Устройство для управления шлифовальным станком

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ШЖФОВАЛЬНЫМ СТАНКОМ, содержащее первый, второй и третий пороговые элементы, преобразователь сил резания , блок задания скорости, датчик измерения припуска, выходом подключенный к входам первого и второго пороговых элементов, выход датчика мощности привода подачи через последовательно соединенные преобразователь сил резания и третий пороговый элемент связан с первым входом блока задания скорости , выход которого подключен к первому выходу устройства, а второй вход - к выходу первого порогового элемента, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, в него введены блок деления, первый блок вычитания, блок умножения, узел выделения разности сигнала. состоящий из входного и первого выходного преобразователей аналогового сигнала в дискретный, второго блока вычитания, первого элемента задержки, и узел выделе 1ия наибольшей разности сигнала, содержащий второй выходной преобразователь, третий блок вычитания, второй элемент задержки и пиковый детектор, первый вход которого подключен к выходу преобразователя сил резания и к вычитаемому входу третьего блока вычитания, вход уменьшаемого которого соединен с выходом пикового детектора, выход третьего блока вычитания подключен к первому входу (Л второго выходного преобразователя аналогового сигнала в дискретный выход которого соединен с входом делителя блока деления, второй вход второго выходного преобразователя аналогового сигнала в дискретный и вход второго элемента задершси 00 подключены к выходу блока задания ю скорости, выход второго элемента ни. задержки соединен с вторым вхосо дом пикового детектора, первый вход входного преобразователя аналогового сигнала в дискретный подключен к выходу датчика измерения припуска и к вычитаемому входу второго блока вычитания, вход уменьшаемого которого соединен с выходом входного преобразователя аналогового сигнала в дискретный, выход второго блока вычитания подключен к первому входу первого выходного преобразователя аналогового сигнала в . дискретный, выход которого соединен с первым входом блока з ножения.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

r10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3727129/24-24 (22) 01. 02. 84 (46) 30. 09. 85, Бюл. № 36 (72) В.Я.Гореликов (71) Куйбышевский институт инженеров железнодорожного транспорта (53} 621,503.55(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1053067, кл. G 05 В 19/33, 1981.

Бахтияров Г.Д.,Малинин В.В.

Школин В.П. Аналого-цифровые преобразователи, Под ред.Г.Д.Бахтиярова, М., "Советское радио", 1980, с. 122-154.

Хорович П., Хилл У. Искусство схемотехники. Пер.с. англ.М., "Мир", 1983 т, f с. 397-398. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ШЛИФОВАЛЬНЫМ СТАНКОМ, содержащее первый, второй и третий пороговые элементы, преобразователь сил резания, блок задания скорости, датчик измерения припуска, выходом подключенный к входам первого и второго пороговых элементов, выход . датчика мощности привода подачи через последовательно соединенные преобразователь сил резания и третий пороговый элемент связан с первым входом блока задания скорости, выход которого подключен к первому выходу устройства, а второй вход — к выходу первого порогового элемента, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, в него введены блок деления, первый блок вычитания, блок умножения, узел выделения разности сигнала, „„Я0„„1182491 (st)g G 05 В 19/33 В 24 В 51 00 состоящий из входного и первсыо выходного преобразователей аналогового сигнала в дискретный, второго блока вычитания, первого элемента задержки, и узел выделе ния наибольшей разности сигнала, содержащий второй выходной преобразователь, третий блок вычитания, второй элемент задержки и пиковый детектор, первый вход которого подключен к выходу преобразователя сил резания и к вычитаемому входу третьего блока вычитания, вход уменьшаемого которого соединен с выходом пикового детектора, выход третьего блока вычитания подключен к первому входу второго выходного преобразователя аналогового сигнала в дискретный, выход которого соединен с входом делителя блока деления, второй вход второго выходного преобразователя аналогового сигнала в дискретный и вход второго элемента задержки подключены к выходу блока задания скорости, выход второго элемента задержки соединен с вторым входом пикового детектора, первый вход входного преобразователя аналогового сигнала в дискретный подключен к выходу датчика измерения припуска и к вычитаемому входу второго блока вычитания, вход уменьшаемого которого соединен с выходом входного преобразователя аналогового сигнала в дискретный, выход второго блока вычитания подключен к первому входу первого выходного преобразователя аналогового сигнала в, дискретный, выход которого соединен с первым входом блока умножения, 11 второй вход первого выходного преобразователя аналогового сигнала в дискретный и вход первого элемента задержки подключены к выходу блока задания скорости, выход первого элемента задержки соединен с вторым входом входного преобразователя аналогового сигнала в дискретный, вычитаемый вход первого блока вычитания подключен к выходу преобразователя сил резания, вход уменьшаемого соединен с вторым входом устройства и с источником сигнала

