RU2025257C1 - Device for controlling feed drives of two-functional elements of equivalent driving coordinates of gear shaper - Google Patents
Device for controlling feed drives of two-functional elements of equivalent driving coordinates of gear shaper Download PDFInfo
- Publication number
- RU2025257C1 RU2025257C1 SU4925384A RU2025257C1 RU 2025257 C1 RU2025257 C1 RU 2025257C1 SU 4925384 A SU4925384 A SU 4925384A RU 2025257 C1 RU2025257 C1 RU 2025257C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- inputs
- keys
- signal
- output
- parallel
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Multiple Motors (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области станкостроения и может быть использовано для управления двумя равнозначными приводами подач - ведущих координат зубообрабатывающих станков с программным управлением, например зубодолбежных, для одновременной обработки двух зубчатых колес одним долбяком на двух делительных столах. The invention relates to the field of machine tools and can be used to control two equivalent feed drives - the leading coordinates of gears with programmed control, for example gear shaping, for simultaneous processing of two gears with one cutter on two dividing tables.
Известно устройство управления приводами двух функционально связанных координат, в котором привод ведомой координаты синхронно с автоподнастройкой обрабатывает движение ведущей координаты [1]. A device for controlling drives of two functionally related coordinates is known, in which the drive of the driven coordinate synchronously with the auto-adjustment processes the motion of the leading coordinate [1].
Однако данное устройство невозможно использовать для управления двумя равнозначными ведущими координатами, так как между ними отсутствует по условиям функционирования подчиненность координат. However, this device cannot be used to control two equivalent leading coordinates, since there is no coordinate subordination between them under the operating conditions.
Известно устройство управления приводами подач двух равнозначных ведущих координат (продольных столов) зубодолбежного станка с программным управлением [2]. В этом устройстве происходит формирование одинаковых по величине сигналов управления обеими координатами и одновременное сообщение их электродвигателем этих координат. A device for controlling the drives of feeds of two equivalent leading coordinates (longitudinal tables) of a gear-shaping machine with programmed control [2]. In this device, the formation of equal in magnitude of the control signals by both coordinates and the simultaneous communication by their electric motor of these coordinates takes place.
Устройство содержит задатчик, соединенный через первый и второй усилители мощности соответственно с первым и вторым регулируемыми электродвигателями, кинематически связанными посредством редукторов с исполнительными органами первой и второй ведущих координат. На исполнительных органах обеих равнозначных координат установлены соответственно первый и второй импульсные измерительные преобразователи. The device comprises a master connected through the first and second power amplifiers, respectively, with the first and second adjustable electric motors, kinematically connected via gearboxes to the actuators of the first and second leading coordinates. On the executive bodies of both equivalent coordinates, the first and second pulse measuring transducers are installed, respectively.
В процессе функционирования механической системы скорость движения по любой из координат девиирует. Девиация скорости является следствием девиации электродвигателя и условий в парах трения редуктора и исполнительного органа. Два привода с одинаковой закономерностью девиации невозможны. In the process of functioning of a mechanical system, the speed of movement along any of the coordinates deviates. Speed deviation is a consequence of the deviation of the electric motor and the conditions in the friction pairs of the gearbox and the actuator. Two drives with the same pattern of deviation are not possible.
