Устройство для автоматического управления станком Советский патент 1940 года по МПК B23B25/06 

Предлагаемое устройство представляет собой попытку дальнейшего развития автоматизации станков токарного и шлифовального типов, а именно автоматизации станков для точной и прецизионной обработки деталей, имеющих форму тел вращения. При автоматизации указанных станков возникают значительные трудности, которые не могут быть разрешены с комощью предложенных ранее принципов.

Так, например, в автомате Вихмана, применяемом для обработки деталей, имеющих форму тел вращения, на точность обработки, помимо точности задания контура и инерции движущихся частей, влияют затупление резца, дрожание станины, упругие деформации супорта и прочие факторы, делающие невозможной обработку с точностью до микрон.

Для осуществления возможности автоматической обработки деталей именно с такой точностью автор предлагает устройство, основанное на новом принципе, который заключается в непрерывном, точном и не зависящем от колебаний любых параметров, измерении диаметра обрабатываемой детали во время ее обработ

ки на станке и одновременном компарировании этого размера с соответственным размером эталонной детали.

В предлагаемом устройстве используются уже известные и применяемые в других станках с автоматическим управлением приспособления, как-то: фотоэлементы, служащие для измерения размеров обработываемого изделия, измерительные ножи, нагруженные пружинами, и т. п.

С конструктивной стороны сущлость предлагаемого устройства заключается в том, что измерительные ножи выполнены в виде экранов для фотоэлемента, соединены механически с подвижными частями датчиков следящей системы, управляющей подачей на станке, и закреплены на подвижных сердечниках электромагнитов, управляемых указанными фотоэлементами; при этом ножи автоматически поддерживаются на линии контура изделия, измеряя соответствующий размер без прикосновения к изделию.

Если при обработке на станке той или иной детали измеряемый размер не совпадает с соответствующим размером эталонной детали, то подача

инструмента автоматически продолжается. Если же различие в размерах снижается до микрона (или вообще ниже границы требуемой точности), то поперечная подача прекращается и продольная подача подводит инструмент к следующему месту. При этом, разумеется, вполне допустимы два прохода - первый, более грубый, и второй окончательный. Эталонная деталь (а равно и автоматическое измерительное устройство) не снашиваются, так как отсутствует механическое сопротивление. Дрожание или биение детали или станины, колебания напряжения в сети, изменения характеристик элементов схемы, затупление или срабатывание инструмента не оказывают влияния на точность обработки. Кроме того, отпадает надобность в постоянно сменяемых калибрах и увеличивается производительность станка за счет увеличения подачи и устранения дополнительного времени измерения ручным калибром.

Устройство, описываемое в данном авторском свидетельстве, предназначается для измерения размеров деталей, обработка которых не сопровождается применением охлаждающей жидкости.

На чертеже изображена схема устройства.

Как видно из схемы, два световых потока источника света S, модулируемые при посредстве диска D с отверстиями, приводимого во вращение от моторчика М, проходят через соответствующую оптическую систему и н фокусируютсй, примерно, па конце острия Aj и N двойного измерительного ножа. Отверстия на диске D для верхнего и нижнего потоков света располон ены с различной частотой.

Если точки а н с ножа и точка b измеряемой детали находятся на одной прямой, то на фотоэлемент Р свет не попадает. Если же нож слегка подымется (для полного открытия достаточно доли микрона), то на фотоэлемент F попадет свет. Переменная слагающая фототока после усиления в C/i и выпрямления питает обмотку электромагнита, связанного

с ножом NI или л/2- Под действием пружины нож может отойти от линии а-Ь-с наружу, но электромагнит заставляет его подойти к этой линии. Если точка b детали подымется, то ток в электромагните пропадет, и нож отойдет от прежней линии а-b-с, но тогда в электромагните опять появится ток, и нож установится по некоторой новой линии. Так как все устройство головки, соединенной с ножом, не несет никакой нагрузки, оно может быть сделано достаточно легким и малым по габариту.

Расстояние между двумя остриями ножа выбирается равным примерно 10-20 мм. В поперечном направлении ширина ножа - порядка одного миллиметра. При обработке деталей с большой конусностью ширина должна быть порядка 50 ..

