Устройство для координирования рабочихОРгАНОВ МЕТАллОРЕжущиХ CTAHKOB Советский патент 1981 года по МПК B23Q17/00 

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в металлорежущих станках с программным управлением.

Известны устройства для координирования рабочих органов металлорежущих станков, в которых измерительная часть нри диапазоне измерений больше 1 мм состоит из двух или больше ступеней. Часто эти ступени строятся с использованием разных по своей физической природе мер длины, что менее удобно из-за разнородности применяемых элементов особенно в автоматических системах 1.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для координирования рабочих органов металлорежущих станков, содержащее цифровой управляющий блок, привод рабочего органа, соединенный входом с выходом цифрового управляющего блока, а выходом - с рабочим органом, щтриховую щкалу, соединенную с рабочим органом, фотоэлектрический преобразователь перемещений рабочего органа, расположеиный над штриховой шкалой и соединенный выходом со входом цифрового управляющего блока 2.

Однако такое устройство не обеспечивает высокую точность координирования по

следующим причинам: из-за погрешностей увеличения оптической системы; из-за погрешностей расположения штрихов штриховой шкалы; из-за погрешностей в выполнеНИИ направляющих каретки с фотоэлектрическим измерительным преобразователем перемещений.

Целью изобретения является повышение точности координирования рабочих органов металлорежущих станков.

Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено оптико-механическим компенсатором, приводом оптико-механического компенсатора, фотоэлектрическим

круговым преобразователем перемещений компенсатора и вторым цифровым управляющим блоком, при этом компенсатор расположен между штриховой шкалой и фотоэлектрическим преобразователем перемещений рабочего органа, привод компенсатора соединен входами со вторым выходом первого цифрового управляющего блока и выходом второго цифрового управляющего блока, а фотоэлектрический круговой преобразователь перемещений компенсатора соединен выходом со входом второго цифрового управляющего блока, который вторым входом соединен с третьим выходом первого цифрового управляющего блока.

На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - схема, поясняющая принцип задания дробной части заданной координаты, а также введения поправок на различные систематические погрешности.

Устройство содержит цифровой управляющий блок 1 (на фиг. 1 не раскрыт), привод 2 рабочего органа 3, соединенный входом с выходом цифрового управляющего блока 1, а выходом - с рабочим органом 3, металлическую штриховую шкалу 4 с интервалом делений в один миллиметр, аттестованную по всем штрихам и соединенную с рабочим органом 3, фотоэлектрический преобразователь 5 перемещений рабочего органа 3, расположенный над штриховой шкалой 4 на неподвил ной части станка, оптико-механический компенсатор 6, расположенный между штриховой шкалой 4 и фотоэлектрическим преобразователем 5 перемещений рабочего органа 3, привод 7 оптико-механического компенсатора 6, фотоэлектрический круговой преобразователь 8 перемещений оптико-механического компенсатора 6 и цифровой управляющий блок 9 (на фиг. 1 не раскрыт).

При этом цифровой управляющий блок 1 соединен входом с выходом фотоэлектрического преобразователя 5 перемещений рабочего органа 3, вторым выходом - со входом привода 7 оптико-механического компенсатора 6, а третьим выходом - со входом цифрового управляющего блока 9; цифровой управляющий блок 9 соединен вторым входом с выходом фотоэлектрического кругового преобразователя 8 перемещений оптико-механического компенсатора 6, а выходом - со вторым входом привода 7 оптико-механического компенсатора 6.

Фотоэлектрический преобразователь 5 перемещений рабочего органа 3 включает лампу 10 накаливания, конденсор 11, полупрозрачное зеркало 12, объектив 13 с увеличением (не больше, чем с десятикратным), щелевую диафрагму 14, сканатор 15, соединенный с диафрагмой 14, и фотоприемник 16.

В качестве оптико-механического компенсатора 6 использована прозрачная плоскопараллельная пластинка.

Устройство работает следующим образом.

В запоминающий регистр первого цифрового управляющего блока 1 вводится код целой части числового значения заданной координаты, а в запоминающие регистры второго цифрового управляющего блока 9 - коды дробной части заданной коордиты и поправок на погрешности расположения штрихов штриховой шкалы 4 (в принципе можно ввести и коды поправок других систематических погрешностей). Счетчики импульсов целой и дробной частей числового значения заданной координаты

цифровых управляющих блоков 1 и 9 о,нуляются. В исходное положение устанавливается рабочий орган 3 и оптико-механический компенсатор 6. Включается привод 2 рабочего органа 3. Рабочий орган 3 и соединенная с рабочим органом 3 штриховая шкала 4 начинают перемещаться с достаточно большой скоростью во избел ание излишней потери времени. При этом

фотоэлектрический преобразователь 5 перемещений рабочего органа 3 вырабатывает э.чектрические импульсы от каждого штриха штриховой шкалы 4, которые после нормирования по амплитуде на входе цифрового управляющего блока 1 поступают в его счетчик импульсов целой части числового значения заданной координаты. На параллельных выходах этого счетчика импульсов целой части заданной координаты

