Устройство для управления делительным механизмом

 

Использование: при технологических процессах , обработке металлов, в электроэрозионных и токарных панках при делении дуги окружности по углу поворота тела вращения Делительный механизм содержит каркас с установленной в нем поворотной планшайбой 7, механически соединенной с ротором 17 приемного вращающегося трансформатора 18, статор 19 которого установлен на подшипниках 20 и введен в зацепление с редуктором 21 привода 22, связанного электрически с приводом 6 планшайбы 7 через блок коммутации 29. Контур датчика 13 обратной связи с трансформатором 18 и приводом 22 электрически взаимосвязан с контуром делителя 23 дуги окружности с одиночным 26 и селектированными задающими трансформаторами 27, что позволяет делить дугу окружности по углу поворота как на равные, так и на неравные части в зависимости от алгоритма 7 ил

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

ЬЭ

CO

Ю О

Комитет Российской Федерации по иатентам и товарным знакам (21) 4935068/08 (22) 25.0391 (46) 15.10.93 Ьоп. Мв 37-38 (71) Войсковая часть 13801 (72) ГЬлетое Г.И. Кпимин КЮ. (73) ГЬпетов Геннадий Иванович (И) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ДЕЛИТЕЛЬНЫМ МЕХАНИЗМОМ (S7) Использование; при технологических процесса обработке металлов, в эпекгроэрозионных и токаревых станках при делении дуги окружности по углу поворота тела вращеея. Делительный механам содержит каркас с установленной в нем пово(в) )Щ (n) 200 013 Ñ1 (5Ц 5 В23 15 00 ротной ппаншайбой 7, механически соединенной с ротором 17 приемного вращающегося трансформатора 18, статор 19 которого установлен на подшипниках 20 и введен в зацепление с редуктором

21 привода 22, связанного электрически с приводом 6 планшайбы 7 через блок коммутации 29.

Контур датчика 13 обратной связи с трансформатором 18 и приводом 22 электрически взаимосвязан с контуром делителя 23 дуги окружности с одиночным 26 и селектированными задакхцими трансформаторами 27, что позволяет делить дугу окружности . по углу поворота как на равные, так и на неравные части в зависимости от алгоритма 7 ил.

2000913

Изобретение относится к технологиче.,::i;r4 процессэм, в частности к обработке металлов, и может быть использовано в электроэрозионных и токарных станках при делении дуги окружности по углу поворота тела вращения.

Известно выбираемое в качестве аналога делительное устройство для зуборезных станков, содержащее ступенчато вращаю цийся диск, на периферии которого выполнены прорези, в которые заскакивает индексная собачка, установленная на поворотном рычаге, имеющем ось, параллельную оси диска.

Недостатком аналога является то, что данное делительное устройство представляет собой механическую систему, технологические возможности которой ограничены, поскольку на диске прорези выполнены ступенчато с учетом необходимости прореэания пазов при нарезании зубьев через равные промежутки, так как шестерни имеют равномерный шаг, Известен выбираемый в качестве второго аналога автоматический делительный механизм. содержащий сменный делительный диск, с помощью которого можно произзо,,и ь деление инструмента с различным числом канавок. Делительный механизм поворачивает автоматически шпиндель станка на заданный угол, не воздействуя на

его привод, i- едостатком аналога является то, что автоматизация работы сводится к отслеживанию угла поворота с помощью механических элементов в виде прорезей на делительном диске, Сменность делительного диска исправляет недостатки первого аналога, но не решает задачи автоматического подбора величины шага нарезаемых канавок.

Известно выбираемое в качестве аналога устройство для периодического поворота шпинделя станка для электроэрозионной обработки на равные углы, которое содержит шпиндель с патроном для закрепления электрода-инструмента. Электродвигатель приводит во вращение шпиндель. В полом шпинделе подачи установлен другой шпиндель.

Червячное колесо закреплено на шпинделе так, что ось колеса совпадает с осью шпинделя. Цилиндр закреплен на переднем кон<е шпинделя так, что охватывает с внешней стороны колесо, Втулка установлена в отаерстии цилиндра так, что ее ось перпендикулярна оси шпинделя, причем центральное отверстие и наружная цилиндрическая пояерхность втулки эксцентричны. Вал управпения может поворачиваться в отверстии втулки. Червяк выполнен заодно с валом.

