Устройство для автоматической стабилизации скорости шлифования Советский патент 1983 года по МПК B24B51/00 

Изобретение относится к автоматизированному электроприводу и используется в системах стабилизации скорости резания на шлифовальных станках. Известно устройство для адаптив ного управления шлифовальным станком, содержащее электродвигатель с тиристорным преобразователем, датчики ЭДС и нагрузки электродвигателя, компаратор с задатчиком опорного нап ряжения, ключ, интегратор, блок пороговых элементов, задатчик частоты вращения шлифовального круга и сумматор С1 3« Недостатком данного устройства является необходимость переналадки блока пороговых элементов при исполь зовании на шлифовальном станке шлифо вальных круго1 различной ширины, что значительно усложняет эксплуатацию станка. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства. Поставленная цель достигается тем что в устройство для авто12атичёской стабилизации скорости шлифования, содержащее блок пороговых элеьюнтов подключенный к выходу эадатчика частоты вращения и к входу сумматора, выход которого подключен к системе управления, первый выход которой под ключен к генератору импульсов, а второй - к тиристорному преобразователю, к которому подключен электродвигатель шлифовального круга, датчик нагрузки и датчик ЭДС, включенные в цепь электродвигателя и подключенные к первому и второму вхо дам компаратора соответственно, задатчик опорного напряжения, подклкя енный к первому входу компаратора, выход которого соединен с упр ляющнм входом ключа, к рабочему входу которого подключен выход генератора шотульсов, а к выходу - послед довательно подключенные счетчик импульсов и цифроаналоговый преобразователь, введены генератор импульсов с перенастраиваемой частотой, нульорган, два счетчика импульсов с входами гашения,второй ключ, второй цифроаналоговый преобра1зователь, дв логических элемента И, логические элементы ИЛИ, И-НЕ, делитель, второй сумматор, задатчик постоянного, напряжения, причем вход нуль-органа подключен к выходу датчика иагруэки, а выход - к входу второго счетчика и к первому входу первого элемента И, к второму входу которого подключен первый выход второго счетчика, второй выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ, к второму входу которого подсоединен выход второго элемента И, второй вход которого соединен с первым выходом системы управления, а первый к выходу элемента ИЛИ и к входу элемента И-НЕ, выход которого подключен к третьему входу первого элемента И, выход которого подключен к управляtrateMy входу второго ключа, к рабочему входу которого подключен генератор импульсов с перенастраиваемой частотой, который подключен к задатчику скорости продольной подачи правки, к выходу второго ключа подключен третий счетчик, выход которого подключен к второму Ц1 роаналоговому преобразователю, выход которого подключен к управляющему входу делителя, к выходу которого подключен блок пороговых элементов, а к йходу - второй сумматор, вход которого подключен к выходам первого цифроаиалогового преобразователя и задатчика постоянного напряжения, третий выход системы управления подключен к входам гашения счетчиков импульсов. На чертеже представлена функциональная схема устройства для автоматической, стабилизации скорости шлифования. Устройство содержит тиристорный преобразователь 1 с системой управления 2, подключенный к электродвигателю 3 шлифовального круга, датчик нагрузки 4 и датчик ЭДС,5, включенные в цепь электродвигателя 3, датчик нагрузки 4 подключен к входу нульоргана 6 и первому входу компаратора 7, к которому подключен также задатчик опорного напряжения 8, датчик ЭДС 5 подключен к второму входу компаратора 7, к выходу которого подключен управляющий вход ключа 9, к рабочему входу которого подключен генератор импульсов 10, а к выходу ; последовательно включены счетчик импульсов Ii, цифроаналоговый преобразователь 12, сумматор 13, к входу которого подключен также задатчик постоянного напряжения 14, а к выходу - делитель 15, к управляющему входу которого подключен цифроаналоговый преобразователь 16, вход которого подключен