Устройство для адаптивного управ-лЕНия CTAHKOM Советский патент 1981 года по МПК G05B19/39 

УСТРОЙСТВО

для АДАПТИВНОГО

УПРАВЛЕНИЯ СТАНКОМ

I

Изобретение относится к автоматическому управлению и регулированию, в частности к а-даптивному управлению металлорежущими станками, в особенности для ог-раничения колебаний несущей системы станка.

Известно устройство для адаптивного управления с ограничением уровня колебаний негущей системы станка, содержащее датчик колебаний, усилители, исполнительный орган, полосовые фильтры 1.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, содержащее последовательно соединенные датчик колебаний, первый усилитель, блок полосовых фильтров, блок детекторов, первый блок сравнения, второй блок сравнения, подключенный к задатчику допустимого уровня автоколебаний, второй усилитель, третий блок сравнения, подключенный к задатчику мощности, четвертый блок сравнения, подключенный через третий усилитель к датчику мощности, регулятор, подсоединенный к блоку ограничения подачи, и привод подачи, а также коммутатор, реле времени, формирователи

импульсов, элемент И-НЕ и реверсивный счетчик, прямые выходы которого через коммутатор соединены со входом задатчика мощности, инверсные выходы - через элемент И-НЕ и первый формирователь импульсов с соответствующими входами реле времени, выход которого через второй формирователь импульсов подсоединен к вычитающему входу реверсивного счетчика, а суммирующий вход последнего подключен через третий -формирователь импульсов к выходу третьего блока сравнения.

При возникновении колебаний на одной из резонансных частот несущей системы станка больше допустимого уровня на выходе второго усилителя появляется напряжение, форсированно снижающее уставку

S мощности до нуля. Одновременно через третий формирователь импульсов на суммирующий вход реверсивного счетчика приходит импульс, изменяющий его состояние, в результате чего через коммутатор на задатчик .мощности приходит сигнал, уменьшающий

0 уставку последнего на дискрету.

После снижения амплитуды автоколебаний вследствие форсированного снижения

уставки мощности и, следовательно, подачи сигнал на выходе второго усилителя исчезает и уставка мощности возвращается до исходного значения за вычетом одной дискреты. Если этого снижения недостаточно, то описанный цикл повторяется. Возврат к исходному значению производится в функции выдержки времени реле времени, которое, отсчитав выдержку времени после начала каждого цикла, подает через второй фор.мирователь импульсов на вычитающий вход реверсивного счетчика импульс 2.

Недостатком известного устройства является отсутствие информации о параметрах процесса резания, влияющих на возникновение автоколебаний в режиме возврата уставки мощности к исходному значению, осуществляемого в функции выдержки времени. Вследствие этого может произойти превыщение уровня автоколебаний над допустимым, т.е. снижение надежности работы инструмента и станка (если возврат к исходной уставке мощности осуществляется в вибронеустойчивой зоне процесса резания) или работа с заниженной уставкой мощности, т.е. снижение производительности (если исполнительный орган - привод подачи - виброустойчивую зону прошел, а выдержка времени еще не истекла).

Цель изобретения - повыщение точности устройства.

Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее последовательно включенные датчик вибраций, первый усилитель, блок полосовых фильтров, блок детекторов, первый блок сравнения, второй блок сравнения, второй усилитель, третий блок сравнения, четвертый блок сравнения, регулятор и привод, третий усилитель, входом подключенный к датчику мощности, выходом - ко второму входу четвертого блока сравнения, к выходу третьего блока сравнения подключен вход первого формирователя импульсов, выходом соединенный с первым входом реверсивного счетчика, выходы которого через последовательно соединенные коммутатор и задатчик мощности связаны со вторым входом третьего блока сравнения, а также задатчик амплитуды вибраций, блок ограничения подачи, второй формирователь импульсов, выходами подключенные ко вторым, входам соответственно второго блока сравнения, регулятора и реверсивного счетчика, дополнительно введены фильтр низких частот, блок памяти, элемент ИЛИ, элемент задержки и пятьш блок сравнения, выход которого соединен со входом второго формирователя импульсов, выход первого формирователя импульсов через последовательно соединенные элемент ИЛИ и элемент задержки подключен ко второму входу блока памяти, второй вход элемента ИЛИ соединен с выходом второго формирователя импульсов, а третий вход блока памяти - с выходом элемента ИЛИ.

На чертеже приведена функциональная схема устройства, содержащая контур I ограничения уровня вибраций и контур II стабилизации мощности устройства.