45 находящимся в зацеплении с колесом. Колесо, касаясь втулки, обнаруживает направление максимального эксцентриситета оси отверстия относительно оси наружной поверхности втулки. Рычаг в форме буквы L может поворачиваться на валу, закрепленном на наружной поверхности цилиндра, причем одно его плечо соединено с кольцом. Концевой выключатель срабатывает при контакте с другим плечом рычага, а сам включен в контур возбуждения, управляющий магнитным реле электродвигателя. Поворотом втулки осуществляется управление зацеплением червяка с колесом, при этом червяк либо входит, либо выходит из зацепления. При зацеплении вращение червяка вызывает поворот электрода-инструмента угловой формы на некоторый угол. В это время пусковой контур электродвигателя разомкнут выключателем. При отсутствии зацепления электродвигатель приводит во вращение шпиндель вместе с электродоминструментом.

flo сравнению с предыдущими аналогами данное устройство приспособлено к электроэрозионному станку, но оно имеет недостатки, аналогичные недостаткам рассмотренных аналогов — это поворот электрода-инструмента на равные углы, что задается механической системой. Н едостатком, присущим в большей степени этому устройству-аналогу, является сложность механической системы поворота электродаинструмента.

Известен выбираемый в качестве прототипа стол поворотный делительный координатно-расточных станков, содержащий планшайбу, с которой жестко соединен якорь круглого индуктивного датчика, смонтированного на втулке осевого узла. Датчик соединен с микроамперметром. который фиксирует его точное положение. 1лиКроамперметр устанавливают на "ноль" либо поворотом планшайбы, либо механическим вращением винта отсчетного механизма, если поворот планшайбы невозможен. 3атем отсчет ведется от нулевого положения с помощью минутного и секундного лимбов.

Для установки планшайбы на заданный угол стол снабжен планкой со штрихом целых градусов, Для быстрого вращения планшайбы и грубой установки ее на заданный угол в конструкцию стола введен электродвигатель постоянного тока с тахогенератором и регулятором скорости, а также с червячно-зубчатым редуктором, взаимодействующим с шестерней планшайбы. Стол содержит ручной привод точного подведения планшайбы к заданной координате.

2000913

Нэ плэмшэйбв нанесено 360 делений с ценой деления 1 град, Минутный лимб имевт 30 делений с ценой деления 2 мин, а свкумдмый лимб — 15 делений с ценой деления 1 с. Используются планшайбы с диаметром 630 мм и 1 м.

Недостатки прототипа состоят в том, что у мего отсутствуют технические средствэ эвтомэтического деления угла поворота кэк нэ равные, так и на переменные углы, при этом мет технических средств для оперэтивной ликвидации погрешностей в процвссв деления угла и поворота планшайбы.

Целью изобретения является расширеНН6 твхмологичвских возможностей делитвльмого механизма путем автоматизации деления углов разворота планшайбы на эадэммыв углы как с постоянным, так и с переменным шагом и оперативной ликвидации погрешностей деления.

Для этого в делительном механизме, содвржэщем планшайбу, с которой соединен датчик, электрически связанный со средством контроля положения планшайбы, взаимодействующей с приводом ее поворота, дэтчик выполнен в виде приемного вращающегося трансформатора. ротор которого соединен с осью планшайбы гибкой передэчей, а ствтор введен в зацепление с редуктором привода отрабатывающего механизма датчика (далве — привод статорэ), вход и выход которого электрически связаны с блоком коммутации, с которым также связаны входы и выходы привода планшайбы, при этом с блоком коммутации электрически соединены усилитель и статор приемного вращающегося трансформатора, э также одиночный вращающийся трансформатор и блок селекции группы зэдюющих вращающихся трансформаторов, кромв того, усилитель электрически соедимвм со стэтором приемного вращающегося трэмсформэторэ и нуль-органом, к которому подключена система управления производственного обьекта. соединенная в свою очередь с блоком коммутации.

Представленные в сущности иэобретемия общив существенные признаки отличают ээявлявмое техническое решение от прототипа, тэк как у прототипа датчик выполмвм иначе и не имеет вращающегося трансформатора. Средства контроля положения плэмшэйбы у заявляемого технического решения представляют собой целую систему, также отличающуюся от средств прототипа.

