Устройство для программного управления толщиной стенки заготовки Советский патент 1984 года по МПК B29F3/00 G05B19/415 

Изобретение относится.к устройствам для изготовления трубчатых заготовок из пластиков методом экструзии с программным управлением толщиной стенки заготовки.

Известны устройства программного управления толщиной стенки трубчато заготовки, в котором ход программы осуществляется в функции от сигнала аналогового датчика перемещений, механически соединенного с плунжером копильника, либо от сигнала электроннсэго или электромеханического интегратора. Указанный сигнал формируется электронным интерполятором в последовательность импульсов треугольной формы. Восходящая ветвь каждого импульса и нисходЯ14йя ветвь i предыдущего импульса соответствует определенной позиции программы, для этой дели в интерполяторе имеется определенное количество каналов, равное числу позиций программы. Каждый канал состоит из пропорционального усилителя и усилителя выделения модуля с диодами на входе и выходе. Смещением на входе пропорциональных усилителей задается последовательность, ввода их в действие СИ.

Начало новой позиции и, соответственно, окончание предыдущей наступает в момент, когда входной сигнал достигает уровня соответствующего смещения. Напряжение треугольной формы присутствует на выходе каждого усилителя вь{деления модуля только при прохождении соответствующей и следующей за ней позиции програмNW. Выходы усилителей выделения модуля через переменные резисторы, задающие величину рабочего зазора между дорном и мундлтуком, от которого зависит толщина стенки заготовки, подаются на входы общего суммирующего усилителя, С выхода этого усилителя подаётся задание на гидропривод изменения рабочего зазора.

В качестве переменных резисторов задания рабочего зазора используются цепи последовательно соединенных постоянных ризисторов, коммутируемых штеккерным коммутатором.

Недостатком этого устройства является невысокая точность воспроизведения программы по величине рабоче го зазора. Использование в качестве задающего элемента штеккерного коммутатора не позволяет задавать величину рабочего зазора с достаточно малой дискретностью, так как при этом резко возрастают габариты коммутатора и восприимчивость схемы к внешним помехам. Так, например, при 20 позициях nporpaMjvM и установке с дискретностью 1% коммутатор долже иметь 2000 гнезд, а ПРИ дискретности 0,1% - 20000 гнезд. Реально такие устройства делают с коммутаторами, имеюишми до 50 гнезд на каждой позиции программы, что только за счет установки дает погрешность до 2%.

Падение напряжения на диодах и навходах и выходах усилителей выделения модуля ПРИВОДИТ к деформации импульсов треугольной формы, что непосредственно влияет на величину задаг ния рабочего зазора. Реальное изменение напряжения на диоде 0,2 В при максимальном напряжении 10 В (уровень рабочего напряжения операционных усилителей) дает ошибку 2%, ; Поскольку на вход суммирующего усилителя подаются выходы усилителей выделения модуля не только .функционирующей в настоящий момент позиции программы, но остальных позиций, то дрейф нуля нефункционйрующих в данный момент усилителей суммируется и создает погрешность в задании, . подаваемом на гидропривод. Так, например, при 20 позициях программы дрейф нуля одного усилителя на 1012 мВ создает погрешность 0,2В, .что при максимальном сигнале на выходе суммирующего усилителя 10 В соответствует 2%-ам,

Недостатком, снижающим точность установки рабочего зазора, является отсутствие отрицательной обратной связи, охватывающей интерполятор.

Поскольку погрешности отдельных звеньев суммируются, общая погрешность устройства составляет около 5%..

Недостатком этого устройства является также применение контактного потенциометрического датчика гТоложения плунжера копильника, либо электромеханического интегратора с контактным потенциометром, поскольку их надежность значительно ниже, чем у бесконтактных датчиков. Применение же электронного интегратора при. времени интегрирования около 1 мин дает погрешность не менее 1%,

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство, состоящее из следящего гидропривода изменения зазора между. дерном и мундштуком регистра сдвига позиций nporpaMNM, электронного R-C-генератора с регулированием частоты и штеккерного блока набора программы задания рабочего зазора. Импульсы R-C-генератора подаются на вход регистра сдвига, который последовательно выбирает позиции программы. Задание величины рабочего зазора осуществляется при помощи штеккерного блока набора программы от цепочки последовательно соединенных резисторов 23.

