Устройство программного управления металлорежущими станками Советский патент 1986 года по МПК G05B19/18 

1

Изобретение относится к области автоматики и, в частности, к устройствам программного управления металлорежущими станками.

Цель изобретения - повьпяение на- дежности работы устройства и станка в целом.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - пример его конкретного исполнения; на фиг. 3 - временные, диаграммы работы .

На фиг, 1-3 и в тексте приняты обозначения: Q , , И , Ujj - электрические сигналы, пропорциональные соответственно задан1гой моп(ности резания Np, мощности главного 7ривода N , мощности холостого хода

X i

кущей мощности резания -N nfnln Nmi сигналы уставок, пропор- циональные мощности врезания , и максимально-допустимой мощности резания N,,,,5 Ug Чб man сигнал текущего упранляющего воздействия на привод подачи и максимально-возможное значение этого сигнала.

Индексы при обозначениях остальных сигналов соответствуют номеру соответствующего блока.

Устройство содержит главный при- вод 1, датчик 2. мощности, задатчик 3. мощности, первый блок 4 сравнения, привод 5 подачи, второй блок 6 сравнения, генератор 7 импульсов, ииф роаналоговый .преобразователь 8, триггер 9, логический блок 0, третий 11 и четвертый 12 блоки сравнения , блок 13 ключей, нелинейный 14 и линейный.15 фильтры, запоминающее устройство 16 и определитель 17 минимального сигнала, усилители 18 и 19, резисторы 20, емкость 21 обратной связи, стабилитрон 22, регулятор 23 подачи, резисторы 24-26, компаратор 27, диод 28, резисторы 29-3, 1 омпаратор 32, диоды 33 и 34, реле 35 с контактами 35,, 35, реле 36 с контактами 36,| , Зб2 , генератор 37 импульсов, резистор 38, злемент И 39 счетчик 40, цифроаналоговый преобразователь 41, резисторы 42-44, компартор 45, резисторы 46 и 47, диод 48, сумматор 49, резисторы 50.-52, компаратор 53, резисторы 54 и 55, реле 56 переключающий контакт 57, инвертор 58, резисторы 59 и 60.

Схемная реализация блоков 4, 11, 12, и 13, фильтров 14 и 15, запоми

5

О

5

20 5

-JQ

592152

нающег о устройства 16 и определителя 17 приведена на фиг. 2. Г ервый блок 4 сравнения состоит из сумматора на операционном усилителе 18 и регулятора на операционном усилителе 19с выходными резисторами 20, емкостью 21 обратной связи, ограничительным стабилитроном 22. Блоки 11 и 12 сравнения состоят из компараторов 27 и 32 с выходными резисторами 24, 25, 26, 29, 30 и 31 и диодом 28. Блок 13 ключей состоит из двух реле 35 и 36 со схемой дешифрации полярности входного сигнала па диодах 33 и 34.

Запоминающее устройство 6 содержит генератор 37 импульсов, элемент И 39 с резистором 38 смещения, счетчик 40, цифроаналоговый преобразователь на операционном усилителе 41 с входными резисторами 42, резистором 43 смещения и резистором 44 обратной связи и компаратор 45 с выходными резисторами 46 и 47 и диодом 48.

Определитель 17 минимального сигнала содержит сумматор 49 с выходными резисторами 50 и 5 и резистором 52 обратной связи, компаратор 53 с входными резисторами 54 и 55, поляризованное реле 56 с переключающим контактом 57 и инвертор 58 с резисторами 59 и 60.

Устройство работает следующим образом.

До врезания инструмента в деталь цифроаналоговый преобразователь 8 запомнил значения сигнала 1ц , пропорционального среднему значению мощности холостого хода главного привода 1. и скомпенсировал его в сумматоре 18 блока 4 (фиг. 1, 2). До врезания сигнсгп обратной связи равен нулю: (-Ufj 0, Сигналом Пц за- датчика 3 мощности интегральный регулятор 19 блока 4 открыт до уровня ограничения Ug,, определяемого по- porQM стабилизации стабилитрона 22. При сигналом U. через сопротивления 25 и 26 (контакты реле 35 при этом замкнуты) компаратор 27 блока 1I открыт до положительного уровня насыщения большего, чем сиг- кал UN, который подается на вход 3 блока 12. Сигнал tlij, подается от за- датчика 3 мощности через определитель 17. Контакт 36 разомкнут. Вследствие того, что в этот момент /Ui6/

45

50

55

выходе компаратора 53 положительный уровень и поляризованное реле 56 находится в таком состоянии, что его контакт 57 замкнут в нижнем положении, на выходе инвертора 58 формируется сигнал

UR -UNO

Сигнал U,g формируется следующим образом.

