SU437606A1 - Device for automatic compensation of temperature deformations - Google Patents

Description

1one

Известно устройство дл  автоматической компенсации температурных деформаций, например , в металлорежущих станках, с элементом дл  создани  направленного теплового воздействи .A device is known for automatically compensating for temperature deformations, for example, in metal-cutting machines, with an element for creating directional thermal effects.

Однако это устройство в общем случае не может обеспечить полной компенсации температурных деформаций, так как температура шпиндельной бабки станка и участка колонны , к которому она прилегает, создаетс  не только за счет тепловыделений в двигателе, но и за счет тепловыделений в кинематических парах станка.However, this device in general cannot provide complete compensation for temperature deformations, since the temperature of the spindle head of the machine and the section of the column to which it is attached is created not only by heat generation in the engine, but also by heat generation in the kinematic pairs of the machine.

Воздух, используемый дл  подогрева менее нагретых участков колонны, получает тепло главным образом от электродвигател , и в общем случае равенство температур участков колонны, естественно нагревающихс  и искусственно подогреваемых, ничем не гарантируетс . Такое равенство может иметь место лишь в отдельных частных случа х. Кроме того, процесс температурных перемещений и их компенсации активно не контролируетс  и не управл етс .The air used to preheat the less heated parts of the column receives heat mainly from the electric motor, and in the general case the equality of the temperatures of the parts of the column naturally heated and artificially heated is not guaranteed. Such equality can take place only in certain particular cases. In addition, the process of temperature movements and their compensation is not actively monitored or controlled.

Цель изобретени  - новышение точности компенсации температурных деформаций, а также осуществление контрол  температурных деформаций и автоматическое управление процессом компенсации.The purpose of the invention is to improve the accuracy of compensation of temperature deformations, as well as the implementation of the control of temperature deformations and automatic control of the compensation process.

Это достигаетс  тем, что элемент выполнен нагревательно-охлаждающим в виде термоэлектрических батарей, соединенных между собой тенловодом и установленных в местах,This is achieved by the fact that the element is made heating-cooling in the form of thermoelectric batteries interconnected by a ten-guide and installed in places

температурное состо ние которых обуславливает по вление деформаций, причем батареи соединены с системой автоматического контрол  температурных деформаций.the temperature state of which causes the occurrence of deformations, and the batteries are connected to the system of automatic control of temperature deformations.

На фиг. 1 изображена схема предложемного устройства; на фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид по стрелке Б на фиг. 2; на фиг. 4 - вид по стрелке В на фиг. 1; на фиг. 5, 6 и 7 - растры и их взаимное расположение.FIG. 1 shows a diagram of the proposed device; in fig. 2 is a view along arrow A in FIG. one; in fig. 3 is a view along arrow B in FIG. 2; in fig. 4 is a view along arrow B in FIG. one; in fig. 5, 6 and 7 - rasters and their relative position.

Нагревательно-охлаждающий элемент в совокупности со станком образует замкнутую тепловую цепь.The heating-cooling element together with the machine forms a closed thermal circuit.

Высокий температурный перепад в местах контакта холодной батареи и теплого участка станка, гор чей батареи и холодного участка станка и высока  теплопроводность тепловода , соедин ющего батареи между собой, обеспечивают быстрое и эффективное перераспределение тепла и, как следствие, перераспределение температурных напр жений, привод щее к компенсации температурных деформаций .The high temperature difference at the contact points of the cold battery and the warm section of the machine, the hot battery and the cold section of the machine, and the high thermal conductivity of the heat pipe connecting the batteries to each other ensure fast and effective redistribution of heat and, as a result, redistribution of temperature stresses resulting in compensation of temperature deformations.

Термоэлектрические батареи 1 и 2 установлены на корпусной детали станка, напримерThermoelectric batteries 1 and 2 are installed on the machine body, for example

на колонне. Батареи соединены между собойon the column. Batteries interconnected

последовательно-встречно шиной 3 и тепловодом 4. Питание их осуществл етс  от трансформатора 5 через выпр митель 6 и трехпозиционный контактор 7.in series with the bus 3 and with the heat supply 4. They are powered from the transformer 5 through the rectifier 6 and the three-position contactor 7.