Недостатком известного устройства является невысокая точность программирования толщины стенки заготовку. обусловленная тем, что отсутствие интерполяции позволяет .программиро.вать толцщну стенки заготовки только ступенчато, что приводит к погрешностям, значительно превышающим погрешности обоих описанных устройств; использование в качестве задающего элемента штеккерното блока набора программы дает погрешность по величине зазора до 2%, погрешность в длительности программы и ее позиции определяется нестабильностью частоты регулируемого R-C-генератора и cocтaвJзяeт около 1%. Иэлью изобретения является повыше ние точности устройства. ; Поставленная цель достигается тем/ что в устройство для программного управления толщиной стенки заготовки, содержащее блок набора программы., подключенный входами к -соответствующим выходам регистра сдвига, генератор импульсов, следящий гидропривод, введены цифроаналоговый преобразователь, блок элементо ИЛИ, сумматор, блок деления, интегра тор, вычитающий счетчик импульсов, одновибратор и задатчик временного интервала, подключенный выходами к установочным входам вычитающего счет чика импульсов, соединенного счетным входом с выходом генератора импульсо а выходом обнуления - с входом одновибратора, подключенного выходом к входу синхронизации- вычитающего счет чика импульсов и к входу регистра сдвига, причем входы блока элементов ИЛИ связаны с соответствующими выходами блока набора программы, а выходы - с входами цифроаналогового преобразователя, подключенного выходом к суммирующему входу сумматора, соединенного выходом с входом делимого блок деления, подключенного входом делителя к выходу вычитающего счетчика, а выходом - к входу интегратора. Обязанного выходом с вычитающим входом сумматора и входом следящего гидропривода. Блок набора программы содержит двоично-десятичные цифровые переключатели по числу выходов регистра сдв га. На чертеже показана функциональна схема устройства. Устройство содержит генератор 1 импульсов, вычитающий счетчик 2 импульсов, задатчик 3 временного интер вала, одновибратор 4 окончания позиции программы, регистр 5 сдвига, блок 6 набора программы, блок 7 элементов ИЛИ, цифроаналоговый преобразователь 8, сумматор 9, блок 10 деле ния, интегратор 11, следящий гидро привод 12. Наличие в устройстве квар цевого reHepa fopa и вычитающего счет чика, определяющего длительность позиции программы в зависимости от со стояния цифровых переключателей, позволяет обеспечить практически любую точность длительности программы. Задание величины рабочего зазора цифровыми переключателями позволяет повысить точность программирования до практически любого уровня с сохранением компактности устройства. Интерполяция, выполняемая сумматором, блоком деления и интегратором с общей отрицательной обратной связью осуществляемая С выхода интегратора на вычитающий выход сумматора, обеспечивает вйсокую точность задания, подаваемого на следящий гидропривод. Следящий гидропривод 12 изменения зазора между ДОРНОМ и мундштуком, .состоит из силового гидроцилиндра, электрогидра:Вл.ическогОусилителя, датчика положения плунжера гидроцилиндра и регулятора положения плуйжера гидроцилиндра. Задатчик временного интервала 3 может быть выполнен на цифровых переключателях. Устройство, работает следующим образом: . I- В начале программы в схему устройства подается импульс, устанавливающий регистр 5 сдвига в исходное .лоложение, соответствующее первой позиции программы. Этим же импульсом в вычитающий счетчик 2 записывается число, установленное на цифровых переключателях 3 Длительности поз1-1ции программы. В качестве этого импульса используется сигнал окончания предыдущего цикла программы. По мере поступления на счетный вход вычитающего счетчика 2 импульсов от кварцевого генератора 1 число на информациЬнных выходах счетчика уменьшается и в каждый момент оно равно времени, которое осталось до окончания данной позиции програмли. Когда число в счетчике становится равным нулю, на выходе обнуления счетчика появляется сигнал, фop иpyемый одновибраторрм 4 в сигнал фиксированной длительности, который вновь записывает в вычитающий счетчик 2 число, установленное на цифровых переключателях задатчика 3 временного интервала. Этим же импульсом регистр сдвигается в положение, соответствующее второй позиции программы. Сигнал на первом выходе регистра исчезает одно временно с появлением сигнала на втором выходе. Процесс продолжается, и регистр сдвига последовательно переходит от позиции к позиции до окончания цикла программа. Количество двоично-десятичных разрядов вычитающего счетчика 2 импульсов и, соответств9нно, количество цифровых переключателей задатчика 3 временного интервала установки длительности позиции програмцщ выбирается исходя из требуемой дискретности и точности. Таким образом, может быть обеспечена любая требуемая дискретность установки и точности длительности программы. Сигнал, присутствующий на определенном выходе регистра 5 сдвига, про ходит через блок набора программы и поступает на цифроаналоговый преобра зователь 8. Поскольку на остальных выходах регистра 5 сигнал отсутствует, цифроаналоговый преобразователь принимает цифровую информацию о теку щей позиции программы. По мере сдвига регистра 5 к цифроаналоговому пре образователю 8 подключаются цифровые переключатели блока б последующих позиций nporpaMivuJ. В результате этого на выходе цифроаналогового преобразователя, который является высокоточным преобразователем код - напряжение, имеется напряжение, соответ-, ствующее заданию текущей позиции про граммы. Количество разрядов цифроаналогового преобразователя так же, как и количество цифровых переключателей на каждой позиции программы, определяется исходя из требуемой дискретности установки и точности задания рабо чего зазора. При двух разрядах преобразователя и двух переключателях на каж дой позиции программы обеспечивается точность 1%, при трех- 0,1%. При коли чес-вве позиций программы п 20 и точности установки зазора 1% устройство программного управления содержит 40 цифровых переключателей установки зазора, которые на панели управления устройства занимают площадь 260 см , при точности установки зазора 0,1% - 60 переключателей, которые занимают площадь 390 см , что приемлемо. Интерполирование ступенчатого сиг нала, появляющегося на входе цифроаналогового преобразователя при сме.не.позиций программы, осуществляется сумматором 9, блоком 10 деления и интегратором 11. интерполирование производится по выражению V а V у . dt, где у - интерполированный сигнал на выходе интегратора; у, - сигнал на выходе цифроаналогового преобразователя. соответствующий заданию рабочего зазора на данной позиции программы,Т - длительность позиций программы;t - тгекушее время от начала позиции программы (т -t) число на информационных выходах вычитающего счетчяка, равное времени от текущего момента до конца позиции программы. Дифференцирование указанного выражения дает у dt . , п Решаем дифференциальное уравнение d- dt У после интегрирования получаем 1п(уз -.у) 1п(Т„ - t) + InC, где С - постоянная интегрирования. Откуда у - у С(Тп - t). Определяем С из начальных условий при t О, у УО , откуда . г - УЗ - Уо - Подставляя значение С, получаем У Уа - УР t + V J ф J о Из полученного выражения видно, что у является линейной функцией от t и к концу позиции достигает значе(НИЯ у„ .. Погрешность известных устройств программного управления достигает 5%. В связи с этим толщина стенки заготовки должна превышать на 5% минимальное значение во из.бежание недопустимого утоньшения стенок заготовки, которое приводит к браку изделия. Поскольку предлагаемое устройство дает погрешность до 1%, толщина стенки заготовки должна в этом случае превышать на 1% минимальное значение. Это позволяет уменьшить допуск по толщине стенки заготовки, что дает экономию сырья или позволяет из того же количества сырья выпустить больше изделий.

