наклона к оси абсциссдействительной мгновенной скоростиперемещения резца. В случае неравенст-ва угла наклона к оси абсцисс расчетной.мгновенной скорости перемещения рез 15 ца углу наклона к оси абсцисс действительной мгновенной скорости перемещения резца узел 23 выдает сигналрассогласования на первый вход ключа 24.Компаратор 25 по сигналам, поступающим на его входы с соответствующихвыходов блока 5 и пропорциональнымдействительным скоростям перемещениякаретки Ч и салазок ч соответственно, выявляет наибольшую из этихскоростей.Ключ 24 по сигналам, поступающимна его первый вход с выхода узла 23,на второй вход - с выхода компаратора 25, вырабатывает на своем выходесигнал, несущий в себе информациюо необходимости корректировки обучающимся своих управляющих воздействий,Устройство работает следующимобразом.При включенном питании на экране трубки 15, входящей в состав блока40 7, формируется изображение пРофиляплоской фигуры, заданной формы и светлого пятна, положение которого соответствует положению вершины резца относительно профиля Фигуры. Формирование изображения профиля заданной фигуры и светлого пятна впредлагаемом устройстве происходитаналогично формированию этих иэображений в устройстве, принятому в качестве прототипа,Располагают в прямоугольной системе координат ХОУ (фиг. 1 ) профиль заданной фигуры и вершину резца так, чтобы перемещение кареткисоответствовало перемещению вершинырезца вдоль оси Х, а перемещениесалазок - перемещению вершины резцавдоль оси у.При воздействии обучающегося наручку 13 и ручку 14 напряжения навыходах блока 2 изменяются пропорционально углу поворота ручки 13 перемещения каретки и углу поворотаручки 14 перемещения салазок соответственно. Напряжения с блока 2 пос-,тупают на входы блока 3, где преоб 982068разуются в напряжения, величина которых пропорциональна величине перемещения каретки и величине перемещения салазок соответственно, а сталобыть текущим значением абсциссы и ординаты вершины резца. Преобразователь 4 сигналы перемещения резцапреобразует в сигналы с нарушениемточности управления, которые передает через счетчик 10 и блок 11 натабло 16, входящее в состав блока 7. 1 ОПусть в рассматриваемый моментвремени вершина резца находится вточке В профиля заданной фигурыфиг, 1 ). Этой точке вершины резцасоответствует определенный угол наклона К оси абсцисс расчетной мгновенной скорости перемещения резца а.Так как расчетная мгновенная скоростьперемещения резца Ы является геометрической суммой расчетных скоростейперемещения каретки Чх и салазок Чпоэтому углу наклона к оси абсциссрасчетной мгновенной скорости перемещения резца с 6 соответствует определенное соотношение между расчетными мгновенными скоростями перемещения каретки Ч и салазок ЧПусть также в рассматриваемый1 момент времени от управляющих воздействий обучающегося на органыстанка действительная мгновенная 30,скорость перемещения кареткиЧравна расчетному значению этой ско"рости Ч, а действительная мгновеннаяскорость перемещения салазок Ч больше расчетного значения этой скоростиЧ ; отсюда действительная мгновенная скорость перемещения резца Чбольше расчетного значения этой скорости Ч, и поэтому угол наклона коси абсцисс действительной мгновенной 40.ше угла наклона к оси абсцисс расчет-ной мгновенной скорости перемещениярезца ЫПродолжение выполнения упражнения 45при данных управляющих воздействияхобучающегося на органы станка приводит к отклонению вверх по ординатевершины резца от профиля заданной фигуры, т.е. к нарушению точности вы Ополнения управления, так как уголнаклона к оси абсцисс, действительноймгновенной скорости перемещения резцабольше угла наклона коси абсцисс расчетной мгновенной скорости перемещения резца,Для устранения неправильных управляющих воздействий обучающегося наорганы станка, т.едля предотвращения нарушения точности управленияобучающемуся выдается указанная науменьшение скорости перемещения салазок.Выдача обучающемуся указаний,сигнализирующих о его неправильныхв данный момент времени управляющих 65 воздействиях и показывающих пути их исправления, является одним из основных методических требований, предъявляеьых к тренажеру.функциональный преобразователь 18 по сигналам, поступающим на его вход с выхода блока 3 для мгновенного значения абсциссы вершин резца х определяет угол наклона к оси абсцисс расчетной мгновенной скорости перемещения резца И , Делитель 21 по сигналам, поступающим на его входы с соответствующих выходов блока 5 и пропорциональным действительным скоростям перемещения соответственно. каретки х и салазок Ч , для мгновенного значения абсциссы вершины резца х определяет тангенс угла наклона к оси абсцисс действительной мгновенной скорости перемещения резца, функциональный преобразователь 22 по сигналу, поступающему на его вход с делителя 21 и пропорционального тангенсу угла наклона к оси абсцисс действительной мгновенной скорости перемещения резца, определяет угол наклона к оси абсцисс действительной мгновенной