На шпиндельной бабке станка установлена отражательна  растрова  решетка 8 с двум  растрами, штрихи и зеркальные участки которых сдвинуты один относительно другого на половину шага (см. фиг. 2).On the spindle head of the machine, a reflective raster grating 8 with two rasters is installed, the strokes and mirror sections of which are shifted one relative to the other by half a step (see Fig. 2).

В станине станка установлена пропускаюша  растрова  решетка 9 с одним растром (см. фиг. 3), осветитель 10, конденсор 11, полупрозрачное зеркало 12, объектив 13, конденсор 14 и два фотодиода 15 и 16, соединенные встречно. Фотодиоды 15 и 16 подключены к фазочувствительному усилителю 17, с выхода которого питаетс  обмотка трехпозиционного пол ризованного реле 18,  корь которого переключает питание на обмотки 19 и 20 трехпозиционного контактора.In the frame of the machine installed skip through raster grating 9 with one raster (see Fig. 3), the illuminator 10, the condenser 11, the translucent mirror 12, the lens 13, the condenser 14 and two photodiodes 15 and 16, connected in opposite. Photodiodes 15 and 16 are connected to a phase-sensitive amplifier 17, the output of which feeds the winding of a three-position polarized relay 18, the switch of which switches power to the windings 19 and 20 of a three-position contactor.

На фиг. 5, 6 н 7 показаны взаимные расположени  растров при начальном положении (см. фиг. 5), при перемешении шпиндел  влево на четверть шага растра (см. фиг. 6) и при перемеш,ении шпиндел  вправо на четверть шага (см. фиг. 7).FIG. 5, 6 and 7 show the relative positions of the rasters at the initial position (see Fig. 5), with the spindle moving to the left by a quarter of the raster step (see Fig. 6) and with the spindle moving, to the right by a quarter of the step (see Fig. 7).

Свет от осветител  10 после конденсора 11 падает на полупрозрачпое зеркало 12, часть его проходит через зеркало, часть отражаетс  и падает на растры решетки 8, отразившись от которых, проходит через зеркало 12, объектив 13, растр решетки 9, конденсор 14 и попадает в фотодиоды 15 и 16. При этом отраженный световой поток от одного растра растровой решетки 8 падает на один фотодиод, а от другого - на другой.The light from the illuminator 10 after the condenser 11 falls on the semi-transparent mirror 12, part of it passes through the mirror, part reflects and falls on the rasters of the grid 8, reflecting from which passes through the mirror 12, the lens 13, the grid of the grid 9, the condenser 14 and enters the photodiodes 15 and 16. At the same time, the reflected light flux from one raster of the raster grating 8 falls on one photodiode, and from another on another.

В начальный момент взаимное расположение растров такое, как показано на фиг. 5. Световые потоки, падаюшие на фотодиоды 15 и 16, взаимно равны, и возникаюш,ие фототоки взаимно компенсируютс . Сигнал на выходе фазочувствительного усилител  17 равен нулю, . корь пол ризованного реле 18 занимает нейтральное положение, батареи 1 и 2 не работают. При работе станка в результате тепловыделений в шпиндельной бабке его колонна, деформиру сь, отклон етс  влево. Это приводит к перемещению растровой решетки 8 относительно решетки 9. Равенство отраженных световых потоков нарушаетс , в диодах 15 и 16 по вл етс  разность фототоков , котора  после усилени  в усилителе 17 включает в работу пол ризованное реле 18, которое обеспечивает питание одной из обмоток контактора 7, включающего в работу термоэлектрические батареи 1 и 2.At the initial moment, the relative position of the rasters is as shown in FIG. 5. The light fluxes falling on the photodiodes 15 and 16 are mutually equal, and the resulting photocurrent is mutually compensated. The signal at the output of the phase-sensitive amplifier 17 is zero,. Measles polarized relay 18 is in the neutral position, batteries 1 and 2 do not work. When the machine operates as a result of heat generation in the headstock, its column, deforming, deviates to the left. This leads to movement of the raster grating 8 relative to the grating 9. The equality of reflected light fluxes is disturbed, in diodes 15 and 16 a difference of photocurrents appears, which, after amplification in amplifier 17, activates a polarized relay 18, which provides power to one of the windings of the contactor 7 including thermoelectric batteries 1 and 2.

