Патент ссср 345471

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

34547I

Союз Советоких

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 08.Ч11.1970 (№ 1453637/25-8) с присоединением заявки ¹

Приоритет—

Опубликовано 14 Ч11.1972. Бюллетень ¹ 22

Дата опубликования описания 4.ЧIII.1972

М. Кл. 6 05b 19/00

Ксяитет по делай изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 02-503.55 (088.8) Автор изобретения

iO. А. Лещенко

Экспериментальный научно-исследова металлорежущих станк

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРИВОДОМ ПОДВИЖНОГО

ОРГАНА МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕГО СТАНКА

Известны устройства для управления приводом подвижного органа металлорежущего станка с импульсным датчиком измерения перемещений.

Недостатком таких устройств является то, что при использовании импульсного датчика необходимо вести счет импульсов при высоких частотах их следования. Это заставляет использовать в системе и приводе сложные и дорогие элементы, завышать степень наде>кности системы, чтобы исключить пропуски счета отдельных единичных импульсов.

С целью отработки основной части перемещения методом абсолютного изменения и исключением необкодимости отсчета импульсов при высоких частотах их следования в предлагаемое устройство введен дочолнительный датчик абсолютного измерения, кинематически соединенный с приводом перемещений и выдающий упреждающий сигнал на подключение с имупльсного датчика отсчета начала отработки оставшейся части перемещения.

Таким образом один датчик позволяет отработать часть перемещения по любой из координат методом абсолютного измерения вплоть до приближенно контролируемой им точки, находящейся близ конца заданного перемещения, и выдать упреждающий сигнал на подключение второго импульсного датчика при подходе к ней.

Второй датчик осушествлчет точную индексацн10 этой то !ки и запускает в моме!1т индексации содержащиеся и в известной и в новой системе блоки отработки перемещений

5 методом приращений, при этом отрабатывается вторая незаконченная часть перемещения, лежащая после индексируемой точки.

На фиг. 1 изображена кинематическая схема предложенного устройства; на фиг. 2—

10 схема соотношения выдаваемык абсолютным и импульсным датчиками команднык сигналов при отработке ускоренного перемещения рабочего органа станка и скема прокождения импульсов для отработки перемещения; на

15 фиг. 3 — механизм упреждения; на фиг. 4— разрез по Л-Л на фиг. 3; на фиг. 5 — разрез по Б-Б на фиг. 3.

В предлагаемое устройство вкодит система 1 програмзшого управления, которая чс20 рез шаговый электродвигатель 2, следящий гидрозолотник 8, гндродвигатель 4 и кодовой винт 5 может обеспечивать заданные перемещения рабочего органа 6. Величшта поворота кодового винта 5 через кинематическую цепь

25 из зубчатык колес 7, устройство 8 упреждения сигнала, редуктор 9 контро"",11ðóåòñÿ датчиком 10 абсолютного измере1гия. Вьиду наличия в приводе следящего золотника 8, вызывающсго нскотсрое рассогласование между

З0 валом шагового электродвигателя 2 и гидро345471

65

3 двигателем 4, импульсный датчик 11 через зубчатые колеса подключен непосредственно к шаговому двигателю 2. В шаговых приводах без следящей системы и в счетно-импульсных системах управления импульсный датчик 11 целесообразнее располагать в одном блоке с абсолютным датчиком 10 (фиг. 3).

Сигнал абсолютного датчика 10 смещен устройством 8 упреждения на величину, значительно большую, чем величина возможного рассогласования, поэтому он может устанавливаться на любом звене кинематической цепи.

Требуемая последовательность поступления сигналов датчиков показана на циклограмме (фиг. 2). Потенциально возможные сигналы

12 абсолютного датчика 10, соответствующие его разрешающей способности, показаны пунктиром, а действующие сигналы — предварительный 18 и окончательный 14 — показаны жирными линиями. Сигналы импульсного датчика 15 — неиспользуемые, lб — пропускаемый в схему и действующий. Характер изменения частоты импульсов при переключении показан кривой 17. Угол опережения основного сигнала абсолютного датчика 10 по отношению к сигналу импульсного датчика

11 обозначен а, а угол опережения предварительного сигнала у. Дискретность отсчетаобоих датчиков одинакова и соответствует t.

