SU738786A1 - Устройство дл автоматического позиционировани поперечины - Google Patents

Description

: .; л ,

Изобретение относитс  к машино- строительной промьшшейностИ и может быть использованр в станкостроении, особенно в прецизионном, например в координатно-растрчных, координатно шлифовальных станках, координатн(-иэмерительных машинах .портального типа.

Известно устройство дл  автоматического позиционировани  поперечины, например в станках портального типа, предназначенное дл  обеспечени  параллельности поперечины и ствола, содержашее датчик положени  шпиндельной бабки на поперечине, усилительно-преобразовательные элементы И силовые исполнительные механизмьг, воздействующие на ходовые винты поперечины 1.

Однако это устройство обладает зна чительным недостатком, так как при позиционировании поперечины относатель но стола оно решает задачу компенсации перекоса поперечины с учетом лишь одного из конкретных факторов, вли ющих на перекос - деформации ходовых.

ВИНТОВ при перемещении шпиндельной бабки по поперечине, но при этом не компенсируетс  вли ние других существенных возмущений: износа подшипников, неидентичности хоДовых винтов и гаек, погрешностей изготовлени  элементов кинематической цепи привода поперечины и др.

Известно устройство дл  автоматичеС кого позиционировани  поперечины меto таллорежущего станка, содержащее систему автоматического управлени  движением ходовых винтов поперечины, синхронизированным посредством электрической св зи, и две шкалы отсчета поIS ложений Кондов поперечины, установленные на стойках.

