Файл: Кашепава М.Я. Современные отечественные и зарубежные координатно-расточные станки обзор.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 14.07.2024
Просмотров: 101
Скачиваний: 0
электродвигатель включают на длительное время. Поворот бара бана можно осуществить также вручную.
Блоки сельсинов грубого и точного отсчета стола связаны со специальными задающими трансформаторами, которые преобра зуют цифровую информацию в аналоговое напряжение, пропор циональное величине перемещения.
Программа вводится с помощью реле, включаемых через от верстия, пробитые в перфокарте, либо переключателями предва рительного набора координат.
Так как программа на перфокарте записывается в двоично-де сятичном коде, а набор координат вручную производится в деся тичной системе, между переключателями преднабора и реле ввода имеются шифраторы, преобразующие числа из десятичной в дво ично-десятичную систему счисления.
Задающие трансформаторы подключаются к сельсинам, конт ролирующим положение каретки с фотоэлектрической головкой, а после установки каретки — к сельсинам, контролирующим поло жение стола (салазок). Величина напряжения, соответствующая закодированной дробной части координаты, снимаемая с задаю
щих трансформаторов, |
создает рассогласование |
трансформаторов |
||
и блока сельсинов точного отсчета |
(следящих |
сельсинов). |
Фото |
|
электрическая головка |
1 (рис. 20, б) |
крепится на гайке 2 и |
пере |
мещается по ходовому винту 3 вдоль прорези в корпусе экрана, через которую на фотоголовку попадает изображение штриха масштабной линейки. Ходовой винт получает вращение от элек тродвигателя 4 постоянного тока через червячную пару 5. Одно временно он кинематически связан через шестерни 6 с блоком сельсинов точного отсчета — с «точным» сельсином 7, далее через шестерни 8 с «промежуточным» сельсином 9 и через шестерни 10 с «грубым» сельсином 11 (сельсины связаны между собой переда точным отношением 1:10). Сигнал рассогласования сравнивается в фазочувствительном блоке, предназначенном для определения направления перемещения (в зависимости от сдвига фазы напря жения рассогласования относительно напряжения сети), для пере ключений управления с «грубого» сельсина на «промежуточный» и с «промежуточного» на «точный» при уменьшении напряжения рассогласования «грубых» и «промежуточных» сельсинов, для сиг нализации исчезновения напряжения рассогласования при подхо де к заданному размеру.
Каретка с фотоголовкой при отработке дробной части размера перемещается до тех пор, пока все следящие сельсины, повернув шись, не окажутся вновь в положении согласования с сигналами от задающих трансформаторов. После того как каретка с фотодат чиком займет положение, соответствующее дробной части коорди наты, электродвигатель выключается, и гайка с фотодатчиком ос танавливается. Так осуществляется подготовка дробной части ко ординаты для установки стола (салазок).
126
При отработке координат оператор нажатием на кнопку «Цикл» включает перемещение стола (салазок). Положение последнего в этом случае контролируется блоком сельсинов грубого отсчета (рис. 20, в).
С точной рейкой /, закрепленной на столе 2, зацепляется ше-
.стерня 3, вращение которой через шестерни 4 передается |
на |
ро |
||||||
тор сельсина 5 младшего разряда. |
Одновременно |
через |
пару |
|||||
шестерен 6 |
вращение получает ротор промежуточного |
сельсина 7 |
||||||
и еще через две пары шестерен 8 и 9 —• ротор сельсина |
старшего |
|||||||
разряда 10. |
После того как стол с |
помощью следящих |
сельсинов |
|||||
приблизится |
к заданному |
размеру |
на |
расстояние |
0,5±0,3 |
мм, |
||
управление |
перемещением |
передается |
фотоэлектрическому |
датчи |
ку (фотоэлектрической головке в сочетании со штриховой мерой), фиксирующему положение риски на экране оптической отсчетнонзмерительной системы. Фотоэлектрическая головка состоит из фотосопротивлений, модулятора и усилителя, имеющего фазочувствительный выход. Фотосопротивление реагирует на изменение освещенности, возникающее при прохождении через него проекции риски штриховой меры. Модулятор представляет собой электро механическое сканирующее устройство, перемещающее фоторези стор вдоль участка экрана с частотой 50 гц. Два фоторезистора расположены на якоре, который попеременно притягивается к двум катушкам, помещенным на общем магнитопроводе. Фото усилитель предназначен для усиления сигналов, поступающих от фоторезисторов, и выявления их фазы, т. е. для определения по ложения проекции риски относительно оси фоторезистора. Для
повышения точности отсчета |
подход к координате проводится |
всегда с одного направления |
перемещения стола (салазок). При |
этом после передачи управления движением на фотоэлектрический
датчик стол |
начинает перемещаться |
со |
скоростью —30 |
мм/мин. |
от основного |
двигателя 1 (см. рис. |
16). |
Как только |
проекция |
вспомогательной риски на штриховой мере, нанесенной от основ
ной |
(миллиметровой) риски |
на расстоянии 80 мк, пройдет под |
||
фоторезистором, |
отключится |
основной двигатель перемещения |
||
стола |
и включится двигатель |
медленных |
перемещений 6. Стол |
|
перемещается со |
скоростью |
^£1,6 мм/мин |
от электродвигателя |
медленных перемещений до тех пор, пока основная риска, соответ ствующая целому числу миллиметров заданного размера, не подойдет к оси зоны действия фотоэлемента. В этот момент про изойдет выключение привода медленных перемещений и закрепле ние стола (салазок).