82491 задания мощности сил резания в момент окончания обработки, а выход первого блока вычитания через блок деления соединен с вторым входом блока умножения, выход которого соединен с вторым входом первого порогового элемента, третий вход блока задания скорости подключен к входу устройства и управляющему входу преобразователя сил резания, выход второго порогового элемента подключен к второму выходу устройства.

15

25

35!

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для автоматического управления подачей шлифовального станка.

Цель изобретения — повышение быстродействия работы устройства.

На фиг. 1 представлена схема уст- ройства; на фиг. 2 — диаграмма цикла обработки одной детали; на фиг. 3 — узел вьщеления наибольшей разности сигнала; на фиг. 4— узел выделения разности сигнала; на фиг. 5 — преобразователь сил резания;на фиг. 6 — временные диаграммы работы преобразователя сил резания; на фиг. 7 — временные диаграммы работы узла выделения наибольшей разности сигнала; на фиг. 8 схема ячейки выборки-хранения; на фиг. 9 — временная диаграмма ее работы на фиг. 10 - схема блока вычитания.

Устройство для управления шлифовальным станком содержит датчик

1 измерения припуска, подключенный к пороговым элементам 2 и 3, преобразователь 4 сил резания, подключенный к выходу датчика 5 мощности привода подачи. Выход преобразователя 4 подключен на входы третьего порогового элемента 6, узла 7 выделения наибольшей разности сигнала и первого блока 8 вычитания.

На входы второго 3 и третьего

6 пороговых элементов поступают также сигналы с задатчика опорных уровней (не показан) . Выход датчика

1 измерения припуска соединен с входом узла 9 вьщеления разности сигнала. Выходы пороговых элементов 2 и 6 и вход устройства подключены к входам блока 10 задания скорости, выход которого соединен с выходом устройства и с управляющими входами узлов 7 и 9. Выход узла 9 соединен с входом блока 11 умножения. Выход блока 11 умножения соединен с вторым входом порогового элемента 2-. Выход узла 7 выделения наибольшей разности сигнала соединен с входом делителя дополнительного блока 12 деления, вход делимого которого соединен с выходом первого блока 8 вычитания. Выход блока 12 подключен к второму входу блока 11 умножения.

Узел 7 выделения наибольшей разности сигнала (фиг. 3) содержит пиковый детектор 13, второй выходной преобразователь 14 аналогового. сигнала в дискретный, третий блок

15 вычитания и второй элемент 16 задержки.

Узел 9 вьщеления разности сигнала (фиг. 4) содержит входной 17 и первый выходной 18 преобразователи аналогового сигнала в дискретный второй блок 19 вычитания и пер-: вый элемент 20 задержки, Преобразователь 4 (фиг. 5) содержит преобразователь 21 аналогового сигнала в дискретный и блок 22 вычитания.

1182491 тывает третий пороговый элемент

6, по сигналу которого блок 10 задания скорости формирует импульсы, период которых 7 7, соответствует черновой подаче.

На участке черновой подачи средний уровень мощности сил резания поддерживается постоянным за счет того, что идет обработка выровненной

10 детали, а период черновой подачи 72 также постоянный. При этом мгновенная мощность колеблется между максимальным Р и минимальным Р„,<

Ф и значениями (в течение действия им15 пульса „ мощность растет от Р „;„ до Р„,, а в течение паузы, почти равной по длительности периоду 7 падает от P „до Р,„), т. е. из щх П1 И меняется на величину Л Р .=Р -P °тих вах аЬ, > которая измеряется с помощью узла 7.