В приводах подач металлорежущих станков, где основным типом электродвигателей являются высокомоментные машины постоянного тока, осуществляется стабилизация круговой частоты посредством обратной связи по скорости (главная обратная связь) и по току (дополнительная обратная связь). Для этого в электродвигатели встраивают соответствующие датчик обратной связи, например, тахогенератор для обратной связи по скорости. Однако автоматическое регулирование скоростей электродвигателей относительно какого-то значения, заданного напряжением задатчика, не может обеспечить одинаковость движения, т. е. положения двух равнозначных исполнительных органов. Объясняется это тем, что типовые традиционные обратные связи не могут учитывать различие в узлах, трения и различие в жесткости двух механических систем, т. е. редукторов и связанных с ними исполнительных органов. В итоге две равнозначные ведущие координаты, имеющие одинаковый путь, перемещаются неодинаково, в частности, один из исполнительных органов может раньше закончить перемещение, заданное по условиям работы. Такая неоптимальность движения обеих равнозначных координат снижает точность функциональных связей, в которые входят ведущие координаты, и, как следствие, снижает кинематическую точность обрабатываемых зубчатых колес. In the feed drives of metal cutting machines, where the main type of electric motors are high-torque DC machines, the circular frequency is stabilized by speed feedback (main feedback) and current (additional feedback). To do this, the appropriate feedback sensor, for example, a tachogenerator for speed feedback, is built into the electric motors. However, automatic regulation of the speeds of electric motors relative to a certain value specified by the voltage of the setter cannot ensure the uniformity of movement, i.e., the position of two equivalent executive bodies. This is explained by the fact that typical traditional feedbacks cannot take into account the difference in nodes, friction, and the difference in rigidity of two mechanical systems, i.e., gearboxes and associated executive bodies. As a result, two equivalent leading coordinates, having the same path, move differently, in particular, one of the executive bodies may finish the movement specified by the working conditions earlier. Such non-optimal motion of both equivalent coordinates reduces the accuracy of the functional relationships that include the leading coordinates, and, as a result, reduces the kinematic accuracy of the gears being machined.
Цель изобретения - повышение точности за счет оптимизации управления двумя равнозначными ведущими координатами. The purpose of the invention is improving accuracy by optimizing the control of two equivalent leading coordinates.
Изобретение основано на том, что при рассогласовании положений по обеим координатам сигналы управления электродвигателями изменяются одновременно - для опережающей координаты управляющий сигнал уменьшается, а для отстающей координаты - увеличивается. В итоге рассогласованность движений устраняется одновременно за счет замедления одной координаты и ускорения другой. Следствием этого является уменьшение постоянной времени отработки корректирующего сигнала. Например, при одинаковой постоянной времени отработки каждой из координат результирующая постоянная равна половине постоянной времени одной координаты. Таким образом, возрастает быстродействие отработки погрешностей и уменьшается раскачка системы управления от среднего значения сигнала, что обеспечивает цель изобретения. The invention is based on the fact that when the positions are mismatched on both coordinates, the control signals of the electric motors change simultaneously - for the leading coordinate, the control signal decreases, and for the lagging coordinate it increases. As a result, the mismatch of movements is eliminated simultaneously by slowing down one coordinate and accelerating another. The consequence of this is a decrease in the time constant of the correction signal. For example, with the same time constant for working out each coordinate, the resulting constant is equal to half the time constant of one coordinate. Thus, the speed of error processing increases and the buildup of the control system decreases from the average signal value, which ensures the purpose of the invention.
Фазовый дискриминатор определяет абсолютную величину отставания одного из исполнительных органов, а знаковый дискриминатор определяет какой из исполнительных органов отстает, устанавливая знак отстающей координаты. Посредством сигнала с выхода знакового дискриминатора включаются два ключа, управляемые одним и тем же по знаку сигналом. Оба ключа по этому сигналу сообщают абсолютную величину отставания, преобразованную в аналоговый сигнал, в параллельные сумматоры, где этот сигнал для отстающей координаты складывается с задающим сигналом, а для опережающей вычитается из задающего сигнала. The phase discriminator determines the absolute value of the lag of one of the executive bodies, and the sign discriminator determines which of the executive bodies is lagging by setting the sign of the lagging coordinate. By means of the signal from the output of the sign discriminator, two keys are activated, controlled by the same signal in sign. Both keys on this signal report the absolute lag converted to an analog signal into parallel adders, where this signal for the lagging coordinate is added to the reference signal, and for the leading coordinate it is subtracted from the reference signal.
На фиг. 1 приведена блок-схема устройства управления приводами подач; на фиг. 2 - временная диаграмма. In FIG. 1 is a block diagram of a feed drive control device; in FIG. 2 is a timing chart.