Однако в этом устройстве испопь;зуе. ма  система отсчета положени  поперечины не св зана непосредственно со сто20 лом, который в процессе эксплуатации станка измен ет свое положение относительно горизонтали, например в результате перевалки при перемещении 3, .- S Пойаправл ющим станины из одной по- зиции в другую, при нецентральном йагр|уж;ении заготовкой (детйлью) и т.п. Возникающее при этом нарушение параллельности поперечины и стола устройст-. . вом не компенсируетс . Не компенсиру етс  и вли ние упругих деформаций стоект станка, возникающих вследствие перераспределени  нагрузки на них и вызывающих изменение положений, св занных со стойками отсче ных шкал индуктосинов (датчиков линейньрс переме- , щений концов поперечины) относительно зеркала стола. Цельно изобретени   вл етс  Повышение точности устройства дл  автоматиче Кого позиционировани  поперечины, Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  автоматического гкззйционировани  поперечины, например в станках портального типа, содержащем систему автоматического управлени  дви жением ходовь1Х винтов поперечинь, синkp6ййзйроёанным посредЬтбоМ электричес кой св зи, и две шкалы отсчета поломеНИИ концов поперечины, установленные н а стойлах, верхние концы этих шкал отсчета соединены с мостиком, который посредством щарнира св зан с nepeicha-, диной станка в точке, равноотсто щей от Осей ходовых винтов, причем нижний конец одной щкалы подпружинен пружиной, а нижний конец другой шкалы сочленен 6 йбаЬлнительным двигателем микропере мещений, подключенным к выходу усилител  ошибки, соединенного с блоком сравнени , к входам которого подключен дьа датчика уровн , рдий из которых расположен на мостике, а другой на сто ле станка,. На чертеже изображена схема станка с устройством дл  ав гоматического позиционировани  поперечины, общий вид. Станок содержит станину 1, стол 2, стМки ,3 и 4, поперечину 5 и шпиндель ную бабку 6. Два ходовых винта 7 и 8, взаимодействующие с гайками 9 и 1 предназначены дли перемещени  поперечины 5 по направл ющим стоек 3 и 4 и со1эдинены с ёалами электрических двигателей 11 и 12 посто нного тока. Два прецизионных датчика 13 и 14 линейных перемещений, например индуктоСинные импульсные датчики, встроены, например, в левом и правом концах поперечины 5, а соответствующие датчикам 13 и 14 шкалы 15 и 16 отсчета монтируютс  на стойках 3 и 4 параллельно ос м ходовых, винтов 7 и 8 с возможностью перемещени ,в вертикальном направлении. Управление положением поперечины 5 относительно стоек 3 и 4 ведетс  по двум каналам, так как используютс  две системы автоматического управлени  (САУ) движением ходовых винтов 7 и 8. Синхронизаци  действи  этих систем, необходима  дл  перемещени  и позиционировани  поперечины 5, достигаетс  (введением электрической св зи между ними. При этом один из каналов управлени  (условно первый) содержит устройство 17 ввода задани , например цифровое программозадающее устройство унифицированной блочной Системы регулировани  дискретного типа (УБСР-Д), датчи 13 положени  левого конца поперечины 5 относительно щкалы 15 отсчета, преобразователь 18кода , например преобразователь кода, считьгоаемого с датчика 13 положени , в арифметический код из серии УБСР-Д, арифметическое устройство 19 сравнени , например выПОпнек1Гое в элементах той же серии, цифрОаналоговый преобразова- . тель 20, например преобразователь кода с учетом его знака в соответствующее напр ж-ение, усилитель 21 мощности, например тиристорный преобразователь, электродвигатель 11 и ходовой винт 7, предназначенный дл  перемещени  левого конца поперечины 5. Другой канал управлени  (условно второй) содержит датчик 13 положени  левого конца поперечины 5 (выполн ет функцию задатчика положени  правого конца поперечины 5), датчик 14. положени  правого конца поперечины 5 относительно шкалы 16 Отсчета, преобразователи 18 и 22 кода, например преобразователи кода, считываемого с датчиков 13 и 14 положени , в арифметический код из серии УБСР-Д, арифметическое устройство 23 сравнени , например, выполненное на элементах той же серии, цифроаналоговый преобразователь 24, например преобразователь кода с уч;втоМ его знайа в соответствующее напр жение, усилитель 25 : мощности, например тиристорный преобразователь , электродвигатель 12 и. ходовый винт 8, предназначенный дл  перемещени  правого конца поперечины 5. Дл  сохранени  взаимного относительного расположени  шкал 15 и 16 отсчета и зеркала стола 2 при изменении положени  последнего от действи  на него возмущений, т.е. дл  стабилизации такого положени  нулевых точек отсчета шк 15 и 16, при которых рассто ни  от ни до плоскости стопа 2 равны между собой , предусмотрена возможность управл ни  положением подвижных шкал 15 .и 1 относительно стопа 2. С этой целью вер ние концы шкал 15 и 16 соединены с мостиком 26, который посредством шар нира 27 св зан с перекладиной 28 ста Ка в точке, равноотсто щей от осей ходовых винтов 7 и 8. Нижний конец одн из цодвижных шкал, например шкалы 16 сочлен етс  с исполнительным двигателем 29 микроперемещений, например магнитострикционным, а нижний конец другой шкалы 15 подпружинен пружиной 30. На мостике 26 установлен датчик 31 уровн , например ма тникового типа измер юш;ий отклонение мостика 26 от горизонтали. Другой такой же датчик .32 урЬвн , измер ющий схгклонение от горизонтали зеркала стопа 2, расположен в корпусе стола 2. При этом САУ положением подвижньгх шкап 15 и 16 включает в себ  датчики 31 к 32 уро& , н , блок 33 сравнени , усилитель 34 ошибки, например операционный усилитель , и исполнительный двигатель 34 ошибки, например операцион 1ьа} усилител и исполнительный двигатель 29 микроперемещений , предназначенный дп  управ лени  подвижными шкалами 15 и 16. Устройство работает следующим обра зом. Предварительно при наладке станка согласов ьюаетс  положение нулевых точек отсчета шкал 15 и 16 таким образом, чтобы рассто ни  от них до плоскости стола 2 были равны между собой. При этом обеспечение равенства координат положений левого и правого концов поперечины 5 относит ельно соответствующих шкал 15 и 16 одновременно означает и обеспечение параллельности поперечины 5 и зеркала стола 2. Далее, при установочных перемещени х поперечины 5 из одной позиции в другую , а также при обработке заготовок посредством подъема или опускани  поперечины 5 по стойкам 3 и 4 (последнее имеет место в станках портального типа с беспинольной шпиндельной . головкой), программа требуемого движени  поперечины 5 задаетс  с помощью устройства 17 ввода задани , а фактическое положение поперечины 5 (с учетом вли ни  на него возмущающих воздействий - упругих деформаций ходовых винтов 7 и 8 при изменении нагрузки 6 на них, пoгpeшнocteй изготовлени  элементов кинематических цепей ходовых БИНТОВ 7 и 8 и T,ru) определ етс  пока- зани  и датчиков 13 и 14 положений концов поперечикы 5, Сигнал с устройства 17 ввода задани  поступает на один из входов арифметического устройства 19 сравнани , а сигнал с импульсного датчика 13 положени  левого конца поперечины 5, преобразованный в преоб-. разователе 18 кода, поступает на второй вход арифметического устройства 19 сравнйни . При расхождении между заданным к фактическим поло ж ениец левого конца поперечины Б на выходе арифметического устройства 19 сравнени  по вл етс  разностный сигнал , Который с помощью цифроаналогового преобразовател  20 преобразуетс  из цифровой формы в соответствующую ей аналоговую, например в напр жение. Последнее усиливаетс  и преобразуетс  в усилителе 21 мощности , например в тиристорном преобразова тале. Напр жение с вькода усилител  21 мощности подаетс  на электродвигатель 11, а он сообщает вращение ходовому винту 7, который, поворачива сь, поднимает или опускает левый конец поперечины 5 до тех пор, пока сигнал на выходе арифметического устройства 19 сравнени  не станет равным нузтю. Одновременно сигнал с импульсного датчика 12 положени  левого конца поперечины 5, преобразованный в преобразователе 18 кода, поступает йа один из входов арифметического устройства 23 сравнени , а на второй его вход поступает сигнал с импульсного датчика 14 положени  правого ко1ща поперечины 5, преобразованный в преобразователе 22 кода. Если эти сигналы различны, то на вькоде арифметического устройства 23 срав- нени  по вл етс  разностный сигнал, который с помощь) цифроаналоГового преобразовател  24 преобразуетс  из цифровой формы в соответствующую ей aнaлoгoвyюJ например в напр жение. Поледнее усиливаетс  и преобразуетс  в силителе 25 мощности, например в тиисторном преобразователе. Напр жение выхода усилител  25 мощности подает   на электродвигатель 12, а он сообает вращение ходовому винту 8, котоый , поворачива сь, поднимает или опусает правый конец поперечины 5 до тах ор, пока сигнал на вькоде арифметичесого устройства 23 сравнени  не станет авным нулю. Синхронизаци  действи 

