книги из ГПНТБ / Кужим, Т. П. Электрические системы управления приводами металлорежущих станков обзор патентных описаний

содержит один общий датчик перемещений управляемого органа станка, что значительно упрощает систему (рис. 22). Электронное преобразующее устройство направляет информацию, полученную с выхода датчика, по двум каналам, соответствующим образом

Рис. 22, Структурная схема системы числового по­ зиционного управления:

равляемые оси станка; 94 — преобразователь «импульс—ток».

изменяя масштаб выходных величин. Масштаб прямого сиг­ нала изменения фазы, получаемый с выхода датчика, выбираетсятаким образом, что охватывается лишь небольшая часть диапазона пе­ ремещений управляемого органа станка в направлении заданной оси. Этот сигнал в виде последовательности прямоугольных импульсов поступает в устройство сравнения канала точного позиционирова­ ния, где сравнивается поступившее количество импульсов с коли­ чеством импульсов, запасенным в регистре точного отсчета.

Масштаб второго сигнала изменения фазы выбирается большим по сравнению с маштабом прямого сигнала. Измененный таким образом сигнал датчика поступает на устройство сравнения канала грубого позиционирования. Результирующие сигналы используются для управления электроприводом исполнительного двигателя.

Фазовая аналого-цифровая система управления, содержащая цепь позиционной обратной связи дискретного действия с лазером.

30

Устройство для управления положением подвижных элементов станка.

Изобретение относится к устройствам управления положением подвижных элементов станка,'позволяющим осуществлять переме­ щение контролируемого органа в заданное положение с максималь­ ной начальной скоростью.

Предлагаемое устройство содержит отдельные двигатели для перемещения вдоль каждой координатной оси и обеспечивает быст­ рое и точное попадание подвижного органа в заданную позицию. Информация, поступающая с выхода датчика перемещения, преоб­ разуется в числовую величину и на входе компаратора сравнивает­ ся е заданной величиной перемещения. Цифро-аналоговый преоб­ разователь преобразует цифровое значение, характеризующее полу­ ченное отклонение в аналоговое напряжение, которое используют для управления работой функционального генератора.

Функциональный генератор содержит операционный усилитель, охваченный нелинейной обратной связью, с целью получения пере­ даточной функции звена, характеризующей перемещения контро­ лируемого оргайа. Выходное напряжение генератора подается на один из входов схемы сравнения, на второй вход которой поступает напряжение с источника опорного напряжения. Выход схемы срав­ нения соединен со входом усилителя мощности, питающего регули­ руемый двигатель перемещения контролируемого органа (рис. 24).

Программное управление металлорежущим станком.

Описывается цифровая система управления. Команды, задаю­ щие скорость и положение подвижного органа, с программного блока поступают на вход цифровой системы. Сигнал ошибки по положению суммируется с сигналом задания; результирующий сигнал используется для регулирования скоростью серводвигателя.

Программа записывается на ленте. С выхода считывающего устройства команды подаются в регистры, выходные сигналы этих регистров подаются на цифро-аналоговые преобразователи.

32

\ Аналоговый выходной сигнал преобразователя сравнивается А: сигналом обратной связи по положению выходного элемента серво­ двигателя. Сигнал рассогласования суммируется с сигналом зада­ ния^ по скорости, поступающим от преобразователя. .Полученный сигнал подается на усилитель, управляющий серводвигателем.

чД

L .

№

ЕГГЗ-Ч

Рис. 24. Функциональная схема управления положением подвижных элементов станка:

1 — инструмент; 2 — гайка; 3 — ходовой винт; 6 — оптический щуп; 8 — компара­ тор; 10 — двигатель; // — реверсивный счетчик; 12 — 'цифро-аналоговый преобра­ зователь; 13 — функциональный генератор; 14— операционный усилитель; 16 —

В период пуска сигнал задания по скорости оказывает на рабо­ ту системы большее воздействие, чем сигнал рассогласования. В режиме точного регулирования сигнал задания уменьшается до нуля и управление серводвигателем осуществляется в соответствии с сигналом ошибки по положению. При быстром перемещении Под­ вижного органа сигнал ошибки по положению подается на блок 13, выдающий сигнал, когда величина ошибки достигает заданного уровня. Этот сигнал подается, на схему совпадения, которая в за­ висимости от знака отклонения добавляет к содержимому регистра постоянную величину или вычитает из него эту величину.