После этого для подготовки системы к осуществлению следую щего цикла подается команда на поворот барабана перфокарт для установки строки с записью координаты следующего отвер стия и режима обработки.
Таким образом, позиционирование стола (салазок) разбивает ся на следующие этапы:
127
перемещение на максимальной скорости при управлении по сельсину старшего разряда системы грубого отсчета;
снижение скорости до 600—800 мм/мин при переходе управле ния к промежуточному сельсину этой системы;
снижение скорости до 50—100 мм/мин при переходе управле ния к сельсину младшего разряда системы грубого отсчета;
снижение скорости до 30 мм/мин после окончания контроля перемещения по сельсинам и передаче управления движением на
фотоэлектрический |
датчик; |
|
|
||
|
отключение основного привода и включение привода медлен |
||||
ных перемещений |
при |
получении команды от вспомогательной |
|||
риски; |
|
|
|
|
|
|
точный останов и зажим при получении команды от основной |
||||
риски. |
|
|
|
|
|
|
Сигнал фотодатчика |
усиливается |
электронным |
усилителем; |
|
для |
исключения ложных |
срабатываний |
от различных помех (пыль |
||
на |
оптической линейке, |
скачкообразное |
изменение |
освещенности) |
в усилителе имеется отсечка, ограничивающая минимальное зна
чение усиливаемого сигнала.
После того как стол (салазки) установлен, каретки фотодатчнков перемещаются в положение, соответствующее дробным ве личинам следующей координаты.
Система программного управления предусматривает устройство «плавающего нуля» во всем диапазоне программируемых пере мещений. С этой целью между задающими трансформаторами и отрабатывающими сельсинами включены дифференциальные сель
сины, смещающие нуль отсчета, т. е. позволяющие |
согласовывать |
|||
трансформаторы и сельсины в любом |
положении |
стола |
и сала |
|
зок. |
|
|
|
|
Фирма |
SIP на КРС с системами ЧПУ типа DIR и CN-4 также |
|||
использует |
в ступенях грубого и точного отсчетов систему сельси |
|||
нов. В качестве датчика точного останова применяется |
фотоэлек |
|||
трическая |
чувствительная головка с |
возвратно-поступательным |
сканированием в сочетании с металлической штриховой мерой и оптической системой станка.
АОС, основанная на индуктивном датчике точного останова, выполненном в виде индуктивного проходного винтового датчика, применяется в КРС с ЧПУ модели 243ВФ2 и в миогооперационном станке модели 243ВМФ2.
Индуктивный проходной датчик состоит из двух полугаек
(проходных гаек) с шагом нарезки 5 мм, смещенных одна отно сительно другой на ] Д шага, и винта-якоря с таким же шагом, охватываемого полугайками. Наружный диаметр винта-якоря меньше внутреннего диаметра полугаек. В гайки вмонтированы катушки, включенные дифференциально. При определенном поло жении измерительного винта-якоря относительно полугаек (вы ступы резьбы двух полугаек симметричны выступам резьбы отсчетного винта) на выходе мостовой схемы напряжение становнт-
128
ся равньш нулю. Если датчик, а следовательно и стол станка, будут перемещаться синхронно с вращением индуктивного изме рительного винта, то выход из дифференциального датчика будет равен 0 и угол поворота измерительного винта-якоря будет соот ветствовать величине линейного перемещения стола.
Система |
индикация |
У/7У |
|
Баок |
Пульт |
управления |
управления |
Рис. 21. Блок-схема системы позиционирования КРС с ЧПУ модели 243ВФ2
Для автоматического управления перемещениями стола и сала зок в этих станках применена система ЧПУ с круговым фото электрическим импульсным датчиком обратной связи, установлен ным на измерительном винте, и системой слежения за точным положением стола.
Программа с восьмидорожечной перфоленты запоминается в блоке памяти ввода программы и выдается в схему управления стан ком в виде кодовых команд, включающих соответствующее реле.
Блок-схема системы позиционирования станка модели 243ВФ2 показана на рис. 21.
Индуктивный датчик / жестко соединен со столом 2 и переме щается совместно с вращающимся измерительным винтом 3 бла годаря кинематической связи с червяком 4.
