Устройство для управления металлорежущим станком

 

Союз Советски к

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (tii746421

ПТ6

°, г г01т: (6I ) Дополнительное к авт. свил-ву (51) M. Кл. (22) Заявлено 12.04.78 (21) 2605138/18-24 с присоединением заявки №

G 05 В 19/02

Государстеенный комитет (23) Приоритет по делам изобретений-:— и открытий

Опубликовано 07.07.80. Бюллетень № 25

Дата опубликования описания 07 07 80 (53) УД К 621.503. .55 (088,8) (72) А вторы изобретения

С. А. Авдушев, С. Ф. Гольдшмид и С. В. Демидов

Особое конструкторское бюро станкостроения (7l) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОРЕЖУ1ЦИМ

СТАНКОМ

Изобретение относится к автоматизации производства и может использоваться в системах управления при обработке штампов, Известно электромеханическое двухкоордиФ натное следящее устройство для фрезерования по копиру деталей с криволинейным замкнутым контуром, которое содержит копировальный прибор с индуктивным датчиком, входной усилитель копировальной системы, подключен1О ныи к выходу датчика. Выход усилителя соединен с вращающимся трансформатором, выходные обмотки которого через выходной усилитель копировальной системы соединены с двумя электромеханическими усилителями. Команды

15 с этих усилителей поступают на электродвигатели продольной и поперечной подач. Сигнал индуктивного датчика используется одновременно для поворота вектора подачи в соответствии с направлением контура и корректированием ошибки слежения путем подачи сигнала от датчика на обмотку статора вращающегося трансформатора, управляющего органами подачи, и на привод вращения его ротора(1).

Однако, при изготовлении штампов, когда возникает необходимость воспроизведения острых кромок, неизбежно происходит отрыв пальца от копира, что определяется принципом действия современных копировальных приборов и не зависит от быстродействия систем управления копированием. Для продолжения процесса обработки станочник должен подвести палец копировального прибора к копиру вручную и включить автоматический режим копирования. Это приводит к большим потерям станочного времени, Таким образом, недостаткс м этого устройства является потеря информации о направлении подачи при отрыве пальца копировального прибора от копира.

Известное устройство — трехкоординатный копировальный прибор, соединенный с блоком формирования сигналов управления каждым приводом подачи через сумматор сигналов копировального прибора и блок сравнения выходного сигнала сумматора с опорным сигналом, содержащее два фаэочувствительных усилителя, питаемых напряжениями переменного тока, сдвинутыми

421

3 746 между собой на 90 эл.град. Выбор двух рабочих органов из трех производится блоками коммутации в соответствии с плоскостью копирования.

Копировальный прибор выдает информацию в виде трех сигналов, отображающих перемещение пальца копировального прибора по нормали к копиру в проекциях на координатные оси. Сумматор выполнен в виде алгебраического блока с делителями, обеспечивающими теоретически минимальные отклонения полученной суммы от pac- ip четной геометрической, и геометрического блока, суммирующего сигналы копировального. прибора. Текущий угол копирования формируется в виде сдвига по фазе суммарного напряжения двух датчиков, измеряющих составляющие 15 перемещения пальца в плоскости копирования по отношению к напряжению одного из них Р).

Недостатком такого устройства является потеря информации о направлении подачи при отрыве пальца копировального прибора от ко- 2о йира.

Наиболее близким техническим решением является трехмерное копировальное устройство, содержащее копировальный прибор с тремя датчиками координат по осям Х, У, Z, переклю- 25 чатели для соединения любых двух датчиков со средствами управления для осуществления относительного перемещения копира и чувствительного органа в соответствующих (выбранных) направлениях, а также усилительно-преоб- Вр разовательные блоки. Выходы датчиков соединень| через один из переключателей выбора плоскости копирования с усилительно-преобразовательными блоками, выходы которых подключены ко входам фазовых дискриминаторов, Выходы фазовых дискриминаторов через второй переключатель выбора плоскости копиР вания соединены со входами приводов подач.

