Устройство для компенсации люфта в исполнительных механизмах станков с программным управлением

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах числового программного управления станками. Цель изобретения - расширение области применения устройства за счет исключения ошибки на контуре обрабатываемой детали, вызванной запаздыванием выборки люфта. Изобретение позволяет исключить погрешности за счет запаздывания компенсации люфта в механизмах подач станков с программным управлением, что повышает точность обработки деталей, а также обеспечивает автоматическую компенсацию люфта независимо от его величины, что исключает необходимость замеров люфта в процессе эксплуатации. Решение этих задач достигается введением в известное устройство, состоящее из двоичного счетчика рассогласования 1, цифроаналогового преобразователя 2, блока управления приводом 3, двигателя 4, исполнительного механизма 5 станка, датчика обратной связи 6, дополнительных элементов: трех RS-триггеров 7, 8, 9 с двумя S - входами, буферного счетчика 10, управляемого генератора 11 с двухтактным выходом, блока синхронизации 12, трех формирователей импульсов из перепадов потенциала "ноль-единица" 13, 14, 15, элемента задержки 16, элементов ИЛИ 17 - 22 и элементов И 23 - 26. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„80„„1564 2

А1. (51)5 G 05 В 19/18

Б .11 ИЖ Е А

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ пО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4390624/24-24 (22) 09.03,88 (46) 15.05,90. Бюл. У 18 (72) 3,Т,Горбенко, В.Л,Кошкин, 10,А.Симецкий, А.И.Лапандин и Н,П.Сарбашева. (53) 621.503.55 (088,8) (56) Заявка ЕПВ Ф 00636 13, приор. Ялом нии, кл. G 05 В 19/18, опублйк.

03.11.83.

Андрейчиков Б.И, Динамическая точность систем программного управления станками. М .: Машиностроение, 1964, с. 221, рис, IV,23.

2 (54) УСТРОЙСТВО ЗЛЯ КОИ1ЕНСАЦ4И ЛЮФТА

В ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ МЕХАНИЗМАХ СТАНКОВ С

ПРОГРАММНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах числового программного управления станками.

Цель изобретения — расширение области применения устройства за счет исключения ошибки на контуре обрабаты-. ваемой детали, вызванной запаздыванием выборки люфта. Изобретение позволяет исключить погрешности эа счет

1564592

20 запаздывания компенсации люфта в механизмах подач станков с программным управлением, что повышает точность обработки деталей, а также обеспечивает автоматическую компенсацию люфта независимо от его величины, что исключает необходимость замеров люфта в процессе эксплуатации, Решение этих задач достигается введением в известное устройство, состоящее из двоичного счетчика рассогласования 1, цифроаналогового преобразователя 2, блоИзобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в станках с числовым программным управлением, Целью изобретения является расширение области применения устройства за счет исключения ошибки на контуре обрабатываемой детали, вызванной за 25 паздыванием выборки люфта.

На фиг, 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг, 2 — временные диаграммы.

YcTpoHcTBQ (I . 1 ) состоит Н3 р8 30 версивного счетчика 1 рассогласования, цифроаналогового преобразователя 2, блок 3 управления приводом, двигателя 4, исполнительного механизма 5 станка, датчика 6 обратной связи, установленного на конечном звене исполнительного механизма, Перечисленные устройства образуют следящий привод, замкнутый по положению. Кроме того, в устройство входят три RS-триггера 40 с двумя S-входами 7-9, буферный счетчик 10 импульсов, управляемый генератор 11 с двухтактным выходом, блок

12 синхронизации, три формирователя

13-15 ймпульсов из перепадов потенци- 45 ала "ноль-единица" элемент 16 задержки, элементы ИЛИ 17-22 и элементы И

23-26, Устройство работает следующим образом, 50

После включения питания входным сигналом начальной установки "Ну", поступающим от устройства числового программного управления, устанавливается в нулевое состояние счетчик 1 и через элемент ИЗИ 22 счетчик 10, Работа станка с программным управлением начинается с выхода в исходные точки (нулевые точки) положения нска управления приводом 3, двигателя

4, исполнительного механизма 5 станка, датчика обратной связи 6, дополнительных элементов . трех RS-триггеров 7, 8, 9 с двумя S-входами, буферного счетчика 10, управляемого генератора 11 с двухтактным выходом, блока синхронизации 12, трех формирователей импульсов из перепадов потенциала

"ноль-единица" 13, 14, 15, элемента задержки 16, элементов ИЛИ 17-22 и элементов И 23-26. 2 ил. полнительных механизмов, При этом входным сигналом "Вход" триггер 8 устанавливается в состояние S а триггер 9 — в состояние R, При выходе в исходные точки устройство не функционирует, так как формирователи 13-15 работают только при перепадах потенциала "ноль-единица".