CHTdfeKi автоматического управлени  движением ходОвых винтов 7 и 8 достигаетс  введением электрической св зи между ними. В аанндм ЬЙу ае св зь между системами осуществл етс  побрэдством датчика 13 положени  левого конца поперечины 5, который  вл етс  элё1 ентом, принадлежащим одновременно обоим каналам управлени . В первом канале он выполн ет функцию датчика обратной

св зи, измер ющего псшожение левого Конца поперечины 5, а во втором канале функцию задатчика положени  правого

конца поперечины 5.

В результате перевалки стола 2 при его перемещении по направл ющим станины 1 из одной позиции в другую, а также При нецентральном нагружении стола 2 заготовкой (деталью) измен етс  его положение относительно горизонтали , и при сохранении равенства коордййат П1элож:ени  левого и правого концов поперечины S относительно соответствующих щкал 15 и 16 не обеспечиваетс  параллельность поперечины 5 и зеркала стопа 2. Дл  компенсаций возникающего угла рассогласовани  между поперечиной 5 и зеркалом стола 2 устройство дл  точного позйци отарованн  Поперечины 5 оснащаетс  след щей САУ положением подвижных шкал 15 и 16, котора  рабсхгаёт следующим

. образом.

При отклонении стола 2 от первоначальног о поло сени  показаШ  датчиков 31 и 32 уровн  станов тс  различными , и на вьгходе блока 33 сравнени  возникает разностньхй сигнал, который после усилени  в усилителе 34 ошибки Поступает на исполнительный двигатель 29 микропер«мещений. Последний воздействует на шкалу 16 отсчета, котор , перемеща сь в вертикальном направлении (вверх или вниз), сообщает через мостик 26 перемещени  (вниз или вверх), другой шкале 15 «этсчета. При этомугловое перемещейие Мостик 26 относительно щарнира 27 происходи до пор, пока сигнал на выходе устройства 33 сравнени  не станет равн нулю, т.е. пока рассто ни  от нулевых точек 01 счета шкал 15 и 16 до плоскости стола 2 не CTaiqrT равным межд

собой. После того, как подвижные шкалы 15 и 16 будут установлены в новое положение , соответствующее измененному по сравнению с первоначальным положению стола 2, возникнет рассогласование между заданным от устройства 17 ввода задани  положением поперечины 5 и фактическим положением ее койцов относительно соответствующих шкал 15 и 16 отсчета. Тогда в действЬе вступают системы автоматического управлени  движением ходовых винтов 7 и 8, компенсирующие указанное рассогласование, причем процесс позиционировани  поперечины 5 относительно шкал 15 и 16 полностью аналогичен описанному. Таким образом, обеспечиваетс  параллельность поперечины 5 и зеркала стола 2.

о р м у л а изобретени 

Ф

Устройство да  автоматического позидиоНирЬваш  поперечины, например в Ьтанках порталь а6го типа, содержащее систему автсгматического управлени  дйижениейxoaoBibix винтов поперечины, сййхроннзтарс айвьгм поср едйтвом электрической св зи, и две шкалы отсчета положений концов поперечины, установленные на стойках, о т л и ч а ю щ е ее   тем, ,чт6, с целью повьпцени  точности устройства, верхние концы Щкал отсчета соединены с мостиком, который посредством щарнира св зан с перекладиной станка в точке, равноотсто щей от осей ходовых винтов, причем нижний конец одной шкаль подпружинен пружиной, а нижний конец другой шкалы сочленен с исполнительным двигателем микрбперемещений , подключённым к выходу усилител  ощйбки, соединенного с блоком сравнени , к входам которого подключены . Два Датчика уровн , один из которьгх расположен ца мостике, а .йругой на столе станка.

л,

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ № 316225, кл. 49 О 39/00, опублик. 1966.

Claims (1)

1. Фор му ла изобретения

   Устройство Для автоматического пози_к ционирования поперечины, например в станках портального типа, содержащее систему автоматического управления синхронизированным посредством электрической связи, и две шкалы отсчета поло30 жений концов поперечины, установленные на стойках, о т л и ч а ю щ е е с я

   - тем, .что, с целью повышения точности устройства, верхние концы шкал отсчета соединены с мостиком, который посредством шарнира связан с перекладиной станка в точке, равноотстоящей от осей ходовых винтов, причем нижний конец одной шкалы подпружинен пружиной, а нижний конец другой шкалы сочленен с исполнительным двигателем микроперемещений, подключенным к выходу усилителя ошибки, соединенного с блоком сравнения, к входам которого подключены . два Датчика уровня, один из которых расположен на мостике, а Другой на столе станка.

   Л