Для управления приводами подач двух равнозначных исполнительных органов формируют задающий сигнал управления электродвигателями. Этот сигнал вырабатывает задатчик 1 в виде входного напряжения, которое в современных управляемых приводах станков изменяется от нуля до нескольких вольт. В качестве задатчика может использоваться источник питания со ступенчатым изменением выходного напряжения, что характерно для приводов подач станков с ЧПУ. Задатчик 1 соединен с первыми входами сложения первого 2 и второго 3 параллельных сумматоров. To control the drives of the feeds of two equivalent executive bodies, a driving motor control signal is generated. This signal is generated by the
Выход первого 2 параллельного сумматора через последовательно соединенные первый регулятор положения 4, первый регулятор скорости 5 и первый усилитель мощности 6 соединен с первым управляемым электродвигателем 7. Выход второго 3 параллельного сумматора через последовательно соединенные второй регулятор положения 8, второй регулятор скорости 9 и второй усилитель мощности 10 соединены со вторым управляемым электродвигателем 11. The output of the first 2 parallel adder through a series-connected
В качестве регуляторов положения 4 и 8 используются П-регуляторы, а в качестве регуляторов скорости - ПИ-регуляторы. В электродвигатели 7 и 11 встроены тахогенераторы 12 и 13, являющиеся датчиками обратной связи по скорости. Тахогенераторы 12 и 13 соединены с входами регуляторов скорости соответственно 4 и 8. Обратная связь по скорости является главной обратной связью. Возможна также обратная связь по току якоря. P-controllers are used as
Электродвигатели 7 и 11 посредством редукторов 14 и 15 кинематически связаны с исполнительными органами, например продольными столами, соответственно 16 и 17 первой и второй ведущих координат. На исполнительных органах 16 и 17 установлены первый 18 и второй 19 импульсные измерительные преобразователи.
Выход первого импульсного измерительного преобразователя 18 соединен с первыми входами фазового дискриминатора 20 и знакового дискриминатора 21. Выход фазового дискриминатора 20 через импульсно-аналоговый преобразователь 22 соединен с аналоговыми входами первого 23 и второго 24 ключей, управляемых отрицательным потенциалом, и первого 25 и второго 26 ключей, управляемых положительным потенциалом. The output of the first
Управляющие входы ключей соединены с выходом знакового дискриминатора 21. Второй вход сложения и вход вычитания первого 2 параллельного сумматора соединены с выходами ключей 25 и 23 соответственно. Второй вход сложения и вход вычитания второго 3 параллельного сумматора соединены с выходами ключей 24 и 26 соответственно. The control inputs of the keys are connected to the output of the
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
Задающий сигнал, формируемый в задатчике 1, одновременно сообщается через первые входы сложения первого 2 и второго 3 параллельных сумматоров, регуляторы положения 4 и 8, регуляторы скорости 5 и 9, первый 8 и второй 10 усилители мощности соответственно первому 7 и второму 11 электродвигателям, получающим вращательнего движение. The master signal generated in the
Круговые частоты электродвигателей независимо друг от друга за счет собственных обратных связей по скорости соответственно тахогенератор 12 - регулятор скорости 5 и тахогенератор 13 - регулятор скорости 9 автоматически регулируются. Circular frequencies of electric motors independently of each other due to their own feedback on the speed, respectively, the tachogenerator 12 -
Электродвигатели 7 и 11 через редукторы 14 и 15 сообщают движение исполнительным органам соответственно 16 и 17. В итоге исполнительные органы благодаря симметричности схемы прохождения задающего сигнала совершают движение синхронно со скоростью, пропорциональной заданному сигналу.
Действительные скорости и мгновенное положение исполнительных органов различаются из-за различных условий трения и различной жесткости механических систем обоих исполнительных органов. Поэтому в процессе перемещения непрерывно формируется сигнал, пропорциональный разности действительных положений исполнительных органов для коррекции синфазности перемещений. Actual speeds and the instantaneous position of the actuators vary due to different friction conditions and different rigidity of the mechanical systems of both actuators. Therefore, in the process of moving, a signal is continuously generated proportional to the difference between the actual positions of the executive bodies for correcting the phase-shift of the movements.
Импульсные измерительные преобразователи 18 и 19 вырабатывают импульсные сигналы - аналоги действительных скоростей исполнительных органов соответственно 16 и 17. Эти сигналы поступают на входы фазового 20 и знакового 21 дискриминаторов для сравнения. На выходе фазового дискриминатора образуется импульсный сигнал, пропорциональный по частоте абсолютной разности действительных положений (скоростей) исполнительных органов. Этот сигнал преобразуется в аналоговый в импульсно-аналоговом преобразователе 22 и поступает на аналоговые входы ключей 23, 24, 25, 26.