При начале движения иэ исходных точек устройство работает следующим образом. Поступивший первый входной импульс по каналу "Вход" через элемент ИЛИ 18 поступает на вход "Вычитание" счетчика 1, кодовый сигнал состояния счетчика 1 "Минус единица" цифроаналоговым. преобразователем 2 преобразуется в слаботочный сигнал управления, который устанавливается блоком 3 управления приводом, и двигатель 4 начинает вращаться на максимальной частоте вращения.

Блок 3 -управления приводом слаботочный сигнал усиливается по мощности и воздействует на двигатель 4, Так как сигнал возрастает в соответствии с возрастанием кода счетчика 1, то двигатель вращается с увеличивающейся скоростью, Так как в звеньях кинематической цепи механизма 5 имеется люфт, то конечное звено механизма 5 до выборки люфта остается неподвижным и датчик

6 сигналов обратной связи не вырабатывает, Одновременно с поступлением через элемент ИЗИ 18 на вход счетчика

1 сигнал — "Вход" через элемент ИЛИ

19 поступает на вход блока 12 синхронизации, где запоминается входным элементом блока 12, а также на R-вход триггера 8 и S-вход триггера 9. Вследствие перепада потенциала "ноль-единица" на выходе RS-триггера 9 формиро92 6

Процесс выборки люфта представлен на диаграмме (фиг, 2), Состояние счетчика 1 на диаграмме условно для удобства представлено в позиционном коде, хотя реально счетчик работает в двоичном коде. Диаграмма иллюстрирует компенсацию люфта, оответствующего десяти командным импульсам (что, например, соответствует люфту 0,01 мм при дискретности командного импульса

0,001 мм). На диаграмме (фиг. 2),видно, что к моменту выработки сигнала обратной связи датчиком 6 состояние счетчика 1 соответстгует суммс входного импульса "-Вход и импульсов компенсации люфта reнератора 11, после перезаписи содержимого буфера 10 в счетчик 1 состояние счетчика l 5yдет единица", которое необхс-,имо от-. корректировать, так как один командный импульс привод отработался. Эгу функцию выполняет в данком случае элемент И 24, импульс с выхода которого компенсирует погрешность. Таким образом, к моменту поступления следующего импульса "-Вход" люфт выбран и механизм 5 работает без погрешности (запаздывания отработки командных импульсов вследствие люфта,, )

Использование предлагаемого устройства позволяет исключить погрешность за счет запаздывания компенсаций люфта в механизмах, например подач станков с числовым программным управлением, что обеспечивает повышение точности обработки деталей, а также обеспечить автоматическую компенсацию люфта независимо от его величины, что исключает необходимость замеров люфта в процессе эксплуатации, Кроме того, люфт диапазона перемещения исполнительного механизма может иметь различные значения, что автоматически считывается устройством, Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Устройство для компенсации люфта в исполнительных механизмах станков с программным управлением, состоящее из последовательно соединенных реверсивного счетчика рассогласования, цифроаналогового преобразователя, блока управления приводом, двигателя, связанного с ним исполнительного механизма, на конечном звене кинематической цепи которого установлен датчик обратной связи, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью расшире5 15645 ватель 14 вырабатывает импульс, который через элемент ИЛИ 20 поступает на

R-вход RS"триггера 7, переводя его в состояние R, и на вход "Пуск" генератора ll„ Импульсы высокой частоты, например 1 МГц, по выходу "Первый такт" генератора 11 поступают на вход . счетчика 10, который запоминает чис- . ло поступивших командных импульсов за период выборки люфта, Период выборки люфта зависит от величины люфта и динамических характеристик механизма подач (само устройство дополнительной задержки не вносит, так как тактовая частота генератора 11 обеспечивает возрастание кода счетчика 1 за период, несоизмеримо меньшей по сравнению с периодом реакции привода на управляющее воздействие) . Как правило, та- 20 ких импульсов поступает не более одного вследствие значительного превышения частоты генератора 11 кад частотой следования командных импульсов.