Так как контакты реле 35 замкнуты, то на входе II элемента И 39 - уровень логического нуля, и на счетный вход Т счетчика 40 импульсы генератора 37 импульсов не проходят. Уровнем логического нуля на входе II счетчик 40 установлен в нулевое состояние, при котором на его прямых выходах - нулевой уровень. Напряжением .смещения fJ, пифроанало- говый преобразователь нл операционном усилителе 41 открыт до положительного уровня +U|j, который больше сигнала задания Uf, , сложенного с максимально-возможной амплитудой периодического возмущения с некоторым запасом Пд,

Таким образом, сигналом блока 11 |-И „/ /-Ufijj / компаратор 32 блока 12 открыт до отрицательного уровня насыщения, при котором включено реле 35.

Регулятор на операционном усилителе 19 блока 4 находится при этом в режиме компаратора.

При врезании инструмента в деталь, как только сигнал обратной с связи +и достигнет уровня (момент времени t по фиг. 38), компаратор .27 меняет свою полярность, диод 28 закрывается и, вследствие очевидного неравенства -Ujjo/ /U и/ компаратор 32 также меняет полярность. При этом включается реле 36, отключается реле 35.

В обратную связь интегрального регулятора 19 включается разряженная емкость 21, представляющая собой в первый момент закороченный участок электрической цепи, и поэтому выходной сигнал блока 4 з(Ь()U5 п, скачком снижается до нуля UA(-t-t,)0 в момент, времени . Одновременно из-за отключения контакта 35( реле 35 в блоке 11 установка снижается до и,. , а на входе сумматора 49 в блоке 17 создается дополнительная установка Uyj , вследствие

592154

чего выходное напряжение определителя 1 7 повышается до уровня U, Nnlalf 1 +Ujj , Таким образом, разрешенная зона работы интегрального регулятора 5 19 расширяется от UJ. до и„„д, . Под действием задающего сигнала интегральный регулятор 19 увеличивает свой сигнал ПдДо тех пор, пока среднее значение мошности -N 10 не станет равным заданному уров- ню Ng.

Одновременно в момент времени t) (фиг. За) вследствие размыкания контакта 35/2 реле 35 в запоминающем уст- 5 ройстве 16 элемент И 39 начинает пропускать импульсы от генератора 37 на счеттгый вход 1 счетчика 40. При появлении уровня логической единицы на входе II счотчик 40 устанавливао ется в нулевое состояние, а затем под действием импульсоэ на счетном входе I начиняет изменять свое состояние. Цифроаналоговый преобразователь 41 уменьшает свое напряжение

5 в момент времени t (б NO

В момент времени t выходной сигнал цифроаналогового преобразователя 41 (соответственно, запоминающего устройства 16) становится равным сиг0 налу и,4 нелинейного фильтра 14, сложенному с некоторой наперед заданной малой величиной Ug (определяется соотношением входных сопротивлений 46 и 47 компаратора 45), Выходное иа, пряжение компаратора 45 изменяет свою полярность с положительной на отрицательную, диод 48 закрьгоается и на входе III элемента И 39 появляется потенциал логического нуля. Импульсы

Q от генератора 37 на счетный вход J счетчика 40 не проходят, вследствие чего напряжение Ui запоминается на уровне, соответствующем моменту времени t.,.

5 Ранее, после момента времени t, на вход III блока 12 подавался сигнал не Ц,„,иКв Ni как бьшо в интервал времени , а сигнал J, так как U|5(+t, )U(,, компаратор

Q 53 изменил свою полярность, а поляризованное реле 56 переключило свой контакт 57 (на фиг. 2 -. в верхнее положение).