Как показано на фиг. 3, при использовании привода, в котором отсутстзует рассогласование, оба датчика 10 и 11 могут находиться в одном блоке 18 и связываться механизмом упреждения типа дифференциального механизма. Входной вал 19 блока 18 связан с ходовым винтом 5 зубчатыми колесами 7, назначением которых является увязка дискретности шагового привода и шага ходового винта 5 с дискретностью датчиков, позволяя выбрать последнюю наиболее удобной для программирования. Подбором шага ходового винта 5 эта передача может исключаться. Вал 19 несет два жестко с ним скрепленных поводка 20 и 21 (фиг. 3) и импульсный датчик 11, а также свободно вращающиеся колеса 22 и

28 дифференциала. Зубчатое колесо 22 жестко связано с тормозным диском 24, на котором закреплены два кулачка 25, а колесо 28— с зубчатой передачей 9 и абсолютным датчиком 10. Тормозной диск 24 постоянно подтормаживается при вращении воздействием фрикционного или электрического бесконтактного элемента 26, при этом поводок 20 прижат к одному из кулачков 25. Поводок 21 несет свободно на нем вращающееся колесо дифференциала 27. Чувствительный элемент

28 абсолютного датчика дублирован под углом у (фиг. 4), что обеспечивает в нужных случаях получение предварительного сигнала.

Основной сигнал может выдаваться только при выходе на линию Π— О, как абсолютным

10, так и импульсными Il датчиками. В импульсном датчике 11, кроме основной метки

29, может быть введена дополнительная мет5

50 ка 80 для создания резервной ступени торможения.

Устройство работает следующим образом.

Если требуется отработать ряд перемещений при скоростях, укладывающихся в область рабочих подач, при которых привод может осуществлять мгновенный наброс частоты (практически до 2000 гц), программирование и отработка прямолинейных и контурных перемещений ведется обычным образом. Однако, когда возникает необходимость в осуществлении ускоренного холостого перемещения, требующего использования частот 8000 гц и более, система переводится на отработку перемещения абсолютным мегэдом до ближайшей к концу перемещения вспомогательной нулевой точки, например точки, отмеченной импульсом Iб абсолютного датчика 10. Если конечная точка заданного перемещения не совпадает с этой точкой, то оставшаяся часть перемещения, всегда меньшая, чем дискретность датчика, отрабатывается на скорости, соответствующей частоте менее 2000 гц, обычным способом по приращениям.

При получении соответствующей команды от программы на включение питания шагового двигателя 2 (фиг. 1) он через следящий гидропривод, ходовой винт 5, начинает перемещать рабочий орган б. Величина перемещения измеряется датчиком 10 в абсолютной системе через зубчатые колеса 7, устройство 8 упреждения и редуктор 9. При подходе к заданной вспомогательной нулевой точке сброс частоты до 2000 ги не может произойти мгновенно, рабочий орган б по инерции должен пройти расстояние, равное нескольким дискретам датчиков. Для получения соответствующей команды на опережающий сброс частоты используется дополнительный элемент 28 датчика 10 (фиг. 5), смещенный на угол у, причем в зависимости от направления перемещения автоматически подключается (например, обычным реле направления вращения) правый или левый элемент 28, выдающий при прохождении мимо него соответствующего сектора абсолютного датчика 10 импульс 18 (фиг. 2). Одновременно импульс 14 подключает в цепь выход датчика 11, так что очередной его импульс Iб становится действующим и запускает систему счета для отработки оставшейся части перемещения. Необходимый для четкой последовательности прохождения импульсов 14 и lб их сдвиг на угол а производится автоматически устройством упреждения с дифференциальным механизмом (фиг. 3). При наличии небольшого рассогласования в шаговом двигателе 2 и следящем золотнике 8 оно уже не влияет на точность выдачи импульса в запрограммированном нулевом импульсе Iб (фиг. 2), так как величина угла а берется заведомо большей возможной величины рассогласования.