Способ и устройство для точной обработки детали, установлен­ ной неточно на зажимном приспособлении.

Machine Corporation

Приоритет 29.08.68

Предлагается способ точной обработки детали, предварительно размеченной, на стайке с ПУ. Деталь закрепляют в зажимном при­ способлении: положение ее находится в пределах заданного «стан-

3 3

дартного», но точного размещения детали по предлагаемому спосо­

относительно программно управляемого устройства. С помощью этого устройства определяют действительное положение детали. Обработку детали на станке, осуществляют по программе, постро­ енной на основе двух заданных параметров: 1) точно ориентиро­ ванного положения зажимного приспособления; 2) «стандартного» 'положения детали в зажимном приспособлении.

Результаты измерения действительного положения детали в за­ жимном приспособлении, произведенные на станции измерения, используют для корректировки программы. Данные действительно­ го положения детали заносятся в запоминающее устройство.

Предлагаемый способ может быть реализован, например, в пя­ тикоординатном станке с ПУ.

ЦИФРОВАЯ ИНДИКАЦИЯ

Цифровая измерительная система предназначена для индикации абсолютного положения деталей на станке относительно определен­ ного начального положения. Работа системы не зависит от привод­ ного механизма деталей. При этом для каждой детали использует­ ся один линейный или вращающийся аналоговый преобразователь. Аналоговый преобразователь возбуждается от источника сигнала постоянной частоты. Движение детали вызывает сдвиг по фазе выходного сигнала преобразователя по отношению к исходному состоянию фазового счетчика. Сдвиг по фазе измеряется и исполь­ зуется для корректировки содержимого фазового счетчика и нако­ пителя информации, содержащего информацию об абсолютном по­ ложении детали.

Измерительная система для цифровой индикации положения рабочего органа станка содержит многоразрядный реверсивный счетчик, каждая декада которого через дешифратор соединена с соответствующим цифровым индикатором. Цифровые индикаторы воспроизводят положение контролируемого органа. При перемеще-

3 4

рабочего органа показания 'индикаторов сравниваются с дея­ §тельным положением его и под действием результирующего ала происходит изменение показаний индикаторов до совпаде-

их с действительным положением элемента.

В системе предусмотрена предварительная ручная установка рабочего элемента в исходное положение с одновременным приве­ дением всех разрядов счетчика в состояние, соответствующее при­ нятому начальному положению рабочего органа.

МНОГООПЕРАЦИОННЫЕ СТАНКИ С АВТОМАТИЧЕСКОЙ СМЕНОЙ

ИНСТРУМЕНТА

Числовое программное управление многооперационным станком

Система числового программного управления содержит блок управления пуском и остановом, устройство считывания програм­ мы, записанной на магнитной ленте, дешифратор адреса поступаю­ щей информации, выходным напряжением которого управляют работой регуляторов перемещений различных режущих инструмен­

тов станка.

Система применяется для управления металлорежущим станком типа «обрабатывающий центр».

Цифровая система управления положением с разделением во времени.

Цифровая система управления координатным станком по точ­ кам содержит одно единственное арифметическое устройство, выполняющее все арифметические операции для всех трех осей уп­ равления с разделением во времени.

Позиционная система с обратной связью, работающая в режиме разделения во времени.

Фирма The Bendix Corporation

Приоритет 5.08.70

Описана система цифрового управления металлорежущим станком, имеющим несколько перемещений, например, по осям X, Y, Z, W, в которой сигналы обратной связи по положению посту-

35

пают в виде последовательности импульсов с разделением во вре­ мени на единое арифметическое устройство одновременно с управ­ ляющим сигналом позиционирования. Это позволяет использовать один арифметический блок вместо четырех в случае управления станком, имеющим перемещения относительно четырех осей. По­ добное упрощение системы управления возможно благодаря при­ менению датчиков обратной связи по положению, выдающих переменные по фазе сигналы, и умножителя в цепи обратной связи, выдающего уплотненные во времени последовательности импуль­ сов, 'поступающие на фазоизмерительный блок.

Индикация позиций осуществляется в диапазоне полного пере­ мещения управляемого органа в положительном и отрицательном

направлениях относительно произвольно выбранной нулевой точки отсчета путем преобразования фазовой информации в дискретный сигнал и подачи его на устройство цифровой индикации (рис. 25).

Система программного управления металлорежущими станками с коррекцией износа режущего инструмента.