Таким образом, после момента вре- 5 мени tj разрешенная зона р.аботы интегрального регулятора 19 снижается с уровня достигает к моменту времени t, уровня Пио+и, причем

§

значение Иц (t,,) больше амплитуды

периодического возмущения в сигнале и fj на некоторую малу;о наперед заданную величину (фиг, 3). Величина Ug выбирается таким образом, чтобы в квазиустановившемся режиме (при медленных изменениях припуска) сигнал обратной связи был меиыче сигнала и +lJMfc(ti) f-e. ошибка стабилизации не превосходила Ug-.

Следует заметить, что выдержка времени (интервал времени t-,-t) определяется частотой импульсов генератора 37 блока 16, которая выбирается таким образом, чтобы t было больше времени переходного процесса .в любом режиме. При р -зком нарастании припуска обработки (момент времени t по фиг. 3q), как только UN станет равным значении (момент времени t), компаратор 32 блока 12 меняет полярность, включается реле 35, отключается реле 36 и регул51тор 19 в блоке 4 переходит

в режим компаратора. Так как U,i,( ) 25 входу цифроаналогового преобразова Uf , выходное напряжение блока 4 становится равным нулю ( )0; вследствие чего перерегулирование и перегрузки на инструмент и станок форсированно снижаются. Вследствие размыкания контакта 36 реле 36 в определителе 17 выходное напряжение и,J. становится равным U,, , и поэтому компаратор 32 не изменяет свою полярность до тех пор, пока не устранится перерегулирование (момент времени t).

Начиная с момента времени t работа блоков 4 и 12, запоминающего устройства 16, определителя 17 и переходный процесс становятся аналогичными рассмотренным в интервал врмени t,-t,,. При этом, если после увеличения припуска увеличилась амплитуда периодических возмущений, разрешенная зона работы интегрального регулятора 19 увеочичивается за счет автоматической подстройки уров НЯ tijjjtp ,).

Для сравнения на фиг. 3S приведе- нь переходные процессы в известном устройстве. Как видно из фиг, 3, переходный процесс при нарастании припуска (интервал времени по фиг. 35) в известном устройстве имеет большее перерегулирование и боль1259215

uiee время существования перерегулирования, чем в предлагаемом устройстве ,

Технико-экономическая эффектив- ность изобретения заключается в повышении надежности работы устройства и уменьшении вероятности выхода из строя инструмента и узлов станка.

формула изобретения

Устройство программного управления металлорежущими станками, содержащее последовательно соединенные

привод главного движения, датчик мощности, первый блок сравнения и привод подачи, а также последовательно соединенные генератор импульсов, цифроаналоговый преобразователь, второй блок сравнения и триггер, второй вход которого соединен с выходом логического блока и с третьим входом цифроаналогового преобразователя, выход триггера подключен к второму

теля, выход которого соединен с третьим входом первого блока сравнения, к второму входу которого подключен , выход задатчика мощности, вьтход датчика мощности соединен с вторым входом второго блока сравнения, содержащее также последовательно соединенные нелинейный фильтр, третий и четвертьТй блоки сравнения и блок ключей, первьй выход .которого подключен к четвертому входу первого блока сравнения, второй выход к второму входу тре- . тьего блока -сравнения, а также линейный фильтр, подключенный входом к второму выходу первого блока сравнения и к входу нелинейного фильтра, а выходом - к второму входу четвертого блока сравнения, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности в работе, в него введены определитель минимального сиг- нала и запоминающее устройство, подключенное первым входом к выходу нелинейного фильтра, вторым входом - к второму выходу блока ключей, первый вход определителя минимального сиг- , нала соединен с выходом задатчика мощности, второй вход - с выходом запо- минающего устройства, третий вход - с третьим выходом блока ключей, а выход - с третьим входом четвертого блока сравнения.

Фиг.1

го

Фиг. ,

ti tj

« e

4imiA

Изобретение относится к области автоматики, в частности к устройствам для программного управления металлорежущими станками. Цель изобретения - повьшение надежности в работе. Устройство содержит главный привод и привод подачи, датчик мощности, задатчик мощности, четыре блока сравнения, цифроаналоговый преобразователь, генератор импульсов, триггер, логический блок, блок ключей, нелинейный и линейный фильтры, и вновь введенные запоминающее устррй- ство н определитель минимального сигнала. 3 ил.