Самонастраивающаяся система управления поперечной подачей

о 931434 Сов з СовотскмкСоциалистическихРвспубимк ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОНУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(53)М. Кл. В 24 В 49/00 Гооудэротваниый квинтет СССР ио долам иэабрвтеинй н открытий(53) УДК 621 9 .08(088.8) Дата опубликования описания 30, 05 . 82(72) Автор изобретени Бородин 1) заявите( 54) САМОНАСТРАИВАЮЩАЯСЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕН ПОПЕРЕЧНОЙ ПОДАЧЕЙуется20 вариаы СПИД рующеи системе исполь нтур адаптации к ой времени систе й выдачу коррект В указан дискретный циям постоя обеспечиваю 1Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано втехнологии и технике автоматизациипроцессов обработки металлов на шлифовальных станках,Известна самонастраивающаяся система управления поперечной подачейшлифовальных станков, содержащая последовательно соединенные системуСПИД, выход которой через датчикактивного тока, ключевой элемент, блокпамяти и второй ключевой элементсоединен со вторым входом элементасравнения, ко второму входу которогоподключено задающее устройство, входыкоторого и вторые входы ключевых элементов и элемента памяти соединеныс выходами командного устройства,управляющего приводом поперечной подачи. го сигнала, пропорционального постоянной времени системы СПИД, сумми"рующегося с сигналом управлениявмомент. переключения с черновой пода"чи на цистовую, Измерение постояннойвремени производится. косвенным путемна основании пропорциональной зависи мости в установившемся режиме между постоянной времени и мощностью шлифования, а следовательно, и активным током шлифования 11.В такой системе практическиизме" нением от цикла к циклу скорости суппорта поперечной подачи на этапе чистового шлифования по мере изменения постоянной временир системы СПИД То добиваются требуемого качества обработки, но при этом велико время цикла обработки деталей и низка произво дительность процесса,Цель изобретения - повышение производительности процесса обработки за счет повышения динамических свойств системы.3 93143Поставленная цель достигается тем, что командное устройство снабжено прибором активного контроля размеров и прибором контроля врезания шлифовального круга в деталь, а система управления снабжена третьим ключевым элементом, вторым элементом памяти, переключающим устройством, масштабным усилителем, вторым элементом сравнения и дифференцирующим зве. 1 в ном с регулируемой постоянной времени дифференцирования, причем вход последнего соединен с выходом первого элемента сравнения, выход подключен к входу второго элемента сравнения, второй вход которого соединен с выходом первого элемента сравнения, выход второго элемента сравнения соединен с входом привода поперечной подачи, а управляющий вход дифферен-цирующего звена соединен через масштабный усилитель с выходом переключающего устройства, первый вход которого непосредственно, а второй через второй элемент памяти и третий ключевой элемент соединен с выходом второго ключевого элемента, третий и четвертый входы переключающего устройства соединены соответственно с первым выходом прибора контроля врезания шлифовального. круга в деталь и с первым выходом прибора активного контроля размеров, при этом вторые входы второго элемента памяти и третьего ключевого элемента соединены соответственно с вторым выходом прибора контроля врезания шлифоваль". ного круга в деталь и с первым выхо" дом прибора активного контроля размеров, а входы приборов контроля соединены соответственно с выходом дат.- 40 чика активного тока и с вторым выходом системы СПИД.Прибор контроля вреэания шлифовального круга в деталь снабжен дифференцирующим звеном, элементом сравнения, первым и вторым релейными элементами и эадатчиком уровня срабатывания, при. чем вход прибора контроля врезания шлифовального круга в деталь соединен непосредственно и через дифферен- фВ цирующее звено соответственно с первым: и вторым входами элемента сравнения, выход которого через ключевой элемент соединен с входом первого релейного элемента, выход которого является пер"5 вым выходом прибора контроля вреэания шлифовального круга в деталь,первый вход второго релейного элемента 4соединен с входом прибора контроля врезания шлифовального круга в деталь, второй вход соединен с задатциком уровня срабатывания, и выход второго релейного элемента является вторым выходом прибора контроля врезания шлифовального круга в деталь и соединен со вторым входом ключевого элемента.