J

ГОТ

t

pi

.

L-H -

(5

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ ТОЛЩИНОЙ СТЕНКИ ЗАГОТОВКИ, содержащее блок набора програм.мы, подключенный входами к соответствующим выходам регистра сдвига, генератор импульсов, следящий гидропривод, отличающееся тем, что, с целью ,повышения точности устройства, в него введены цифроаналоговый преобразователь, блок элементов ИЛИ, сумматор, блок деления, интегратор, вычитающий счетчик импульсрв, одновибратор и задатчик временного интервала, подключенный выходами к установочным входам вычитающего счетчика импульсов, соединенного счетным входом с выходом генератора импульсов, а выходом обнуления - с входом одновибратора, подключенного.выходом к входу синхронизации вычитающего счетчика импульсов и к входу регистра сдвига, причем входы блока элементов ИЛИ связаны с соответствующими выходами блока набора программ., а выходы с входами цифроаналогового преобразователя, .подключенного выходом к суммирующему входу сумматора, соединенного выходом с входом делимого блока деления, подключенного входом делителя к выходу вычитающего счетчика, а выходом - к входу интеграто- g pa, связанного выходом с вычитающим (/) входом сумматора и входом следящего при вода, 2. Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем, что блок набора программы содержит двоично-деся- S тичные цифровые переключатели по числу выходов регистра сдвига. 1 NU 00 со