Таким образом, пожи точно копируют своим положением расстояние между крайними точками диаметра детали. При этом не нужна точная юстировка оптической системы, так как при дрожании ее, все равно, положение ножа на линии а-й-сдаст отсутствие света вне зависимости от изменения положения оптики.

Биение детали также заметно не отразится на точности измерений. Действительно, биение в любом направлении можно разложить на биение в вертикальном и горизонтальном направлениях. Биение в горизонтальном направлении, как легко сразу увидеть, не оказывает никакого влияния, так как линия а-b-с при этом не смещается. Биение в вертикальном направлении вызывает только перемещение обоих ножей TVj и Л ,, но расстояние между ними остается без изменения.

На чертеже схематично показаны также резец Q и две щетки назначение последних - не допускать попадания пыли к точке Ь.

Конструктивно измерительное устройство должно быть оформлено на массивной раме с нижней и верхней измерительными головками. Положение ножей замеряется с помощью емкостных измерителей в виде конL (d 4-d. г. г. I г.,.: i .j.с I 2 фиксирует сумму зазоров. Искомый диаметр л: изделия определяется

.t / - /J - ( ) 1-1-,

где /-расстояние на раме от верхней неподвижной обкладки до нижней и /1 - расстояние от нижней обкладки до острия ножа. Суммарная емкость С (форм. 1) непрерывно компарируется с компенсирующей емкостью С на мостике, питаемом ламповым генератором повышенной частоты. Конденсатор С делается с фигурными пластинами для достижения линейности шкалы. Шкала на его оси отмечает

Лх (, т. е. повышение или,

наоборот, уменьшение диаметра по сравнению с каким-то заданным. Шкала может соответствовать например, zirSOu., ztSOf., . Масштаб шкалы может регулироваться переключением конденсаторов постоянной емкости, параллельно присоединенных к С и С.

Автоматическое компарирование происходит следующим образом. Если на выходе мостика - не нуль, то в зависимости от фазы напряжения после усилителя G зажжется тот или иной из тиратронов TI или Т, вследствие чего прибор Е начнет вращать конденсатор С в ту или иную сторону до тех пор, пока не наступит равновесие. На оси прибора Е сидит сельсин, служащий для воздействия на механизм подачи.

Задание эталонной детали в предлагаемом устройстве может быть осуществлено и методом начерченного контура, аналогично тому, как это имеет место в упомянутом в начале описания станке Вихмана (или, например, контура, вырезанного из листа картона); однако, автор считает, что применение эталонной де(1)

тали все же целесообразнее, поскольку последняя не разрушается с течением времени, так как отсутствует механический с ней контакт.

Автор отмечает, что несмотря на сложность схемы, электрическое устройство должно получиться компактным, так как в нем преобладает компактная электронная и ионная аппаратура.

Предмет изобретения.

1.Устройство для автоматического управления токарным, шлифовальным или тому подобным станком с использованием фотоэлементов для измерения размеров обрабатываемого изделия при помощи измерительных ноже.й или т. п., нагруженных пружинами, отличающееся тем, что мерительные ножи, выполненные в виде экранов для фотоэлементов и соединенные механически с подвижными частями датчиков следящей системы, управляющей подачей, закреплены на подвижных сердечниках электромагнитов, управляемых указанными фотоэлементами так, чтобы ножи автоматически поддерживались на линии контура изделия, измеряя соответствующий размер без прикосновения к изделию.

2.В устройстве по п. 1 применение датчиков емкостного или индукционного типов.

3.В устройстве по пп, 1 и 2 применение следящей системы с тиратронами на приемном конце, управляющими аппаратом Е, служащим для перестановки компенсационного прибора С, компарирующего датчик. посредством этой величины:

4. В устройстве по п. 3 применение сельсина, расположенного на оси «аппарата Е и служащего для воздействия на механизм подачи.

5. В устройстве по пп. 1-4 применение световых модуляторов для модулирования световых лучей, падающих на фотоэлементы.