Контур I ограничения уровня вибраций

содержит последовательно соединенные датчик 1 вибраций, первый усилитель 2, блок 3 полосовых фильтров, блок 4 детекторов, первый блок 5 сравнения, второй блок 6 сравнения, другой вход которого подсоединен к задатчику 7 амплитуды вибраций, второй

усилитель 8, а также коммутатор 9, реверсивный счетчик 10, формирователи 11 и 12 импульсов, элемент ИЛИ 13, элемент 14 задержки, фильтр 15 низкой частоты, блок 16 памяти и пятьц блок 17 сравнения.

Контур И стабилизации мощности устройства содержит последовательно соединенные задатчик 18 мощности, третий 9 и четвертый 20 блоки сравнения, причем последний подключен через третий усилитель 21 к датчику 22 мощности, регулятор 23, к второму входу которого подключен блок 24 ограничения подачи, привод 25, объект 26 регулирования.

Устройство работает следующим образом.

При включении устройства счетчик 10 устанавливается в нулевое состояние, при котором на его выходах устанавливаются нулевые уровни, и система стабилизирует заданное значение мощности, При увеличении припуска подача снижается, что может привести к возникновению вибрации, если а.мплитуда вибраций превысит допустимый уровень. Тогда выходной сигнал блока 19 уменьшится до нуля, это приведет к формированию блоком 11 импульса-, который изменит состояние счетчика 10 таким образом, что

5 напряжение задатчика 18 изменится на дискрету, в результате подача, мощность и амплитуда колебаний уменьщатся. Одновременно этот импульс через элемент 13, поступая на вход блока 16, очистит его память, а по истечении вре.мени задержки эле.мент 14 сформирует на входе «Измерение и память блока 16 импульс, который запищет в память блока 16 выходную величину фильтра 15, пропорциональную величине подачи. Описанный цикл повторяется до тех пор, пока амплитуда вибрации не уменьщится до заданного уровня, причем в блоке 16 будет хранится величина подачи, соответствующая последнему циклу. При отсутствии вибрации и увеличении подачи, например при уменьщении припуска, создана возможность увеличения уставки мо.щности и, как только величина текущей подачи превысит величину, записанную в память блока 16, блок 12 сформирует импульс, который изменит состояние счетчика 10, в результате чего устав5 ка мощности увеличится на дискрету, а в блок 16 установятся нулевые начальныеусловия. По истечении вре.мени задержки на вход блока 16 поступит импульс, записывающии в память текущую величину подачи. При необходимости циклы снижения и увеличения уставки мощности повторяются. Устройство для адаптивного управления станком уменьщает время режимов обработки с амплитудой вибраций больше допустимой и позволяет обеспечить обработку вибронеустойчивых участков на уставках мощности, близких к оптимальным. Это повышает надежность работы инструмента и станка, уменьшает износ инструмента и повышает производительность обработки. Формула изобретения Устройство для адаптивного управления станком, содержащее последовательно включенные датчик вибраций, первый усилитель, блок полосовых фильтров, блок детекторов, первый блок сравнения, второй блок сравнения, второй усилитель, третий блок сравнения, четвертый блок сравнения, регулятор и iipHiijA. .оетий усилитель, входом подключенный к датчику мощности, выходом - ко второму входу четвертого блока сравнения, к выходу третьего блока сравнения подклю-си йход перио:Ч) формирователя импульсов, Bb:xOjo:vi сСелмкекный с первым входом реверсивного счетчика, выходы которого через последовательно соединенные коммутатор и задатчикМОЩНОСТИ связаны со вторым входом третьего блока сравнения, а также задатчик амплитуды вибраций, блок рграничения подачи, второй формирователь импульсов, выходами подключенные ко вторым входам соответственно второго блока сравнения, регулятора и реверсивного счетчика, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, в него, введены фильтр низких частот, блок памяти, элемент ИЛИ, элемент задержки и пятый блок сравнения,, выход которого соединен со входом второго формирователя импульсов, выход первого формирователя импульсов через,последовательно соединенные элемент ИЛИ и элемент задержки подключен ко второму входу блока памяти, второй вход элемента ИЛИ соединен с выходом второго формирователя импульсов, а третий вход блока памяти - с выходом элемента ИЛИ. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 386380, кл. G 05 В 13/02, 1975. 2.Авторское свидетельство-СССР № 684513, кл. G 05 В 13/02, 1977 (протоип).