Кроме того, у прототипа нет второго приводэ (привода стэтора). нет блока коммутации для приводов, 5

Следовательно, общие существенные признаки отличают заявляемое техническое решение от прототипа и обуславливает соответствие данного решения критерию "новизна".

По сравнению с прототипом заявлявмое техническое решение характеризуется отличительными признаками, использование которых создает новый положительный эффект, не свойственный техническому решению по прототипу. в частности: выполнение датчика в виде приемного вращающегося трансформатора, ротор которого соединен с осью планшайбы, э статор — с приводом статора, позволяет одновременно с вращением планшайбы ей приданным приводом отслеживать второму приводу положение статора; взаимосвязь приводов блоком коммутации и подключение к нему одиночного задающего вращающегося трансформатора и блока селекции с группой задающих вращающихся трансформаторов позволяет вести деление угла как на постоянные, так и на переменные величины.

Набегание погрешностей исключается, так как на графике синус-косинус вращающегося трансформатора в алгоритме деления дуги окружности по углу поворота используется фиксированная точка реальной характеристики.

Каждый раз при повороте планшайбы и ротора на определенный угол статор возвращает сигнал рассогласования в нулевое положение поворотом в прежнюю позицию. соответствующую фиксированной точке реальной характеристики.

Использование новых отличительных признаков для достижения положительного эффекта не вытекает непосредственно из существующего уровня техники. Их применение обеспечивает обьекту новые свойства. Поэтому заявляемое техническое решение отвечает критерию "существенные отличия

На фиг,1 изображен общий вид делительного механизма: на фиг.2 — то же, боковой вид; на фиг.3 — структурная схема делительного механизма и электрические связи взаимодействующих элементов: нв фиг,4 — сечение А-А на фиг.1; на фиг.5 схематически в виде круга изображен алгоритм деления дуги окружности при переменных величинах углов; на фиг.6- график синус-косинус вращающегося трансформатора; нэ фиг.7- функциональная схема блока коммутации 29-29А.

Делительный механизм содержит каркас

1 с размещенными нэ обушках 2 тремя хо» лостыми нвпрввляющими роликами 3 и од2000913 ним приводным роликом 4. соединенным с редуктором 5 привода 6 планшайбы 7 (привод 6 — асинхронный двигатель-генератор типа ДГ-5-TA). На наружных поверхностях роликов 3 и 4 в средней части по длине выполнены кольцевые проточки 8, в которых поворотно установлена планшайба 7 с торцовыми. кольцевыми ребрами 9, образующими средства крепления для торцов тел вращения, например, цилиндрических обе10 чаек и труб, в частности обечэек 10 сопловых аппаратов авиационных двигателей.

Соосно на планшайбе 7 установлен прижимной винт 11 трехножного фиксатора 12 для закрепления обечайки 10. С другой стороны планшайбы 7 также соосно с ней установлен контур датчика 13 обратмой связи, присоединенного к мей с помощью гибкой передачи в виде сильфона-14.

В состав контура датчика 13 обратной связи входит мультипликатор 15, соединенный с одной стороны с сильфоном 14 планшайбы 7, э с другой стороны с сильфоном 16 ротора 17 приемного вращающегося трансформатора 18 (типа ВТ-100-6-0,05), статор

19 которого установлен на подшипниках 20 и введен в зацепление с редуктором 21 второго привода 22 (привода статорэ, тоже асинхронный двигатель-генератор типа ДГ1-ТА).

Схематически этот второй привод 22 или привод статора 19 также входит в контур датчика 13 обратной связи, который рядом электрических линий введен во взаимодействие с контуром делителя дуги

20

30

35 окружности по углу поворота тела вращения.

В контур делителя 23 дуги окружности введен преобразователь 24 (типа 0ТС-250) постоянного тока в переменный трехфаэно- 40 го напряжения 36 8 и с частотой 400 Гц.

Выход преобразователя 24 соединен со входами стабилизаторов 25 напряжения (типа СН-62) и входами одиночного 26 и селектированных 27, 27А, и 278 задающих вращающихся трансформаторов, выходы которых подведены ко входам блоке селекции 28, и его выходы и выходы одиночного задающего трансформатора 26 замкнуты на

45 еммого вращающегося трансформатора.