На фиг, 1 изображена блок-схема предлагаемой системы; на Фиг. 2 структурная схема прибора контроля врезания шлифовального круга в де" таль; на фиг, 3 - принципиальная схема элемента памяти; на фиг. 4 - принципиальная схема дифференцирующего звена с регулируемой постоянной времени диФференцирования.; на фиг. 5 временные диаграммы изменений скорости суппорта поперечной подачи Чс и активного тока шлифования 3,1 при из. менениях постоянной времени системы СПИД Т кривая 1 - То,кривая 2 1 То, причем Т 17 То); на Фиг. 6- временные диаграммы изменений сигналов напряжений на выходах основных элементов системы.Самонастраивающаяся система управления поперечной подачей шлифовальных станков (фиг. 1) содержит последовательно соединенные задающее устройство 1 и элемент 2 сравнения, выход которого непосредственно и через дифференцирующее звено 3 соединен с первым и вторым входами элемен. та 4 .сравнения, выход элемента сравнения через привод 5 поперечной подачи соединен с системой СПИД 6, первый выход которой через последовательно соединенные датчики 7 активного тока шлифования, ключевой элемент 8, элемент 9 памяти и ключевой элемент 10 соединен со вторым входом элемента 2 сравнения, а управляющий вход дифференцирующего звена 3 соединен через масштабный усилитель 11 с выходом переключающего устройства 12, первый вход которого непосредствен но,а второй через элемент 13 памяти и ключевой элемент 14 соединены с выхо дом элемента О, третий и четвертый входы соединены соответственно с первым выходом прибора 15 контроля врезания шлифовального круга в деталь и с первым выходом прибора 16 активного контроля размеров, входящими в командное устройство 17, при этом вторые входы ключевых элементов 8, 10 и 14 соединены с первым выходомТ = То.При изменениях режущей способности щлифовального круга изменяетсяпостоянная системы СПИД То . В самонастраивающейся системе измерение постоянной времени То производитсякосвенным путем на основании пропорциональной зависимости в установив"щемся режиме (на этапе чернового шлиФования) между изменениями постоян"ной времени То и мощностью шлифования, а следовательно, и активнымтоком шлифования.Задающее устройство 1 служит для 5 93 прибора 16 активного контроля размеров, второй вход элемента 9 памяти соединен со вторым выходом прибора 16 активного контроля размеров,второй вход элемента 13 памяти соединен со вторым выходом прибора 15 контро-. ля врезания шлифоваяьного круга в деталь, и входы задающего устройства 1 соединенысоответственно с первым и вторым выходами прибора 16 ак. тивного контроля размеров и со вторым выходом прибора 15 контроля врезания шлифовального круга в деталь, а входы прибора 15 контроля врезания шлифовального круга в деталь и прибора 16 активного контроля размеров соединены соответственно с выходом датчика 7 активного тока шлифования и со вторым выходом системы СПИД 6,Прибор 15 контроля врезания шЛифовального круга в деталь (Фиг, 2) состоит из дифференцирующего звена 18, элемента 19 сравнения, ключевого элемента 20, релейных элементов 21 и 22 и задатчика 23 уровня срабатывания. Вход прибора 15 контроля вреэания шлифовального круга в деталь соеди" нен непосредственно и через диферен. цирующее звено 18 соответственно с первым и вторым входами элемента 19 сравнения, выход которого .через ключевой элемент 20 соединен со входои релейного элемента 21, выход которого является первым выходом прибора. 15 контроля врезания шлифовального круга в деталь, первый вход релейного элемента 22 соединен со входом прибора 15 контроля врезания шлифовальнрго круга в деталь, второй вход соеди. нен с задатчиком 23 уровня срабатыва. ния, и выход релейного элемента 22 является вторым выходом прибора 15 контроля врезания щлифовального круга в деталь и соединен со вторым входом ключевого элемента 20.В качестве прибора активного конт. роля размеров можно использовать калибро-пробку или датчик активного контроля, выдающий две команды: переключение с черновой подачи на чистовую и окончание процесса обработки.Элемент 9 (13) памяти (Фиг. 3) представляет собой истоковый повтори" тель на полевом транзисторе 24 с конденсатором 25 на входе и нормально открытом контакте 26, управляемом от прибора 16 активного контроля раз. мерой (для элемента 13 памяти - от прибора 15 контроля врезания щлифо 1434 6 вального кругав деталь) и служащемдля подключения запоминающего конденсатора 25 на разрядное сопротивление.дифференцирующее звено 3 с регулируемой постоянной времени дифференцирования может быть выполнено различными способами на основе известныхдифференцирующих звеньев с постоянными параметрами. Применение полевых 1 о транзисторов в качестве линейно управляемых сопротивлений позволяет.