к выходу счетчика импульсов 17, к входу которого подключеи ключ 18, рабочий вход которого соединен с генератором импульсов 19 с перенастраиваемой частотой, вход которого подключен к задатчику скоро сти продольной подачи правки 20 к урравлякщему входу ключа 18 подключен логический элемент И 21, к третьему входу которого подключен вы ход логического элемента И-Н1Е 2, первому - выход нуль-органа 6, к которому подключен также вход счетчика 23, первьш выход которого подключен к второму входу элемента И 21, а второй - к первому входу элемента ИЛИ 24, к второму входу которого под ключен выход элемента: И 25, первый выход которого подключен к выходу эл мента ИЛИ 24 и к входу элемента И-НЕ 22, а второй - к входу генератора импульсов 10 и первому выходу системы управления 2, к второму выходу которой подключен тиристорный преобразователь 1, к третьему - подключены входы гашения счетчиков 11, 17 и 23, а к входу - сумматор 26, вход которого подключен к выходам зад тчика частоты вращения 27 и блока пороговых элементов 28, к входу которого подключен делитель 15. Для пуска электродвигателя 3 включается тиристорный преобразователь I. Одновременно с началом разгона на выходе датчика ЭДС 5 появляется сигнал и, а на первом выходе системы управления 2 - сигнал логической 1. Сигнал и поступает на вт рой вход компаратора 7, а сигнал логической 1 - на второй вход элемен та И 25 и вход генератора импульсов 10. Генератор импульсов 10 включаетс и импульсы через замкнутый ключ 9 поступают в счетчик импульсов 11, вы ходной цифровой сигнал которого преобразуется цифроаналоговым преобразо вателем 12 в аналоговый сигнал U и поступает на вход сумматора 13, где алгебраически суммируется с постояиным напряжением U , которое задается задатчиком постоянного напряжения 14. На основании уравнения движения определим время разгона t электродвигателя 3 шлифовального круга до определенной скорости где М - момент электродвигателя; статистический момент} Зд моменты инерции электродвигателя и шлифовального круга соответственно. При постоянных моменте электродвигателя М, что справедливо для управляемых систем электропривода, и статическом моменте М время разгона .. Зд J- JK U т М - М, Из (2) Вычитаемое выражения (3 ) представляет собой постоянную величину t. Момент инерции шлифовального круга 1ц определяется к-г (4), где m - масса круга; R)( - текущее значение радиуса круга; г - радиус посадочного отверстия круга; У - плотность материала круга; Н - высота круга. Выражение (3) с учетом (4) xHJT/Rj-r) 2(14)- Таким образом, время разгона t за вычетом постоянной t прямо пропор. ционально высоте круга Н и нелинейно зависит от радиуса круга R.. В течение процесса разгона двигателя 3 ключ 18 разомкнут, счетчик импульсов 17 обнулен, на выходе цифроаналогового преобразователя 16 напряжение равно нулю. Делитель 15 осуществляет деление напряжения сумматора 13 U-in на коэффициент деления , где Hijнаименьшая -из применяемых на станке высота круга, Н - высота круга, установленного в данный момент на станке. Величина К устанавливается напряжением Uj цифроаналогового преобразователя 16. В течение времени разгона делитель осуществляет деление на незав.исимо от высоты установленного на станке круга, так как напряжение U2 равно нулю. По мере разгона электродвигателя 3 сигнал U на выходе датчика ЭДС 5 и на втором входе компаратора 7, а также сигнал и на выходе сумматора 13 и сигнал и 2 на выходе делителя 15 увеличиваются. Когда сигнал U достигает определенного значения, срабатьтает один из элементов блока пороговых элементов 28 и на его выходе появляется сигнал лУ, поступающий на вход сумматора 26. Количество noporoBbtx элементов выбирается равным числу aппpoкcи шpoвaнныx участков нелинейной зависимости U- « f(lU) для круга с наименьшей из применяемых на станке высотой Н, где U - напряжение на выходе сумматора 13 при установленном круге с высотой Н. При срабатывании одного элемента блока пороговых элементов 28 сигнал j на выходе его будет максимальным, соответствующий максимально возможному износу шлифовального круга л R 1 . Этот сигнал лУ ч суммируется