Выцеление сигнала P происходит хах следующим образом. В момент поступления очередного импульса на управ2S ляющий вход узла 7 с выхода блока

10 задания скорости мощность сил резания равна Р;„. На информационный вход преобразователя 14 аналогового сигнала в дискретный поступает сигнал с выхода третьего блока 15 вычитания. На вход "+" третьего блока

15 вычитания поступает сигнал с выхода пикового детектора 13, равный максимальному значению мощнос35 ти сил резания за предыдущий период

Рвах (2) °

Принцип работы узла 7 пояснен с помощью временных диаграмм, изображенных на фиг. 7.

При черновой подаче на управляющий вход узла 7 (на элемент 16 задержки и управляющий вход второго выходного преобразователя 14 анаУстройство работает следующим образом.

При подводе шлифовального круга к детали со станка на вход устройства поступает сигнал. В преобразователе 4 осуществляется запись мощности холостого хода Р„„привода подачи. Сигнал о текущей мощности

Pr привода подачи поступает в преобразователь 4 с выхода датчика 5, по величине равный текущей мощности привода подачи P . При подводе шлифовального круга на управляющий вход преобразователя 21 поступает сигнал с входа устройства, с помощью которого в преобразователе 21 осуществляется запись ее входного сигнала Р . Поскольку при этом мощность привода подачи P равна мощt ности холостого хода Р„„(обработки при подводе нет), то величина Р „ и записывается в преобразователь 21 аналогового сигнала в дискретный (так в преобразователе 4 осуществляется запись мощности холостого хода). Сигналы Р„ и Р„„поступают на входы четвертого блока 22 вычитания, выходной сигнал которого (он является и выходным сигналом преобразователя 4) равен нулю. Когда круг подведен к детали, сигнал с входа устройства снимается и на выходе преобразователя 21 поддерживается постоянный уровень Р„х . Когда идет обработка, текущая мощность привода подачи Р возрастает, поэтому увеличивается и P. Таким образом, выходной сигнал P преобразователя 4 пропорционален мощности сил резания.

Временные диаграммы на фиг. 6 поясняют работу преобразователя 4 сил резания.

Преобразователь 4 формирует сигнал мощности сил резания P = P -P т хх45 (при подводе круга он равен нулю, так как Р = Р„„). Одновременно импульсы, период „ которых соответствует ускоренной подаче, поступают с блока 10 задания скорости на вход устройства — на шаговый двигатель механизма подачи.

При ускоренной подаче (от т.1 до т.2 на фиг. 2) круг все больше врезается в деталь и последняя сглаживается. Мощность P сил резания возрастает, достигая заданного значения Р1 (т.2 на фиг. 2). Срабаслогового сигнала в дискретный) nbcтупают импульсы „, период следования которых равен ь — периоду черновой подачи. В течение периода мощность сил резания Р(Ф) изменяется от Р„ щхдо Рщ,„ (в течение паупульсе „). В момент начала импульса на выходе пикового детектора и ! присутствует сигнал Р „= PÄÄÄ(a - Ф ), равный максимальному зйачению мощности сил резания за предыдущий период подачи т .. Сигнал P постах тупает на вход +" третьего блока

15 вычитания, на входе "-" которого

1!8249) >r сигнал равен Р (С) = Р,„. Таким образом, в момент начала импульса Ти на выходе третьего блока вычитания сигнал равен разности 4Р„,„„= Р -Р

Б течение времени t" этот сигнал записывается в выходной преобразователь 14 аналогового сигнала в дискретный и появляется на выходе узла

7. Затем по сигналу с элемента 16

1 задержки сбрасывается пиковый детектор 13 и узел 7 вновь подготовлен

1 к формированию сигнала 4Р „ (после периода 1 он будет равен 4 Р „) .

Таким образом, выходной сигнал третьего блока 15 вычитания, равный писывается во второй выходной преобразователь 14 и появляется на его выходе. Через интервал времени, определяемый вторым элементом 16 задержки, осуществляется сброс пикового детектора 13 и узел 7 снова готов к вьделению наибольшей разности сигнала 4Р О, за текущий период подачи.

За период черновой подачи Т изменяется припуск детали на величину 48 . Изменение производится узлом

9 выделения разности сигнала с тедующим образом. В момент поступления импульса на его управляющий вход припуск равен 5(Ц, На информационный вход первого выходного преобразователя 18 аналогового сигнала в дискретный поступает сигнал с выхода второго блока 19 вычитания.