сравнительно просто реализовать дифференцирующее звено с регулируемойпостоянной времени дифференцирования(фиг,. 4).Дифференцирующее звено 3 содержитоперационный усилитель 27, вход которого через конденсатор 28 соединенсо входом дифференцирующего звена 3, 20 в цепи обратной связи операционногоусилителя 27 включен полевой транзистор 29, затвор которого соединен суправляющим входом дифференцирующегозвена 3, а выход операционного усир лителя 27 является выходом дифференцирующего звена 3.В самонастраивающейся системе управления поперечной подачей для компенсации инерционности системы СПИД,т.е, для повышения быстродействиясистемы и, следовательно, сокращения времени обработки детали, сигналуправления диФФеренцируется и суммируется с основным сигналом, причем Ипостоянная времени дифференцированияТ изменяется от цикла к циклу пропор,ционально изменениям постоянной времени системы СПИД Т, таким образом, чтов системе поддерживается соотноше- ние формирования программы изменения ско рости суппорта поперечной подачи сог. ласно этапам цикла (врезание, черновое и чистовое шлифование) по коман93143 7дам от командного устройства 17. На задающее устройство 1 поступают следующие команды: переход с врезной подачи на черновую со второго выхода прибора 15 контроля врезания шлифовального круга в деталь, переход с черновой подачи на чистовую с первого выхода прибора 16 активного контроля размеров и окончание цикла обработки (конец этапа чистового шлифова ния) со второго выхода прибора 16 активного контроля размеров.Самонастраивающаяся система работает следующим образом,В исходном состоянии (между цикла- з ми обработки) ключевые элементы 10 и 14 .разомкнуты, ключевой элемент 8 замкнут, контакты 26 элементов 9 и)13 памяти разомкнуты (отсутствуют сиг" налы на вторых выходах прибора 15 контроля врезания шлифовального круга в деталь и прибора 16 активного контроля размеров).В начале цикла обработки в момент касания щлифовального круга с деталью р срабатывает репейный элемент 21 прибора 15 контроля врезания шлифовального круга в деталь и подключает выход элемента 13 памяти через переключающее устройство 12, масштабный усилитель 11 к управляющему входу дифференцирующего звена 3. При работе с новым шлифовальным кругом после его правки сигнал на выходе элемента 13 памяти отсутствует и постоянная времени диФференцирования звена 3 определяется выбранной рабочей точкой полевого транзистора 29, т,е, напряжением смещения на затворе транзистора. 29, которое выбирается исходя из значений минимальной постоянной вре-. мени То, . В момент достижения актив.О Ф 1 пным током шлифования значения уров" ня срабатывания 3(фиг. 5 б), определяемого задатчиком 23, срабатывает 1репейный элемент 22, своими контактами переключая. задающее устройство 1 с врезной подачи на черновуюОдновременно замыкается контакт 26 элемента 13 памяти, подключая запоминаю в щий конденсатор 25 на разрядное со" противление, и срабатывает ключевой элемент 20, отключая репейный элемент 21 от элемента 19 сравнения, Сигнал на первом выходе прибора 15 койтроля врезания шлифовального круга в деталь отсутствует, тем самым выход элемента 13 памяти отключается от входа масштабного усилителя 11. Сигнал на 8запоминающем конденсаторе 25 элемен 1 та 9 памяти на этапах врезания и чернового шлифования пропорционален сигналу на выходе датчика 7 активного тока шлифования (фиг. 6, кривая ц 9= йе 1).В момент перехода с этапа чернового шлифования на чистовое на первом выходе прибора 16 активного контроля размеров появляется сигнал, осуществляющий переключение задающего устройства 1 с черновой подачи на чистовую, размыкание ключевого элемента 8 и замыкание ключевых элементов 1 О и 14. Одновременно происходит подключение выхода элемента 9 памяти через ключевой элемент 1 О, переключающее устройство 12, масштабный усилитель 11 к управляющему входу дифференцирующего звена 3, Сигнал, пропорциональный изменению постоянной времени системы СПИД То, поступает на управляющий вход дифференцирующего звена 3, изменяя постоянную времени дифференцирования Т для обеспечения равенства Т = То. Контакт 26 элемента 13 памяти размыкается, и на этапе чистового шлифования происходит запоминание сигнала, пропорционального изменениям постоянной времени системы СПИД То, поступающего через ключевой элемент 14 с выхода ключевого элемента 10 (фиг. 6, кривая 01= УР 1 ), В момент окончания цикла обработки управляющий сигнал со второго выхода прибора 16 активного контроля размеров поступает на задающее устройство 1 и на второй