Выход "Второй такт" генератора 11 сое- 25 динек с входами элементов И 25 и 26, Так как в состоянии Я находится RSтриггер 9, то с выхода элемента И 26 импульсы генератора 11 через элемент

ИЛИ 18 будут поступать на счетчик 1, быстро увеличивая его содержимое, вследствие чего двигатель 4 начинает вращаться с увеличивающейся скоростью, выбирая люфт в звеньях мехаьызма 5, Как только люфт выбран, на выходе датчика 6 появится импульс обратной связи по каналу "Минус", который поступит через элемент ИЛИ 17 на вход сложения счетчика 1, уменьшая на единицу сигнан рассогласования, и ка Я-вход RS-триггера 7, вследствие чего формирователь 15 вырабатывает импульс, который поступает на .вход управления записью счетчика 1, и код буферного счетчика 10 перепишется в

45 счетчик 1. Одновременно импульс с выхсда формирователя 15 поступает на вход "Стоп" генератора 11 и отключает еrо, а через элемент 16 задержки и элемент ИЛИ 22 устанавливает буферный счетчик 10 в состояние "0". С выхода элемента 16 задержки импульс поступает также на входы элементов И 23 и 24. Так как на втором входе элемента И 24 потенциал "единица", поступающий от триггера 9, то с выхода эле55 мента И 24 импульс через элемент ИЛИ

l7 поступает в канал "Сложение" счетчика 1, благодаря чему исключается накопление погрешности.

15б4592 ния области применения устройства эа счет исключения ошибки на контуре обраб атыв ае мой детали, вызванной з апаздыванием выборки люфта, устройство содержит буферный счетчик импульсов, 5 три RS-триггера, управляемый генератор импульсов, шесть элементов ИЛИ, три формирователя импульсов, блок синхро ызации, элемент задержки и четыре 1О элемента И, вход "Плюс" устройства соединен с первым входом первого элемента ИЗИ, с первым входом второго элемента ИЛИ, с первым S-входом первого RS-триггера и R-входом второго

RS-триггера, а вход "Минус" устройства соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, с вторым входом второго элемента ИЛИ, с R-входом первого триггера и с первым S-входом второго РЯ-триггера, вход "Начальная установка" устройства соединен с вторыми

S-входами первого и второго RS-триггеров, с входом установки нуля счетчика рассогласования, с первым 8-вхо- 25 дом третьего RS-триггера и с первым входом чествертого элемента ИЛЛ, второй вход которого соединен с выходом .элемента задержки и с первыми входами первого и второго элементов И, причем Зр второй вход первого элемента И соединен с S-выходом первого RS-триггера, с входом первого формирователя импульсов и с первым входом третьего элемента И, второй вход второго элемента 3

И соединен с S-выходом второго RSтриггера, с входом второго формирователя импульсов и с первым входом четвертого элемента И, вторые входы третьего и четвертого элементов И соеди- 4О . иены с выходом второго такта управляемого генератора импульсов, выход первого такта которого соединен с синхронизирующим входом блока синхрониза» ции, вход "Пуск" — с выходом пятого элемента ИЛИ и с R-входом третьего

RS-триггера, вход "Стоп" управляемого генератора импульсов соединен с выходом третьего формирователя импульсов, с входом управления записью счетчика рассогласования и выходом элемента задержки, при этом выходы первого и второго формирователей импульсов соединены с входами пятого элемента ИЛИ, вход третьего формирователя импульсов соединен с Я-выходом третьего RS-триггера, второй S-вход которо- . го соединен с выходом шестого элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом канала положительного нап-: равления датчика обратной связи и вторым входом третьего элемента ИЗИ, второй вход шестого элемента ИЗИ соединен с выходом канала .отрицательного направления датчика обратной связи..и вторым входом первого элемента ИЗИ, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с выходами второго и третьего элементов И а выход — с входом "Сложение" реверсивного счетчика рассогласования

1! Il

l вход Вычитание которого соединен с выходом третьего элемента ИЛИ, третий и четвертьгй входы которого соединены соответственно с выходами первого и четвертого элементов И, при этом выход второго элемента ИЗИ соединен с синхронизируемым входом блока синхронизации, выход которого соединен с счетным входом буферного счетчика импульсов, вход установки нуля которого соединен с выходом четвертого элемента ИЛИ.

1564592

Составитель И.Швец

Техред М,Ходанич Корректор О. Кравцова

Редактор Е,Копча

Заказ 1159

Тираж 673

Под пи с но е

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. ужгород, ул. Гагарина, 101