При относительном- перемещении копироваль- 4, ного прибора и копира в трех датчиках вырабатываются сигналы, соответствующие отклонениям в трех взаимноперпендикулярных направлениях, Через переключатели выбора плоскости копирования и калибрующий блок эти сигналы 45 посылаются в вычислительный блок. В вычислительном блоке сигналы суммируются и вырабатываются сигналы напряжения, амплитуды которых пропорциональны отклонению щупа по соответствующей оси. Эти сигналы подаются на входы фазовых дискриминаторов, выходы ко1 торых через второй переключатель выбора ппоскости копирования соединены с входами приводов подач. Кроме того, в вычислительном бпоке вырабатывается сигнал ошибки копирования и подается на отдельные демодуляторы, входы которых также соединены со входами приводов подач. При появлении ошибки, составляющие сигнала ошибки суммируются на

4 входах приводов с основными сигналами и вектор скорости копирования меняется в сторону уменьшения ошибки копирования 3

Недостаток устройства, потеря работоспособности при отрыве пальца копировального прибора от копира, Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем автоматического изменения структуры устройства при отрыве пальца копировального прибора от копира.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления металлорежущим станком содержащее копировальный прибор с тремя датчиками координат, сумматор, входы которого через контакты переключателя плоскости копирования соединены с выходами датчиков координат, а выход — через последовательно соединенные преобразователь напряжения и первый усилитель — с первым входом преобразователя "напряжение-фаза", выход которого подключен ко входам фазовых дискриминаторов, введены ключ, второй усилитель, коммутатор и источник переменного напряжения с фиксированной фазой, выход которого через последовательно соединенные ключ и размыкающий контакт коммутатора подключен ко второму входу преобразователя "напряжение-фаза", к которому через замыкающий контакт коммутатора подключен выход сумматора, причем входы второго усилителя соединены с выходами датчиков координат, а выход — ко входу коммутатора.

На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого устройства для управления метаплорежущим станком;. на фиг. 2 а, б, в показан процесс отрыва пальца копировального прибора от копира; на фиг. 3 приведены выходные характеристики предлагаемого устройства при отключенном коммутаторе и включенном ключе.

Устройство (см фиг. 1) содержит копировальный прибор 1, датчик 2 координат по оси Х, датчик 3 координат по оси У, датчик

4 координат по оси Z, переключатель 5 плоскости копирования, второй. усилитель 6, коммутатор 7, сумматор 8, преобразователь 9 напряжения, усилитель 10, преобразователь ll "напряжение-фаза", ключ 12, источник 13 переменного напряжения с фиксированной фазой и фазовые дискриминаторы 14 и 15, палец 16 копировального прибора 1, и копир 17 (см, фиг. 2).

Устройство работает следующим образом.

При относительном перемещении копировального прибора 1 и копира в датчиках 2, 3, 4 вырабатываются сигналы, пропорциональные отклонению пальца и зависящие от утла копирования. Через контакты переключателя 5

5 746421 выходные напряжения датчиков 2 и 4 (что соответствует плоскости Х 2) подаются на вход сумматора 8, где производится геометрическое суммирование сигналов. Фаза выходного напряжения сумматора является функцией угла копирования, а амплитуда выходного напражения сумматора пропорциональна, отклонению пальца копировального прибора по нормали к поверхности копира. Одновременно выходные сигналы датчиков 2, 3, 4 поступают на вход 10 второго усилителя 6, который имеет большой коэффициент усиления, Выходной сигнал усилителя 6 возбуждает коммутатор 7 и замыкает контакт коммутатора. Выходной сигнал сумматора 8 через замыкающий контакт поступает на вход 11. На первый вход преобразователя

11 "напряжение-фаза" выходной сигнал сумматора 8 подается через последовательно соединенные преобразователь 9 напряжения и первый усилитель 10. Преобразователь 9 напряжения 2р вырабатывает напряжение постоянного тока, величина которого пропорциональна отклонению гильца копировального прибора. На усилителе

10 производится сравнение сигнала текущего отклонения с заданной величиной отклонения 25 пшьца копировального прибора по нормали к поверхности копира от свободного положения(о, Эта величина б носит название "начального рассогласования", а сигнал с выхода

10 пропорционален ошибке копирования. При Эo отсутствии ошибки копирования входной сигнал преобразователя 11 ™напряжение-фаза" имеет постоянную амплитуду, а фаза пропорциональна углу копирования. Далее выходной сигнал преобразователя 11 поступает на входы фазовых дискриминаторов 14 и 15, опорные напряжения у которых находятся в квадратуре.

Дискриминаторы вырабатывают сигналы для управления приводами подач по соответствующим координатам, При появлении ошибки копирования появляется сигнал на выходе

10 и корректирует фазу выходного сигнала преобразователя 11 таким образом, что ошибка копирования уменьшается.

