Устройство для адаптивного управления станком Советский патент 1984 года по МПК G05B19/39 

11 Изобретение относится к автоматическому управлению и регулированию, в частности к адаптивному управлению станками, в особенности к устройствам ограничения вибраций несущей сис темы станка. Известно устройство для адаптивно го управления станком, содержащее контур стабилизации мощности и конту гашения вибраций. При возникновении вибраций больше допустимого уровня устройство для их интенсивного гашения снижает подачу до нуля, а затем восстанавливает до значения, мен ше исходного на дискрету. При новом возникновении вибраций больше допустимого уровня этот процесс повторяет ся. Возврат подачи до исходного значения производится последовательным дискретным повышением опорного напря жения контура стабилизации мощности Ci. В указанном устройстве возврат к исходным значениям уставки мощности и подачи производится в функции вьщержки времени, а не на основании информации о фактических параметрах резания. Вследствие этого при повьш1ении уставшей в вибронеустойчивой зоне резания могут возникнуть вибрации больше допустимого уровня, что снижает надежность работы. В виб роустойчивой зоне резания устройство может работать с заниженной устав кой мощности в течение вьодержки времени (или нескольких выдержек времени) что снижает производительность. Кроме того, гашение вибраций производится последовательным дискретным сбросом уставки мощности, вследствие чего вибрации несколько раз могут превьш1ать допустимый уровень, что снижает точность и надежность работы Наиболее близким к предлагаемому является устройство для адаптивного управления станком, содержащее после доватепьно соединенные датчик колеба ний, первый усилитель, первый блок полосовых фильтров, первый блок детекторов, первый блок сравнения, второй блок сравнения, второй усили/гель, третий блок сравнения четверт блок сравнения, регулятор и привод, третий усилитель, подключенный входом к датчику мсицности, выходом - к второму входу четвертого блока сравнения, задатчик амплитуды вибраций, задатчик мощности, блок ограничения, подключённые соответственно к вторым 612 входам второго блока сравнения, третьего блока сравнения и регулятора, последовательно соединенные с выходом регулятора фильтр низкой частоты, блок памяти, пятый блок сравнения, подключенный вторым входом к выходу фильтра низкой частоты, последовательно соединенные второй блок полосовых фильтров и второй блок детекторов, подключенный выходом к второму входу первого блока сравнения, а также формирователь импульсов и злемент задержки, подсоединённые выходами соответственно к второму и третьему входам блока памяти, причем выход формирователя импульсов соединен с входом элемента задержки, а вход второго блока полосовых фильтров соединен с выходом первого усилителя С2 . Гашение вибраций производится последовательным дискретным сбросом уставки мощности, вследствие чего вибрации несколько раз могут превысить допустимьй уровень, что снижает точность и надежность работы. При возврате опорного напряжения контура стабилизации к исходному значению после прохождения вибронеустойчивого участка резания может возникнуть следующий режим. Когда подача выйдет на уровень, соответствующий новому значению припуска обработки виброустойчивого участка и новому, повьш1енно му на одну дискрету (но неравному исходному) значению опорного напряжения, то при дальнейшем постоянном припуске ббработки повьшаения подачи происходить не будет, вследствие чего не будет повышаться опорное напряжение, и устройство не будет обеспечивать требуемую производительность обработки. Аналогичный режим может возникнуть при выходе инструмента из вибронеустойчивого участка резания сразу на участок без резания. Цель изобретения - повышение надежности и точности работы устройства. Указанная цель достигается тем, что В устройство дополнительно введены релейное звено и интегратор, подключенный рабочим входом к выходу второго усилителя и входу формирователя импульсов, первым и вторым входами установки начальных условий - соответственно к выходам пятого «блока сравнения и выходу релейного звена, а выходом - к третьему входу третьего блока сравнения, вход . третьего усилителя, а выход - с четвертым входом блока памяти. На фиг. 1 приведена функциональна .схема устройства; на фиг. 2 - времен ные диаграммы работы. Устройство содержит датчик 1 колебаний,- первый усилитель 2, первый блок 3 полосовых фильтров, первый блок 4 детекторов, первый блок 5 сра нения, второй блок 6 сравнения, второй усилитель 7, третий блок 8 сравнения, четвертый блок 9 сравнения, регулятор 10, привод 11, третий усилитель 12, датчик 13 мощности, задатчик 14 амплитуды вибраций, задатчик 15 мощности, блок 16 ограничения фильтр 17 низкой частоты, блок 18 па мяти, пятьй блок 19 сравнения, второй блок.20 полосовых фильтров, вто-г рой блок 21 детекторов, формирователь 22 импульсов, элемент23 задерж ки-, релейное звено 24, интегратор 25, объект 26 регулирования, На фиг. 1 и 2 приняты обозначения и h - припуск обработки; N - мощность резания; Uo - опорное напряжение (ус таска мощности) контура стабилизации мощности; Оц - выходное напряжение интегратора; U - напряжение управления постоянной времени разряда интегратора; U5n напряжение блока памяти; А и Ад - фактическое зна чение вибраций и допустимьй уровень; S - подача. Устройство работает следующим образом. При резаний на виброустойчивом участке с припуском h устройство стабилизирует мощность резания на. заданном уровне N... (интервал времени О - t, фиг. 2). При увеличении припуска до значения hj (момент времени t) подача уменьшается до значения S $2 для обеспечения равенства N N. В момент t- t- вследствие увеличения припуска возникают вибраций А 7 А Q. Усилитель 7 своим напряжением, вычитающимся из выходного напряжения задатчика 15 мощности, уменьшает опорное напряжение до нуля вследствие чего уменьшается подача, и вибрации становятся меньше допустимого уровня (момент ta). Одновременно в этот же интервал времени 25 заряжается до ta интегратор определенного напряжения, пррйорциола, с постоянной времени заряда Tj. ч Длительность гашения вибраций (т.е. интервал 2 tg) характеризует степень неустойчивости возникшего процесса вибраций и может служить мерой необходимого снижения опорного напряжения контура стабилизации. В момент tj выходной сигнал усилителя 7 становится равным нулю, а новое значение опорного напряжения становится меньше исходного на величину напряжения интегратора 25. Подача . (Повышается до нового уровня S S,. Одновременно в момент t, от ртрица1тельного перепада напряжения на входе срабатывает формирователь 22 импульсов и устанавливает в блоке 18 памяти максимальное выходное напряжение Ug (если ранее оно не было установлено). При помощи элемента 23 задержки через ввдержку времени tg t 4 ta производится запоминание выходного напряжения фильтра 17, которое пропорционально.текущему значению подачи S 5з (момент времени. Постоянная времени разрядаТр интегратора 25 при напр}|жении на его первом управляющем входе, равном или меньше нуля U v О, очень велика и может быть обусловлена, например, сопротивлением утечки емкости интегратора 25. В интервале времени t. - t устройство стабилизирует мощность резания на уровне, соответствующем опорному напряжению Uo2 После прохождения вибронеустойчивого участка (момент времени tj) подача вследствие уменьшения припуска повышается, на выходе блока 19 сравнения формируется положительный сигнал , который уменьшает постоянную времени разряда интегратора 25 тем больше, чем больше по величине положительный сигнал. Интегратор разряжается до нуля, с постоянной времени Ер f(), при этом опорное напряжение и мощность резания восстанавливается до исходного значения (моиент t). При выходе на холостой ход (момент t) релейное звено 24, ранее включённое от сигнала усилителя 12, отключается и своим выходом устанавливает нулевые начальные условия в интеграторе 25 и максимальное выходное напряжение в блоке 18 памяти для того, чтобы на 51 выходе блока 19 сравнения преждевременно не суцествова) положительный управляющий сигнал «Uy, который регулирует постоянную времени разряда интегратора. Устройство подготовлено к следующему циклу работы. Применение предлагаемого устройства позволит уменьшить время суще1ствования вибраций с амплитудой больше допустимого значения и вести обработку вибронеустойчивых участков на участках мощности, близких к оптимальньш. Это повышает надежность работы инструмента и станка и производительность обработки .