скорости перемещения резца Ы . Узел 23 сравнения сигнал, по-. ступающий на его первый вход с функционального преобразователя 22 и пропорциональный углу наклона к оси абсцисс действительной мгновенной ско 1 рости перемещения резца, сравнивает, с сигналом, поступающим на его вто,рой вход с функционального преобразователя 18 и пропорциональным углу наклона к оси абсцисс расчетной мгновенной скорости перемещения резца. Так как в рассматриваемом примере угол наклона к оси абсцисс действительной скорости перемещения резца больше угла наклона к оси абсцисс расчетной мгновенной скорости перемещения резца, то узел 23 сравнения выдает сигнал этого рассогласования на первый вход ключа 24. Одновременно с этим компаратор 25 по сигналам, поступающим на его входы с соответствующих выходов блока 5 про порциональным действительным значениям скоростей перемещения каретки Ч и салазок Ч, соответственно, выявляет наибольшую из этих двух скоростей - действительную скорость перемещения салазок Ч 1 и в соответствии с этим выдает сигнал на второй вход ключа 24. Ключ 24 по сигналам, поступающим на его первый вход с выхода узла 23 сравнения и на второй вход с выхода компаратора 25, вырабатывает на своем выходе сигнал, несущий в себе информацию.о необходимости уменьшения обучающимся скорости перемещения салазок. Этот сигнал с выхода ключа 24 поступает на вход табло 16, в результате чего,на нем индицируется указание о необходимости уменьшения обучающимсяскорости перемещения салазок,Следуя этим указаниям, обучающийся уменьшает скорость перемещениясалазок до исчезновения этого указания на табло 16В момент равенства 5,действительной скорости перемещениясалазок ее расчетному значению уголнаклона коси абсцисс действительноймгновенной скорости перемещениярезца равен углу наклона к оси абсцисс 10расчетной мгновенной скорости перемещения разца с . Это равенство приводит к исчезновению сигнала на выходе узла 23 сравнения, вследствиичего закрывается ключ 24 и исчезаетиндицируемое табло 16 указание -подсказка по управлению органамистанка.Таким образом, своевременное ука зание обучающемуся о его неправильных в данный момент времени управляющих воздействиях и о пути их исправления позволяет обучающемусяправильно соизмерить свои воздействия по управлению станком и темсамым избежать нарушения точности управления станком.Аналогично работает устройствопри превышении скорости перемещениякаретки ее расчетного значения,Использование предлагаемого тренажера позволяет приобрести навыкиуправления металлорежущим станкомзначительно быстрее и более высокогокачества.35Формула изобретения1. Устройство для обучения работена металлорежущих станках, содержащее последовательно включенные блоккоординатных перемещений рабочего ор гана, блок датчиков перемещения,блок моделирования перемещения рабочего органа, блок моделированияскорости перемещения и блок имитации внешних воздействий, вы, ход которого соединен с первым входом блока координатных перемещенийрабочего органа, второй вход которогоявляется входом управляющих воздействий устройства, последовательно соединенные первый функциональный преобразователь, блок определения ошибоки блок индикации, второй и третий входы которого непосредственно подключены к выходам датчика времени и задатчика формы перемещений соответственно, а четвертый выход - черезсчетчик к второму выходу первогоФункционального преобразователя, выход блока моделирования перемещенийрабочего органа соединен с пятым входом блока индикации, входом первогоФункционального преобразователя ивторым входом блока определения ошибок, о-т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью расширения дидактических возможностей устройства, оно содержит формирователь сигналов консультативной информации, первый входкоторого соединен с выходом блокамоделирования скорости перемещения,второй вход - с третьим выходом первого функционального преобразователя,а выход - с шестым входом блока индикации.2. Устройство по п. 1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что в нем формирователь сигналов консультативнойинформации содержит компаратор и последовательно соединенные делительнапряжения, второй функциональныйпреобразователь, узел сравнения иключ, выход которого является выходомформирователя, а второй вход ключаподсоединен к выходу компаратора,входы компаратора и делителя напряжения являются первым входом формирователя, второй вход узла сравненияявляется вторым входом формирователя.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2804796/28-12,кл, 6 09 В 19/24, 1979,2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2806085/28-12,кл. 0 09 В 19/24, 1979.3. Авторское свидетелЬство СССРпо заявке Р 2952533/28-12,кл. 6 09 В 19/24, 1980 (прототип ).982068 Составитель Л.Карловктор Е.Лазуренко Техред И.Гайду Король Коррек одписное ак д. 4/5 П "Патент", г. Ужгород, ул. Проект лиал 9719/72 ВНИИПИ Гос по делам 113035; МоекТираж.472арственного кзобретений иЖ, Раушс митета ткрыти ая наб