с сигналом задания U в сумматоре 26 и поступает в систему управления 2. Дополнительный сигнал &а не оказывает влияния иа процесс пуска электродвигателя, так как система управления 2 тиристорного преобразователя 1 работает на поддержание постоянства пускового момента двигателя 3. Пуск продолжается и напряжение на выходах датчика ЭДС 5, цифроаналогового преобразователя 12, сумматора 13, делителя 15 увеличивается, а на выходе блока пороговых элементов 28 уменьшается. При достижении напряжения на выходе датчика ЭДС 5 значения, равного опорному напряжению компаратора 7, заданного задатчиком опорного напряжения 8, компаратор 7 срабатывает, что приводит к размыканию ключа 9 и прекращению поступления импульсов в счетчик 11. На выходе цифроаналогового преобразователя 12 устанавливается напряжение, соответствующее времени t нарастания ЭДС до определенного значения, которое устанавливается задат чином опорного напряжения 8. Время t с Л тветствует времени разгона электродвигателя 3 до определенной скорости, так как с достаточной точностью можно считать ЭДС двигателя пропорциональной частоте вращения. Напряжение на выходе сумматора 13 при одном и том же радиусе круга пропорционально высоте круга U,-.U,. при неизношенном шлифовальном круге любой высоты сигнал U на выходе делителя 15 будет максимальным, а на выходе блока пороговых элементов 28 минимальным и равным нулю, и разгон привода продолжается до частоты вращения, определяемой сигналом 0 задатчика частоты вращения 27. При изношенном круге высотой Н на выходе блока пороговых элементов 28 присутствует напряжение ДУ, соответствующее износу круга, которое суммируясь в сумматоре 26 с и,поступает на систему управления 2 и обеспечивает разгон электродвигателя 3 до частоты вращеиия, при которой скорость резания постоянна. При изношенном круге высотой Н Н на выходе блока пороговых элементо.в присутствует напряжениеди , которое, суммируясь в сумматоре 26 с и, , поступает на систему управления 2 и обеспечивает разгон электродвигателя 3 до частоты вращения, при г. которой скорость резания ниже требуемой. После окончания разгона электродвигателя 3 начинается правка круга (для вновь установленного круга ) или шлифование детали (если кругом уже осуществлялось шлифование ). Во втором случае круг до правки рабо- тает со скоростью ниже требуемой. Правка кру-га начинается с подвода правящего инструмента до касания с кругом. При касании, которое фиксируется появлением сигнала на выходе датчика нагрузки 4 срабатьшает нульорган бив счетчик импульсов 23 записывается первый импульс. Состоя ние выходов счетчика 23 при этом не меняется. Правящий инструмент отводится от круга и ему сообщается подача на глубину и подача в продольном к кругу направлении для его правки. При касании вновь срабатьюает нуль-орган бив счетчик импульсов 23 записывается второй импульс. При этом на первом выходе счетчика 23 появляется логическая 1. Наличие на трех входах элемента И 21 логических 1 приводит к появлению логической 1 на выходе элемента И 21 и замыканию ключа 18. В результате этого импульсы с генератора импульсов 19, частота которых пропорциональна напряжению задания скорости продольной подачи правки-и задатчика 20, начинают поступать в счетчик импульсов 17. По окончании прохода сигнал . . с выхода нуль-органа 6 исчезает и снимается логическая 1 с третьего входа элемента И 21. Вследствие этого с выхода элемента И 21 снимается логическая l, а ключ 18 размыкартся. Поступление импульсов в счетJ7 с генератора импульсов 19 пр ращается. На выходе цифроаиалогового преобразователя 16 устанавливает напряжение U2 « по величине пропорц нальное высоте круга. Это напряжение UA, поступая на управляющийвхо делителя 15, приводит к изменению коэффициента делителя К (если установлен круг с высотой ). Изменение коэффициента К приводит к изменению напряжения на выходе делителя и 2 которое устанавливается в соответствии с соотношением и,.. т.