Выходы второго элемента блока коммутации 29А соединены со входами привода планшайбы 7 и входами привода 22 статора

19 приемного вращающегося трансформатора 19.

Выходы стабилизаторов 25 соединены со входом усилителя 30 переменного токе (типе YPh-59), входы первого блока коммутации 29, соеди- 50 нен ного выходами со входами статора 19 приВыходы усилителя 30 соединены со входами второго элемента блока коммутации

29А и входом нуль-органа 31 (типа фазочувствительного выпрямителя ФЧВ), выход которого соединен со входом системы управления 32 станка, осуществляющей управление технологическим процессом, а ее выход подключен ко второму элементу блока коммутации 29А.

8 целом блок коммутации 29-29А представляет собой систему коммутационных реле. Это один блок. который условно разбит на два элемента, так как переключение (коммутация) в данном устройстве ведется по двум каналам: между приводами 6 и 22 и усилителем 30, э также между обмотками задающих вращающихся трансформаторов

26 и 27, 27А, 278 и обмотками приемного вращающегося трансформатора 18.

Блок коммутации 29-29А соединяет попарно одиночный задающий вращающийся трансформатор 26 и приемный вращающийся трансформатор 18, а последний в свою очередь блоком коммутации соединен с одним иэ селектированных задающих вращающихся трансформаторов 27. 27А и 278.

Выход статора 19 приемного вращающегося трансформатора 18 соединен со входом усилителя 30.

В качестве производственного объекта (не показан) может использоваться электроэрозионный автоматический станок для прошивания отверстий в телах вращения, у которого электрод- инструмент расположен вертикально и вго ось перпендикулярна горизонтальной оси планшайбы, что обеспечивает подачу рабочей жидкости сверху вниз вдоль электрода-инструмента. Управление технологической операцией прошивания отверствий осуществляется системой управления станка (на схеме — 32).

Однако делительный механизм может быть выполнен с планшайбой, имеющей вертикальную ось.

Делительный механизм работает следующим образом.

В систему управления 32 станка закладывается необходимая программа, в соответствии с которой ведется рабочий процесс, в частности, прошивание штифтов (не показано) обечайки 10 соплового аппарата авиадвигателя, где центры штифтов расположены по дуге окружности обечайки

10 с постоянным шагом.

Оператор устанавливает обвчайку 10 нв планшвйбу 7, надевая ее внутреннюю поверхность ма торцовое кольцевое ребро 7, обеспечивающее соосмость племвейбы и обечэйки 1О, 2000913

1О

На планшайбе 7 обечайка 10 от осевых перемещений закрепляется с помощью треножного фиксатора 12 и прижимного винта

11.

Система управления 32 станка, которому придан делительный механизм, по технологической необходимости вырабатывает сигнал включения в работу (при включении станка).

По этому сигналу в автоматическом делительном механизме первым включается привод 6 планшайбы 7 с редуктором 5, вращая приводной ролик 4, который поворачивает планшайбу 7 на требуемый угол, Холостые направляющие ролики 3 обеспечивают неизменное положение оси планшайбы 7 и вращэются, находясь в сцеплении с ней, Вместе с планшайбой 7 через гибкую передачу, в которой сильфон 14 планшайбы, мультипликатор 15 и сильфон 16 ротора, на то же угол поворачивается ротор 17 приемного вращающегося трансформатора 18, Ротор 17 зафиксирован в произвольном положении, которое принято за нулевое.

Сигнал рассогласования следящей системы поступает на усилитель 30 переменного тока и через второй элемент блока коммутации 29А передается на привод 22 статора 19 того же трансформатора 18. Привод 22 разворачивает статор 19 в положение согласования.

Во взаимодействии обьектов делительного механизма существуют динамическая связь, в соответствии с которой со второго элемента блока коммутации 29А сигнал подеется на привод 22 статора 19 приемного вращающегося трансформатора 18.

С. выхода усилителя 30 параллельно сигнал снимается на нуль-орган 31, который выдает сигнал готовности на систему управления 32 станка;

В контуре делителя 23 дуги окружности по углу поворота планшайбы 7 происходят процессы, связанные с процессами в системе датчика 13 обратной связи.