3 6

■Предлагаемая система числового управления позволяет упро­ стить корректировку программы автоматической обработки дета­ ли. Необходимость корректировки программы вызвана изменением фактического размера режущего инструмента вследствие его

износа и заточки.

Режущие инструменты, имеющие номинальный размер (полно­ размерные) и уменьшенный размер (неполноразмерные) после первой, второй и последующих заточек, разделены на несколько групп и представляют собой набор режущих инструментов. Для выполнения каждой операции имеется такой набор полноразмер­ ных инструментов с кодом Г-01 и неполноразмерных с кодом от Г-02 до Г-04.

На программоносителе для каждой операции записано последо­ вательно несколько программ; причем для каждого размера режу­ щих инструментов в группе разноразмерных инструментов записа­ на одна программа. В программе заданы команды выбора режущих инструментов соответствующего размера в соответствии со своим кодом.

Для выбора одного из режущих инструментов в группе полно­ размерных и одного неполноразмерного инструмента на пульте имеется селекторный ключ (рис. 26).

Рис. 26. Функциональная схема числового програм­ много управления металлорежущими станками с коррекцией износа режущего инструмента;

21 — устройство программного управления станком; ^ — счи­ тывающее устройство; 30 — селекторные переключатели; 45 — запоминающие устройства выбора и индикаторные лампочки; 55 — считывающий регистр; 65 — компаратор; 75 — устройство управления считыванием; 85— запоминающее устройство по­ ложения и индикаторные лампочки; 86 — синхронизирующий

генератор

АДАПТИВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ

Коэффициент усиления контура регулирования является одним из важнейших параметров в методах построения самонастраиваю­ щихся (адаптивных) и оптимальных систем управления.

3 7

При изменении коэффициента усиления, настроенного первона­ чально на оптимальный режим, регулятор уже не сможет без пере­ настройки обеспечить оптимальные рабочие характеристики.

Для нормального функционирования адаптивных систем необхо­ димо осуществлять измерение переменных величин, что не всегда практически осуществимо с требуемой точностью.

Оснащение адаптивными системами станков о ЧПУ упрощает программирование, так как представляется возможность задавать режимы обработки с меньшей точностью, ограничиваясь в ряде слу­ чаев лишь указанием пределов изменения параметров.

Система адаптивного и ручного управления станком.

Фирма The Bendix Corporation

Приоритет 4.04.69

Система предназначена для адаптивного или, по желанию рабо­ чего,'ручного управления фрезерным станком.

В режиме автоматического управления станком адаптивный регулятор автоматически выдает сигналы управления как функции физических величин проявлений, которые возникают на рабочей поверхности при обработке фрезой детали, т. е. сигналы, характе­ ризующие режим фрезерования. Эти сигналы являются входными величинами для соответствующих датчиков, сигналы которых уси­ ливаются и подаются на вход устройства сравнения. В адаптивном регуляторе эти сигналы сравниваются с заданными для данного режима.

Изобретение относится к адаптивным числовым следящим сис­ темам и может быть использовано в позиционных числовых систе­ мах программного управления перемещением нескольких подвиж­ ных органов станка относительно осей координат по заданной траектории от точки к точке с заданной скоростью.

Заданные скорость перемещения и позиция подвижного органа и действительное положение и действительная скорость перемеще­ ния определяются количеством импульсов. Разность между коли­ чеством импульсов, соответствующих заданной позиции, и коли­ чеством импульсов, соответствующим действительной позиции органа, рассматривается как ошибка по положению и однозначно связана со скоростью перемещения контролируемого органа.

38

В систему числового программного управления входит несколь­ ко идентичных цифровых следящих систем. Патентуемая следящая система является двухконтурной и содержит контуры обратной свя­ зи по положению и по скорости (рис. 27).

Рис. 27. Структурная схема цифровой следящей системы.

На входе импульсного сумматора происходит суммирование импульсов задания и импульсов, характеризующих действительное положение контролируемого органа (рис. 28). Информация о дей-

+

Рнс. 28. Функциональная схема цифровой следящей системы:

25 — управляемый объект; 27 — первичный двигатель; 70 — сервоусили­

ствительном положении контролируемого органа и скорости его перемещения поступает с выхода преобразователя аналоговых данных в дискретные, вал кодирующего устройства которого меха­ нически связан с регулируемым объектом. На вход сервоусилителя

3 9