При этом батаре  1 прилегает к Колонне гор чими спа ми, а батаре  2 - холодными. На тыльной стороне батареи 1 выде.т етс  холод , а на тыльной стороне батареи 2 - тепло, которое по тепловоду перекачиваетс  на тыльную сторону батареи 1, увеличива  ее теплоотдачу колонне станка. Таким образом две термоэлектрические батареи , включенные последовательно-встречно и соединенные между собой тепловодом, выполн ют роль теплового насоса, которыйIn this case, the battery 1 is adjacent to the Column with hot spares, and the battery 2 is cold. On the back of the battery 1, the cold is released, and on the back of the battery 2, heat is pumped through the heat duct to the back of the battery 1, increasing its heat transfer to the machine column. In this way, two thermoelectric batteries, connected in series and counter and connected to each other by a heat supply, perform the role of a heat pump, which

эффективно перекачивает тепло из мест его избытка в места недостатка, выравнива  температурные пол  в колонне.effectively pumps heat from the places of its excess to the places of shortage, aligning the temperature of the floor in the column.

В результате теплового воздействи  батарей 1 и 2 колонна станка возвращаетс  в исходное положение до тех пор, пока не уравн ютс  световые потоки, отраженные от растров решетки 8.As a result of the thermal effect of the batteries 1 and 2, the machine column returns to its original position until the light fluxes reflected from the gratings 8 are equalized.

При достижении первоначального положени  колонны и шпиндельной бабки станка разность фототоков исчезает, реле 18 отключает питание обмотки контактора 7, и процесс повтор етс .When the initial position of the column and the spindle head of the machine is reached, the photocurrent difference disappears, the relay 18 cuts off the power to the winding of the contactor 7, and the process repeats.

Если в результате инерционности процесса возникает перерегулирование, т. е. колоннаIf as a result of the inertia of the process, an overshoot occurs, i.e. a column

отклон етс  несколько вправо, то это вызывает разность фототоков противоположной пол рности. Реле 18 включает питание другой обмотки контактора 7, который обеспечивает питание батарей током противоположной пол рности . Функции батарей мен ютс : батаре  1 охлаждает колонну, а батаре  2 нагревает . Колонна вновь отклон етс  влево. При достижении первоначального положени  питание батарей отключаетс , и процесс повтор етс .deviating slightly to the right, this causes a difference in the photocurrent of the opposite polarity. Relay 18 turns on the power supply to the other winding of the contactor 7, which supplies the batteries with a current of opposite polarity. The battery functions change: battery 1 cools the column, and battery 2 heats up. The column again deviates to the left. When the initial position is reached, the power to the batteries is turned off, and the process is repeated.

Предмет изобретени Subject invention

1. Устройство дл  автоматической компенсации температурных деформаций, например, в металлорежущих станках с элементом дл  создани  направленного теплового воздействи , отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности компенсации деформаций, элемент выполнен нагревательно-охлаждающим в виде термоэлектрических батарей, соединенных между собой тепловодом и установленных в местах, температурное состо ние1. Device for automatic compensation of temperature deformations, for example, in metal-cutting machines with an element for creating directional thermal effects, characterized in that, in order to improve the accuracy of compensation for deformations, the element is made heating-cooling in the form of thermoelectric batteries interconnected by a heat flux in places, temperature condition

которых обуславливает по вление деформаций , причем батареи соединены с системой автоматического контрол  температурных деформаций . 2. Устройство по п. 1, отличающеес which causes the appearance of deformations, and the batteries are connected to the system of automatic control of temperature deformations. 2. The device according to claim 1, characterized by

тем, что система автоматического контрол  температурных деформаций выполнена в виде оптического фотобалансного датчика деформаций , выход которого соединен через усилитель и пол ризованное реле с контактором , обеспечивающим питание батарей.by the fact that the system of automatic control of temperature deformations is made in the form of an optical photobalance strain sensor, the output of which is connected through an amplifier and a polarized relay to a contactor providing power to the batteries.

..uJIZi..uJIZi

идБ OLidB OL

Фиг.З SudBFig.Z SudB

даYes

йшИyshi

lili

BLBL

§fa§Fa

-4-four

ПP

jршjрш

 рR

AA

IP №IP number

iiii

//

%г. . 5% g. . five