На выходе знакового дискриминатора 21 образуется сигнал "-" при отставании второго 17 исполнительного органа или сигнал "+" при отставании первого 16 исполнительного органа. Знаковый сигнал с выхода знакового дискриминатора 21 поступает на управляющие входы ключей 23, 24, 25, 26, управляемые различным по знаку сигналом. При этом открываются два ключа, управляемые одним и тем же по знаку сигналом. Например, при отставании второго исполнительного органа 17 на выходе знакового дискриминатора 21 образуется отрицательный сигнал. Этот сигнал открывает ключи 23 и 24 управляемые отрицательным потенциалом. Через ключ 23 корректирующий сигнал поступает на вход вычитания первого 2 параллельного сумматора, а через ключ 24 - на второй вход сложения второго 3 параллельного сумматора. В результате на выходе первого параллельного сумматора 2 задающий сигнал уменьшается, а на выходе второго параллельного сумматора 3 возрастает. Пропорционально уменьшается скорость первого исполнительного органа 16 и возрастает скорость второго исполнительного органа. At the output of the
При изменении знака на выходе знакового дискриминатора 21, что соответствует отставанию первого исполнительного органа 16, открываются ключи 25 и 26. В итоге сигнал коррекции одновременно поступает на второй вход сложения первого параллельного сумматора 2 и на вход вычитания второго параллельного сумматора 3. Пропорционально возрастает скорость первого исполнительного органа 16 и уменьшается скорость второго исполнительного органа 17. When the sign changes at the output of the
Таким образом, за счет одновременного воздействия корректирующего сигнала на электродвигатели обоих исполнительных органов обеспечивается синфазность перемещений этих органов и посредством сведения их перемещений к ускоренному значению. Thus, due to the simultaneous influence of the correction signal on the electric motors of both executive bodies, the phase displacement of the movements of these organs and by reducing their movements to an accelerated value is ensured.
П р и м е р. Для управления приводами подач двух продольных столов, являющихся равнозначными ведущими координатами зубодолбежного станка с касательным врезанием, на котором обеспечивается одновременно два колеса, расположенных симметрично относительно оси долбяка, с задатчика 1 сообщается задающий сигнал Uз пропорциональный подаче, например, равной 0,3 мм/дв.ход, на оба привода через первые входы сложения первого 2 и второго 3 параллельных сумматоров. Электрические сигналы-аналоги f1 и f2 действительных скоростей соответственно первого 16 и второго 17 исполнительных органов показывают отставание первого исполнительного органа. Это отставание в знаковом дискриминаторе 21 преобразуется в сигнал f3 со знаком "+", а в фазовом дискриминаторе 20 - в сигнал f4, который преобразуется в аналоговый сигнал Uк, пропорциональный частоте, в импульсно-аналоговом преобразователе 22, с выхода которого этот сигнал поступает на входы ключей 23, 24, 25, 26.PRI me R. To control the feed drives of two longitudinal tables, which are the equivalent leading coordinates of the gear-shaping machine with tangent cutting, on which two wheels are located, which are located symmetrically with respect to the axis of the cutter, a
Знаковый сигнал "+" открывает ключи 25 и 26. Сигнал Uк через ключ 25 поступает на второй вход сложения параллельного сумматора 2, а через ключ 26 этот сигнал поступает на вход вычитания параллельного сумматора 3. Результирующие сигналы на выходах параллельных сумматоров 2 и 3 соответственно Uз + Uк и Uз - Uк. В итоге движение отстающего первого исполнительного органа 16 ускорителя, а движение опережающего второго исполнительного органа 17 замедляется. При изменении знака на выходе знакового дискриминатора, что соответствует отставанию второго исполнительного органа 17, характер коррекции движений изменяется на противоположный.The sign signal “+” opens the
Таким образом, скорости движения обеих координат сводятся к средней арифметической до тех пор, пока отставание одного из исполнительных органов не уменьшится до нуля. Интенсивность устранения рассогласования в предельном случае увеличивается в два раза по сравнению с прототипом, согласно которому сигнал рассогласования сообщают только одной, например отстающей, координате. Следовательно, благодаря повышению интенсивности устранения рассогласования обеспечивается оптимизация управления равнозначными координатами. Thus, the speeds of both coordinates are reduced to the arithmetic average until the lag of one of the executive bodies is reduced to zero. In the limiting case, the intensity of eliminating the mismatch doubles in comparison with the prototype, according to which the mismatch signal is reported to only one, for example, lagging, coordinate. Therefore, by increasing the intensity of eliminating the mismatch, optimization of control of equivalent coordinates is provided.