Упреждение сигнала абсолютного датчика

10 осуществляется следующим образом. Вращение ходового винта 5 при перемещении ра345471 бочего органа б станка через зубчатые колеса 7 (фиг. 3) передается валу 19, который жестко закрепленным на нем поводком 20 через кулачки 25 ведет за собой диск 24 и связанную с ним шестерню 22 дифференциала.

Тормозящий элемент 2б создает небольшой крутящий момент сопротивления вращению диска, который должен превосходить момент сопротивления вращаемого (через передачу

9) элемента абсолютного датчика 10. Величина момента сопротивления датчика 10 ничтожна, так как определяется только трением в подшипниках в случае оптического датчика или токосъемных щеток при контактном. Поводок 20 и оба датчика устанавливаются так, чтобы импульс с каждого из них снимался, когда они и поводок находятся в плоскости

Π— О. Очевидно, что если поводок 20 повернется на какой-то угол, вплоть до касания «улачка 25, а диск 24 будет оставаться неподвижным под действием усилия элемента 2б, то командный элемент датчика 11 повернется на тот же угол, а ведущая шестерня 9, связанная с шестеренй 23, повернется на угол, в два раза больший, создавая необходимую величину упреждения в передаче к абсолютному датчику 10. При реверсе вращения происходит обратный цикл: поводок 20 отходит от кулачка 25 на стоящем пока диске 24, а шестерня 27, обкатываясь по неподвижной шестерне 22, поворачивает ведущую шестергцо передачи 9 в сторону движения поводка 20 на удвоенный угол. Далее поводок 20, коснувшись противоположного кулачка 25, преодолевает момент сопротивления подтормаживаемого диска 24 и начин аег вращать оба датчика с заданным постоянным углом опережения, но уже в обратном направлении. Отработка перемещения с использованием абсолютной системы и системы перемещений указанным выше способом требует двух кадров программы на перфоленте. На первом кадре с соответствующим адресом записывается координата выбранной вспомогательной нулевой точки, на втором — обычным для традиционной системы образом — в приращениях записывается величина остающегося отрезка перемещения, всегда меньшего величины дискретности датчиков. Наличие буферной памяти, имеющейся во всякой системе програм5 много управления, позволяет отработать все перемещение без остановки во вспомогательной нулевой точке, например точке 1б (фиг. 2).

Отработка перемещения с введением вспомогательной нулевой точки может быть полез10 на не только при программировании ускоренных холостых перемещений, но и при отработке отдель ых рабочих перемещений, требующих повышенной точности и надежности. При отработке первой части перемещения абсо15 лютным способом автоматически сбрасываются случайные погрешности, накопившиеся во время выполенния предыдущих перемещений.

В этом случае рабочее перемещение должно программироваться так же, как и ускоренное, 20 на двух кадрах программы, с той разницей, что точка 18 (фпг. 2), т. е. предварительный импульс, снимаемый с абсолютного датчика

10, не используется, а отработка перемещения до вспомогательной точки и после нее ведется

25 на одной и той жс рабочей подаче без остановки.

Предмет изобретения

30 1. Устройство для управления приводом подвижного органа металлорежущего станка с импульсным датчиком измерения перемещений, отличающееся тем, что, с целью отработки основной части перемещения методом аб35 солютного измерения и исключением необходимости отсчета импульсов при высоких частотах их следоьания, в него введен дополнительный датчик абсолютного измерения, кинематически связанный с приводом переме40 щенпй, выдающий упреждающий сигнал на подключение с импульсного датчика отсчета начала отработки оставшейся часги перемещения.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, 45 что механизм упреждейия выполнен, например, в виде дифференциала.

11 ф r

Редактор Е. Братчнкова

Заказ 2415)!8 Изд. ¹ 1013 Тираж 406 Подписное

Цг1ИИПИ Комитета по де;,ьм пзобретешш н открытий при Совете Министров СССР

Москва, ?1(-35, Раушская наб„д. 4(5

Типография, пр. Сапунова, 2

Составите тв А Ачдриачов

Техред 3, Тараненко

Корректор С. Сатагулова