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ СТАНКОМ, содержащее последовательно соединенные датчик колебаний, первьй усилитель, первый, блок полосовьк фильтров, первьш блок детекторов; первый блок сравнения,второй блок сравнения,второй усилитель,третий блок сравнения,четвертый блок сравнения,регулятор и привод, третий усилитель, подключенньй входом к датчику мощности, выходом ,к второму входу четвертого блока сравнения, задатчик амплитуды вибраций, задатчик мощности, блок ограничения, подключенные соответственно к вторым входам второго блока сравнения, третьего блока сравнения и регулятора, послодовательно соединенные фильтр низкой частоты, блок памяти, пятый блок сравнения, подключенный вторым входом к выходу фильтра низкой чacтoтЫj последовательно соединенные второй блок полосовых фильтров и второй блок детекторов, подключен,ный выходом к второму входу первого блока сравнения, а также формирователь импульсов и элемент задержки, подсоединенные выходами соответственно к второму и третьему входам блока ( памяти, причем выход формирователя импульсов соединен с входом элемента задержки, а вход второго блока полосовых фильтров соединен с выходом i первого усилителя, вход фильтра нкз-кой частоты соединен с выходом регу(Л лятора, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности и надежности работы, в него дополнительно введены релейное звено и интегратор, подключенный рабочим входом к выходу второго усилителя и входу формирователя импульсов, первым о и вторым входами установки начальны, 00 условий - соответственно к выходам со о пятого блока сравнения и выходу релейного звена, а выходом - к третьему входу третьего блока сравнения, вход релейного звена соединен с выходом третьего усилителяj а выход - с четвертым входом блока памяти.

.f

L2.