образуется код числового значения текущего перемещения рабочего органа 3, который подается в сравнивающее устройство первого цифрового управляющего блока 1. По мере выравнивания кодов, поступаюЩих в сравнивающее устройство первого цифрового управляющего блока 1 от счетчика импульсов и запоминающего регистра целой части заданной координаты, на командное устройство привода 2 рабочего

органа 3, подаются командные сигналы для постепенного замедления скорости перемещения рабочего органа 3 с целью обеспечения точного - без перебегов останова его в положение, заданное программой. С

целью экономии времени при первой команде на замедление скорости перемещения рабочего органа 3 от сравнивающего устройства цифрового управляющего блока 1 одновременно подается команда на

командное устройство привода 7 оптикомеханического компенсатора 6. Включается привод 7 компенсатора 6. Привод поворачивает компенсатор (прозрачную плоскопараллельную пластинку) 6. Как известно,

прозрачная плоскопараллельная пластинка при повороте обладает свойством смещать падающий на нее световой луч без изменения направления на величину, пропорциональную углу поворота пластинки.

Это дает возможность поворотом плоскопараллельной пластинки относительно оптической оси объектива 13 задать дробную часть числового значения заданной координаты, а также ввести поправки на различные систематические погрешности, например на погрешность расположения штрихов шкалы 4.

При этом фотоэлектрический круговой преобразователь 8 перемещений компенсатора 6 вырабатывает электрические импульсы, которые после нормирования по амплитуде на входе цифрового управляющего блока 9 поступают в его счетчик импульсов дробной части числового значения

заданной координаты. Код, образованный

на параллельных выходах этого счетчика импульсов дробной части координаты, подается в сравнивающее устройство цифрового управляющего блока У и сравнивается с суммарным кодом, поступающим от накапливающего сумматора. Суммарный код представляет собой сумму кодов дробной части заданной координаты и поправок на различные систематические погрешности, например на погрешность расположения штрихов щкалы 4 и т. д. При равенстве вышеотмеченных кодов сравнивающее устройство цифрового управляющего блока 9 выдает команду на командное устройство привода 7 компенсатора 6. Привод 7 выключается. В результате компенсатор 6 поворачивается на некоторый угол, пропорциональный сумме кодов дробной части заданной координаты и поправок на различные систематические погрешности, а оптическая ось оптической системы О фотоэлектрического преобразователя перемещений 5 смещается на величину Д, равную сумме дробной части заданной координаты и поправок на различные систематические погрешности.

1аким образом, в процессе перемещения рабочего органа 3 производится задание дробной части численного значения заданной координаты с учетом поправок на различные систематические погрешности.

Введение поправок, например, на погрешность расположения штрихов шкалы 4 осуществляется следующим образом.

Код целой части координаты от цифрового управляющего блока 1 подается в дешифратор адресов кодов поправок цифрового управляющего блока 9, который выходами соединен со входами запоминающего регистра (постоянное запоминающее устройство), кодов поправок на погрешности расположения штрихов шкалы 4. По команде от первого цифрового управляющего блока 1 код поправки штриховой шкалы, соответствующий целой части числового значения заданной координаты, поступает от постоянного запоминающего устройства в накапливающий сумматор и суммируется с кодом дробной части заданной координаты.

В момент, когда счетчик импульсов целой части заданной координаты сосчитает количество импульсов, равное целой части заданной координаты, от сравнивающего устройства цифрового управляющего блока 1 подается команда на командное устройство привода 2 рабочего органа 3 на останов и последний останавливается в положение, заданное программой.

Формула изобретения

Устройство для координирования рабочих органов металлорежущих станков, содержащее цифровой управляющий блок, привод рабочего органа, соединенный входом с выходом цифрового управляющего блока, а выходом - с рабочим органом, штриховую шкалу, соединенную с рабочим органом, фотоэлектрический преобразователь перемешений рабочего органа, расположенный над штриховой шкалой и соединенный выходом со входом цифрового управляющего блока, отличающееся тем, что, с целью повышения точности координирования, оно снабжено оптико-механическим компенсатором, приводом оптико-механического компенсатора, фотоэлектрическим круговым преобразователем перемещений компенсатора и вторым цифровым управляющим блоком, при этом

компенсатор расположен между штриховой шкалой и фотоэлектрическим преобразователем перемещений рабочего органа, привод компенсатора соединен входами со вторым выходом первого цифрового

управляющего блока и выходом второго цифрового управляющего блока, а фотоэлектрический круговой преобразователь перемещений компенсатора соединен выходом со входом второго цифрового управляющего блока, который вторым входом соединен с третьим выходом первого управляющего блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Мироненко А. В. Фотоэлектрические измерительные системы. М., «Энергия, 1967, с. 238-276.

2. Кучер И. М. Металлорежущие станки. Л., Машиностроение, 1969, с. 527 (прототип).

Г

Фиг. }