Изобретение по сравнению с прототипом обеспечивает оптимальные условия управления равнозначными координатами. Достигается это за счет того, что одновременно осуществляют коррекцию управляющих сигналов электродвигателей обоих исполнительных органов. Характер подачи этих сигналов такой, что опережающая координата при рассогласовании замедляется, а отстающая - ускоряется. В итоге период отработки рассогласования минимизируется, что является условием оптимального управления двумя равнозначными координатами. При одинаковой постоянной времени отработки рассогласования каждой из координат результирующая постоянная будет равна половине постоянной одной координаты. The invention in comparison with the prototype provides optimal control conditions of equivalent coordinates. This is achieved due to the fact that at the same time carry out the correction of the control signals of the electric motors of both executive bodies. The nature of the supply of these signals is such that the leading coordinate slows down during the mismatch, and the lagging one accelerates. As a result, the period of working out the mismatch is minimized, which is a condition for optimal control of two equivalent coordinates. With the same time constant for working out the mismatch of each coordinate, the resulting constant will be equal to half the constant of one coordinate.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4925384 RU2025257C1 (en) | 1991-04-08 | 1991-04-08 | Device for controlling feed drives of two-functional elements of equivalent driving coordinates of gear shaper |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4925384 RU2025257C1 (en) | 1991-04-08 | 1991-04-08 | Device for controlling feed drives of two-functional elements of equivalent driving coordinates of gear shaper |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2025257C1 true RU2025257C1 (en) | 1994-12-30 |
Family
ID=21568562
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4925384 RU2025257C1 (en) | 1991-04-08 | 1991-04-08 | Device for controlling feed drives of two-functional elements of equivalent driving coordinates of gear shaper |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2025257C1 (en) |
-
1991
- 1991-04-08 RU SU4925384 patent/RU2025257C1/en active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
1. Ратмиров В.А., Рашкович П.М. Программное управление зубообрабатывающими станками. Обзор, М.: НИИмаш, 1983, стр.10-12, рис.10. * |
2. Авторское свидетельство СССР N 1371862, кл. B 23Q 15/00, 1988. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0436209B1 (en) | Harmonization control system for plural shafts | |
US5105137A (en) | Numerical control device for a grinding machine | |
US4750104A (en) | Method of and apparatus for tracking position error control | |
EP0474882A4 (en) | Numeric controller | |
RU2025257C1 (en) | Device for controlling feed drives of two-functional elements of equivalent driving coordinates of gear shaper | |
EP0204845A1 (en) | Rotary cutter control method | |
US3879898A (en) | Gear grinder with digital control | |
US5022293A (en) | Method and working machine for producing surfaces of non-circular but regular cross sections | |
RU2025256C1 (en) | Device for feed drive control of two actuators of equivalent coordinates of gear shaper | |
US4847777A (en) | Zeroing control system for numerically control apparatus | |
JPS60116004A (en) | Numerical controller of full-closed-loop control system | |
JP2003131712A (en) | Multi-axial synchronous control device | |
GB1435745A (en) | Control system for numerically controlled machines | |
US5095258A (en) | Longitudinal motion error compensation apparatus method and apparatus for multiaxis CNC machine | |
US3724042A (en) | Apparatus for the lapping of two gear wheels | |
JPH10143215A (en) | Control method for synchronous shaft of track control machine | |
RU1779542C (en) | Rotary numerical-control gear shaper | |
JP3608096B2 (en) | Position control backlash suppression control method | |
JPS62221704A (en) | Numerical control method | |
JPS632610A (en) | Thread cutting control method | |
SU535550A1 (en) | Trailing electric actuator with backlash compensation | |
JPH05200648A (en) | Main spindle speed control device for numerically controlled machine tool | |
JP2529877B2 (en) | Squeeze machine squeeze roll transition control device | |
SU1207663A1 (en) | N/c thread-grinding machine | |
SU1382636A1 (en) | Method and apparatus for controlling the process of infeed cirular grinding |