129
Однако практически датчик (и стол) отстает или опережает вращение измерительного винта из-за неточности и износа кинема тической передачи между червяком привода стола и измерительным винтом; при этом на выходе индуктивного датчика появляется сиг
нал, |
пропорциональный рассогласованию, с положительной |
или |
|||
отрицательной |
полярностью. Сигнал |
рассогласования поступает |
|||
в блок управления приводом слежеция |
(БУПС), который с |
помо |
|||
щью |
отдельного |
электродвигателя |
Dx |
(типа РД-09) через шестер |
|
ню 5 |
на валу электродвигателя, |
шестерни дифференциала 6, |
7, 8, |
9, 10 и 11 и шестерню 12 отсчетного винта производит доворот изме рительного винта в сторону уменьшения рассогласования, вы держивая таким образом нулевой сигнал на выходе индуктивного датчика и обеспечивая точное слежение измерительного винта за фактическим положением стола. Следовательно, положение изме рительного винта точно соответствует линейному положению по движного узла станка, и круговой фотоэлектрический импульсный датчик, установленный на измерительном винте, в сочетании с отсчетной схемой дает точный отсчет текущих координатных пере мещений узлов станка.
Измерительные винты установлены в точных опорах. Коррекция накопленной ошибки винта-якоря (для оси х) осуществляется укрепленным на салазках электроиндуктивным коррекционным датчиком, рычаг которого контактирует с коррекционной линей кой, закрепленной на столе. При перемещении стола коррекционная линейка поворачивает якорь коррекционного датчика, изменяя его электрический сигнал, который суммируется с основным сигна лом индуктивной измерительной системы, и корректирует его.
Фотоэлектрический импульсный датчик 13, установленный на измерительном винте 3, связан с электронным блоком управления. Датчик представляет собой два диска, с одной стороны которых находится лампочка освещения, а с другой стороны — фотодиоды ФД1, ФД2 и ФДЗ. Один диск подвижен, жестко связан с валом измерительного винта, другой — жестка соединен с корпусом дат чика. По всему подвижному диску радиально с постоянным шагом расположены темные и светлые полосы. На неподвижном диске
на расстоянии пТ + -^Т, где Т — шаг сетки, расположены два сек тора с такими же метками. При вращении подвижного диска свет лые полосы неподвижного диска будут приоткрываться для потока света и закрываться. Свет попадает на фотодиоды со сдвигом на
—Т. Фотоэлектрический датчик при вращении отсчетного винта на
4
один оборот выдает две серии импульсов (1250 имп/об, смещенных
на — Т).В системе ЧПУ импульсы формируются, их частота увели-
4
чивается вчетверо, и на вход счетной схемы подается серия из
130
5000 импульсов на один оборот винта. При шаге |
отсчетного винта |
5 мм дискретность измерительной системы равна |
1 мк. |
Количество импульсов от датчиков соответствует величине ли нейного перемещения стола, а сравнение фаз в блоках системы ЧПУ определяет направление движения стола.
Заданные программой координаты сравниваются с текущей ко ординатой, полученной от датчика обратной связи. При совпаде нии этих координат система ЧПУ выдает команду на изменение скорости перемещения и останов стола. Если стол станка нахо дится на расстоянии >20 мм от требуемого положения, то на вход тиристорного привода и на двигатель D (см. рис. 21) подается напряжение задатчика скорости подачи стола, эквивалентное бы строму ходу (3000 мм/мин). При расстоянии до требуемого поло жения менее 20 мм из системы ЧПУ на вход тиристорного при вода подается напряжение, эквивалентное скорости перемещения
400 мм/мин. При расстояниях менее 2 мм и 0,1 мм на вход |
тири |
|||
сторного |
привода подается напряжение, эквивалентное |
скорости |
||
16 и 1,5 мм/мин |
соответственно. В момент прихода стола в задан |
|||
ное положение |
привод реверсируется в пределах люфта |
кинема |
||
тической |
цепи, |
что позволяет снять упругую деформацию |
цепи |
|
подач. |
|
|
|
|
Большую группу АОС составляют многоотсчетные системы с ис пользованием «бегущего» сканирования в ступени точного отсчета с последующим фазоимпульсным преобразованием. Указанные сис темы применяются в системах ЧПУ фирм Dixi, Mullard и Ferranti.
На КРГС модели 3SOE фирмы Dixi в качестве датчика точного позиционирования применен электронно-оптический датчик — пере дающая телевизионная трубка (видикон) с фотосопротивлением. Датчик крепится на подвижном узле станка, штриховая мера с миллиметровыми делениями — на неподвижном узле.
Штрихи линейки проецируются оптической системой изобра жения на экран видикона. Туда же проецируется и изображение масштабной сетки, жестко связанной с видиконом (см. рис. 20, д). Сетка состоит из двух (один над другим) рядов равномерно рас положенных штрихов. Миллиметровая шкала и сетка проециру ются на экран видикона с различной степенью увеличения с та
ким расчетом, чтобы между двумя |
смежными |
изображениями |
||
миллиметровой |
шкалы |
разметалось 100 штрихов шкалы сетки. |
||
Таким образом, |
каждый |
штрих сетки соответствует 0,01 мм. |
||
Для отсчета сотых долей |
миллиметра |
от 0 до 0,49 |
используется |
один ряд шкалы сетки, а для отсчета сотых долей миллиметра от 0,5 до 0,99 — второй ее ряд.
Смещение электронного луча для перехода от одного ряда к другому производится автоматически изменением магнитного по ля видикона. В процессе измерения электронный луч пробегает по экрану видикона.
Когда электронный луч пробегает по экрану видикона, то воз никает серия импульсов. Она вызвана изменением тока при про-
131