На вход уменьшаемого второго блока

19 вычитания поступает сигнал с выода входного преобразователя 17 аналогового сигнала в дискретный, равный значению припуска в начале предыдущего периода подачи 6(t-< )

Таким образом, выходной сигнал второго блока 19 вычитания, равный $(4-. 4< )-$(<}=45, записывается в выходной преобразователь 18 аналогового сигнала в дискретный и появляется на его выходе. Через интервал времени, определяемый первым элементом 20 задержки, осуществляется запись информации 5(Ц во входной преоб разователь 17 аналогового сигнала в дискретный и узел.9 вновь подготов лен к вьделению разности сигнала 43 за текущий период подачи.

Окончание черновой подачи происходит при достижении припуском S значения где P — текущая мощность сил резания;

Р— мощность сил резания в мо2 мент окончания обработки (она должна быть постоянной, . за счет чего стабилизируется точность и качество по10 верхности обрабатываемых деталей).

Сигнал S формируется с помощью блоков вычитания 8, деления 12 и умножения 11. С выхода блока 11

15 этот сигнал поступает на вход порогового элемента 2.

Когда припуск .S достигнет величины S>,ñðàáàòûâàåò пороговый элемент 2 (т. 3 на фиг. 2), с блока 10

20 задания скорости прекращается поступление импульсов на выход устрой-ства и шлифование продолжается за счет натягов в системе СПИД (идет выхаживание). При этом снижение мощности сил резания происходит по прямой 3-4, характеризующейся коэффиS циентом 0(= †" — таким же, как и

I Рз 2 при снижении мощности за паузу меж30 ду импульсами черновой подачи о = — °

4S pmax

Если жесткость системы СПИД изменится(например, увеличится по фиг.2), то коэффициент снижения мощности д5 сил резания при шлифовании за счет натягов в системе С1ПЩ будет другим (Ы С ) и этап выхаживания нач—

I нется при припуске 51 = g (p- p ) (в конкретном случае < ) . При

1 1

40 этом снижение мощности сил резания проходит по прямой 3 -4, характеризующейся этим коэффициентом. Следовательно, в данной системе уровень срабатывания порогового элемента 2 автоматически устанавливается при изменениях жесткости системы СПИД с целью достижения заданной мощности Р2 сил резания в момент окончания обработки.

Когда сошлифовывается весь припуск

5, срабатывает пороговый элемент 3 (т.4 на фиг. 2). Выходной сигнал с

I 1торогового элемента 3 поступает на выход устройства, осуществляется быстрый отвод шлифовального круга от детали. Одновременно снимается

-сигнал с управляющего входа преоб1) 8249! разователя 4 и третьего входа блока 10 задания скорости, На этом цикл шлифования заканчивается.

Преобразователи 14, 17 и 18 аналогового сигнала в дискретный строят ся на известных ячейках выборки-хранения. Так, при аналоговой обработке сигналов можно использовать простейшую схему ячейки выборки-хранения, показанную на фиг. 8, где

23 и 24 — операционные усилители, 25 — аналоговый ключ, 26 — конденсатор. В ячейке фиг. 8 с помощью управляющих входных сигналов . U осуществляется переход от непрерывной входной функции Ll(t) к непрерывной последовательностй Д (n), что аых показано на диаграмме 9.

По схеме фиг. 8 может работать преобразователь 17 аналогового сигнала в дискретный, который стоит на входе узла 9 выделения разности.

Преобразователи 14 и 18 аналогового сигнала в дискретный должны

lO дополнительно содержать элемент

27 задержки для формирования в них импульса записи t так как они стоят на выходах узлов 7 и 9. Блок вычитания - устройство, которое реалиf5 зует арифметическую операцию вычитания: U - =U ""Ц .При обработке аналоговых сигйалов для этой цели можно использовать операционный усилитель (фиг. 10).

1182491

Р

Рхк

С йода устооослФа

) 18249) игл.

1182491

Омраииомаю ущлижлю

0п раиионнай усилыи ч

Фар

ОНИЫ г;;

Ug g(Составитель А. Исправникова

Редактор К. Волощук Техред O.Heöå Корректор Е. Сирохман

Заказ 6104!46 Тираж 862 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Цр

0у фараФляющий /юд диг. 8