вход элемента 9 памяти, контакт 26 которого замыкается, и запоминающий конденсатор 25 разряжается через разрядное сопротивление, Перед началом следующего цикла обработки схема приходит в исходное состояние. В период между циклами на выходе элемента 13 памяти сигнал напряжения практически остается неизменным и пропорционален изменению постоянной времени системы СПИД на этапе чернового шлифования предыдущего цикла (фиг. 6, кривая О 1 з= Ю )В начале следующего цикла обработки сигнал, пропорциональный изменению постоянной времени системы СПИД на предыдущем цикле обработки, с выхода эпемен. та 13 памяти через переключающее устройство 12, масштабный усилитель 11 поступает на управляющий вход дифФеренцирующего звена 3, изменяя тем самым постоянную времени дифференци9314 формула изобретения рования на этапе врезания. Далееработа системы аналогична рассмотрен.ной выше,Самонастраивающаяся система обеспечивает интенсификацию процесса наэтапах врезания и чистового шлифования за счет компенсации инерционности системы СПИД при вариациях постоянной времени То, т.е. повышаютсядинамические свойства системы при 1 ввариациях То в переходных режимах,а следовательно, повышается производительность обработки. Для сравненияна фиг.5 приведены временные диаграм-мы изменений активного тока шлифова"ния для известной системы (фиг. 5 а)и для предлагаемой системы (фиг.56). 261. Самонастраивающаяся системауправления поперечной подацей, например, шлифовальных станков, содер"жащая систему СПИД, выход которой через датчик активного тока, ключевойэлемент, блок памяти и второй,ключе"вой элемент соединен с вторым входомэлемента сравнения, к второму входукоторого подключено задающее устрой"ство, входы которого и вторые входыключевых элементов и элемента памятисоединены с выходами командного уст"ройства, управляющего приводом попе"речной подачи, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повышения производительности, командное устройство снабжено прибором активного конт"роля размеров и прибором контроля .врезания шлифовального круга в деталь, а система управления снабженатретьим ключевым элементом, вторымэлементом памяти, переключающим уст"ройством, масштабным усилителем,вторым элементом сравнения и диффвренцирующим звеном с регулируемойпостоянной времени дифференцирования,причем вход последнего соединен с .выходом первого элемента сравнения,выход подключен к входу второго эле-мента сравнения, второй вход которо 50го соединен с выходом первого элемента сравнения, выход второго элементасравнения соединен с входом приводапоперечной подачи, а управляющийвход дифференцирующего звена соеди 55нен через масштабный усилитель с вы 34 101 ходом переключающего устройства, пертвый вход которого непосредственно,а второй через второй элемент памяти и третий ключевой элемент соединены с выходом второго ключевого элемента, третий и четвертый входы переклюцающего устройства соединенысоответственно с первым выходом прибора контроля вреэания шлифовальногокруга в деталь и с первым выходомприбора активного контроля размеров,при этом вторые входы второго элемента памяти и третьего ключевого элемента соединены соответственно с вторым,выходом прибора контроля врезания шлифовального круга в деталь и спервым выходом прйбора активногоконтроля размеров, а входы прибораконтроля врезания шлифовального кругав деталь и прибора активного контроля размеров соединены соответственнос выходом датчика активного тока ис вторым выходом системы СПИД.2. Система по и. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что прибор контроляврезания шлифовального круга в деталь снабжен дифференцирующим звеном, элементом сравнения, первым ивторым релейным элементами и задатчиком уровня срабатывания, причем входприбора контроля врезания шлифовального круга в деталь соединен непосредственно и через дифференцирующеезвено соответственно с первым и вторым входами элемента сравнения,выход которого через ключевой элементсоединен с входом первого релейногоэлемента, выход которого являетсяпервым выходом прибора контроля врезания шлифовального круга в деталь,первый вход второго релейного элемента соединен с входом прибора контроля врезания шлифовального круга вдеталь, второй вход соединен с эадатчиком уровня срабатывания, и выходвторого релейного элемента являетсявторым выходом прибора контроля врезания шлифовальиого круга в детальи соединен с вторым входом ключевогоэлеме нта .Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Алгоритмизация и автоматизациятехнологических процессов и промышленных установок. Вып. 6, Куйбышев,1975, с 3-11