При отрыве пальца копировального прибора от копира выходные напряжения дачтчиков

2, 3, 4 становятся равными нулю и информация об относительном расположении копира и копировального прибора (и о форме копира) теряется. В этом случае необходимо автоматически останавливать станок, чтобы исключить произ. вольное движение рабочих органов станка под действием помех. Обычно отрыв пальца от копира происходит вследствие неправильного выбора режима или при неисправности системы.

Однако при изготовлении острых кромок штампов отрыв пальца от копира неизбежен.

Такой случай изображен на фиг. 2, где

V — вектор скорости копирования, Копирова6 ние происходит в плоскости Х Z. Копировальный прибор должен иметь торцовой палец с острыми кромками, а копир — нулевой радиус кривизны в месте излома поверхности.

При копировании участка АВ, фиг. 2 а, устройство работает как описано выше, причем палец 16 отклонен на величину 8 вверх по оси Z. При копировании вертикального участка

ВС (фиг. 2 б) палец 16 смещен в радиальном направлении по оси X на величину 5о, а смешение по Z равно нулю. По окончанию участка АВ палец 16 под действием пружины копировального прибора (на фиг. не показана) смешается вниз до свободного положения ь, (фиг. 2 в) выходные сигналы датчиков 2, 3, 4 становятся равными нулю, так как смещение пальца 16 в осевом и радиальном направлении отсутствует. Если ключ 12 разомкнут, то копировальный прибор некоторое время перемещается в направлении V из-за инерционности приводов и затем останавливается, так как устройство не получает информации о необходимом направлении движения.

Аналогичное явление будет происходить и при движении вверх по участку ВС, причем отрыв происходит независимо от быстродействия устройства. Kaid только выходные сигналы датчиков 2, 3, 4 становятся равными нулю, выходное напряжение усилителя 6 тоже уменьшается до нуля и коммутатор 7 обесточивается.

Если замкнут контакт ключа 12, то ко входу преобразователя 11 подключается выход источника с фиксированной фазой 13. На второй вход 11 действует сигнал полной ошибки, соответствуюшей по значку отрыву пальца

16 от копира 17, а по величине соответствуюший Бо. Выходные характеристики предлагаемого устройства при обесточенном коммутаторе 7 и включенном ключе изображены на

I фиг. 3, При отрыве устройство вырабатывает сигналы, соответствуюшие максимальной скорости по оси Z (вниз на фиг, 2 в) и небольшой, порядка 10% от максимальной скорости по оси Х, обратной по отношению к первоначальному заданному направлению, Таким образом, копировальный прибор и соответственно фреза начинают перемещаться вниз и назад на копир. Соприкосновение с копиром может произойти как на участке

ВС, (фиг. 2 в), так и на участке СД, в зависимости от протяженности участка ВС и величины U, но отношению к U (ôèã. 3).

Когда палец .16 войдет в соприкосновение с копиром 17, на выходе хотя бы одного из датчиков 2, 3, 4 появится напряжение, которое через усилитель 6 включит коммутатор 7.

Коммутатор отключит от входа преобразователя 11 источник с фиксированной фазой 13

746421 . и подключит выход сумматора 8, восстановив исходную структуру. Далее устройство работает так же, как на участке АВ, рис, 2 а.

Расширение функциональных возможностей заключается в том, что предлагаемое устройство может управлять обработкой острых кромок на изделии без увеличения припуска.

Формула изобретения

Устройство для управления металлорежущим станком, содержащее копировальный прибор с тремя датчиками координат, сумматор, входы которого через контакты переключателя плоскости копирования соединены с выходами датчиков координат, а выход через последовательно соединенные преобразователь напряжения и первый усилитель — с первым входом преобразователя "напряжение-фаза", выход которого) подключен ко входам фазовых дискримииаторов,отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, в него введены ключ, второй усилитель, коммутатор и источник переменного напряжения с фиксированной фазой, выход которого через последовательно соединенные ключ и размыкающий контакт коммутатора подключен ко второму входу преобразователя "напряжение-фаза", к которому через . замыкающий контакт коммутатора подключен выход сумматора, причем входы второго усилителя соединены с выходами датчиков координат, а выход — ко входу коммутатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР N 110990, кл. В 23 0 35/04, 1956.

2. Авторское свидетельство СССР У 278351, кл. В 23 0 35/126, 1962.

3. Патент США N 3.285,137, кл, 90-62, 1966.

746421

Составитель И. Швец

Техред И.Асталош Корректор И. Мус .;

Редактор И, Ковальчук

Тираж 956 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 4102/16, Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4