е. напряжение U уменьшается, что приводит к увеличению напряжения на выходе блока пороговых элементов 28 от uUJJ до aU. Напряжение ли, суммируясь в сумматоре 26 с U j, поступает на систему управления 2 и обеспечивает, разгон электродвигателя 3 до частоты вращения, при которой скорость резания устанавливается на постоянном уровне. При следующем проходе правящего инструмента в мо1 мент касания срабатьтает нуль-орган бив счетчик импульсов 23 записывается третий импульс. При этом с первого выхода счетчика 23 снимается логическая 1, а на втором выходе появляется логическая 1, которая поступает на первый вход элемента ИЛИ 24. На выходе его появля ется логическая 1, которая постуПает на первый вход элемента И 25. На выходе его появляется логическая 1, которая обеспечивает присутствие логической 1 на входе и выходе элемента ИЛИ 24 и входе элемента И-НЕ 22. В результате этого с первого входа элемента И 21 исчезает логическая I, что o6ecne4HBaet невозможность замыкания ключа 18. Такое состоян,ие элементов И 25, ИЛИ 24, И-НЕ 22, И 21, ключа 18 сохраняется до момента остановки электродвигателя 3. Таким образом, ранее установившееся напряжение UA на выходе цифроаналогового преобразователя 16 не изменяется до момента остановки двигателя 3. При подаче команды на остановку электродвигателя 3 на первом выходе системы управления 2 появляется логический О который, поступая на генератор частоты 10, приводит к прекращению его работы, а поступая на второй вход элемента И 25 приводит в первоначальное состояние элементы ИЛИ 24, И-НЕ 22, И 21. В этот момент на третьем выходе системы управления 2 появляется кратковременный импульс, поступающий на входы гашения счетчиков 23, 17 и I1, что приводит к их обнулению. После этого устройство готово для следующего измерения. Предлагаемое изобретение позво- ляет расширить функциональные возможности устройства за счет измерения высоты круга.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СТАБИЛИЗАЦИИ СКОРОСТИ ШЛИФОВАНИЯ, содержащее блок пороговых элементов, подключенный к выходу задатчика частоты вра1дения и к входу сумматора, выход которого соединен с системой управления, первый выход которой I подключен к генератору импульсов, а второй - к тиристорному преобразователю электродвигателя шлифовальиого круга, датчики нагрузки и ЭДС цепи электродвигателя, подключенные соответственно к первому и второму входам компаратора, задатчик опорного напряжения, подключенный к первому входу компаратора, выход которого соединен с управляющим входом ключа, к рабочему входу которого подключен выход генератора импульсов, а к выходу - последовательно включенные счетчик импульсов и цифроаналоговый преобразователь, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, устройство снабжено генератором импульсов с перенастраиваемой частотой, нульорганом, еще двумя счетчиками импульсов с входами гашения,вторым ключом, вторым цифроаналоговым преобразователем, двумя логическими элементами И, логическими элементами ИЛИ, И-НЕ, делителем, вторым сумматором, задатчиком постоянного напряжения, при этом вход нуль-органа подключен к выходу датчика нагрузки, а выход - к входу второго счетчика и к первому входу первого элемента И, к второму входу которого подключен первый выход второго счетчика, второй выход которого подклочен к первому входу элемента ИЛИ, к второму входу которого подсоединен выход второго элемента И, вто1Рой вход которого соединен с первым i выходом системы управления, а пер(Л С вый - к выходу элемента ИЛИ и к входу элемента И-НЕ, выход которого подключен к третьему входу первого элемента И, выход которого подключен к управляющему входу второго ключа, к рабочему входу которого подключен генератор импульсов с перенастраиваемой частотой, который под ключен к задатчику скорости продольФ о ной подачи правки, к выходу второго ключа подсоединен третий счетчик7 выход которого подключен к второму vj цифроаналоговому преобразователю, выход которого подключен к управляющему входу делителя, к выходу которого подсоединен блок пороговых злементов, а к входу - второй сумматор, вход которого подсоединен к выходам первого цифроаналогового преобразователя и задатчика постоянного напряжения, а третий выход системы управления соединен с входом гашения счетчиков импульсов.