Через первый элемент блока коммутации 27 к приемному вращающемуся трансформатору 18, а именно к его статору 17 в режиме слежения угла сигналы идут от оди- ночного 26 и селектированных 27, 27А и 27В задающих вращающихся трансформаторов, Принцип деления дуги окружности по углу поворота заключается в следующем.

Одиночный 26 и селектированные 27, 27А или 278 задающие вращающиеся трансформаторы посредством блока коммутации 29 электрически соединяют по циклическому алгоритму с приемным вращающимся трансформатором 18 по схеме дистанционной передачи угла. Обмотки H>—

К1 задающих трансформаторов 26 и 27 запитывают от 1-ой и 2-ой фазы источника питания (36В. 400 Гц). С обмотки Н2 Кг приемного трансформатора 18 сигнал рассогласования следящей системы направляют на усилитель 30 переменного тока.

Ротор одиночного задающего вращающегося трансформатора 26 фиксируют относительно статора и принимают условно за

"О", т.е. угол U = О (роторы и статоры задающих трансформаторов не показаны).

Ротор 17 приемного вращающегося трансформатора 18 фиксируют относительно ротора одиночного задающего вращающегося трансформатора 26 на угол, равный

U + 360п, где п — масштаб деления, который может быть в пределах от 2 до 10000 и более, однако конкретно для обечайки 10 соплового аппарата n = 79.

Угол разворота ротора 17 относительно ротора одиночного задающего вращающегося трансформатора 26 (принятого эа U = О) будет составлять 360 /79 = 4"33 21", Далее обмотки синхронизации одиночного задающего вращающегося трансформатора 26 с помощью блока коммутации 29 соединяют с аналогичными обмотками приемного вращающегося трансформатора 18. что приводит к наведению в них соответствующих углу О = 0 электродвижущих сил—

ЭДС, тогда как ро: ор 17 находится в случайном угловом положении. В таком случае на обмотке Н -Кг приемного вращающегося трансформатора 18 появится электрический сигнал рассогласования, пропорциональный углу рассогласования положений роторов приемного вращающегося 16 и одиночного задающего 26 трансформаторов, Сигнал рассогласования поступает на усилитель 30 и через второй элемент блока коммутации 29А передается на обмотки управления привода 22, который посредством редуктора 21 разворачивает статор 19 в положение согласования с ротором 17, С выхода усилителя 30 параллельно снимается сигнал на нуль-орган 31, выдающий на систему управления 32 станка сигнал готовности к началу цикла разворота планшайбы.

В данной позиции блока коммутации

29 — 29А. когда связаны трансформаторы 18 и 26, можно производить любые наладочные операции с планшайбой 7, поворачивая ее в любое угловое положение, но надо иметь в виду, что одновременно с вращением планшайбы 7 ее привод 6 отслеживает полок.ение статора приемного вращающегося трансформатора 18.

Следующий .цикл работы системы эаключается в том, что включается режим "ав2000913

12 томат". После этого сигнала от системы управления 32 блок коммутации 29-29А соединяет синхрониэирующие обмотки одиночного 26 и селекти рован ного 27 датчиковых трансформаторов и соответственно переключает сигналы выхода усилителя 30 привода 22 статора 19 трансформатора 18 на привод 6 планшайбы 7.

С обмотки Нг — Кг трансформатора 18 поступает сигнал рассогласования, равный

4 33 22", на усилитель 30. Обмотки ynpasneния привода 6 планшайбы 7 получают сигнал рассогласования и планшайба 7 с обьектом деления, в данном случае с обечайкой 10 соплового аппарата разворачивается до момента полного согласования сигналов приемного 18 и селектированного

27 задающих вращающихся трансформаторов. 8 момент этого согласования нуль-Орган 31 выдает сигнал готовности на выполнение технологической операции с обечайкой 10 (электроэроэионной прошивки). Одновременно с получением сигнала с нуль-органа 31 происходит эатормаживание планшайбы 7 и блок коммутации переключает синхрониэирующие обмотки приемного вращающегося трансформатора 18 и селектированного задающего вращающегося трансформатора 27А нэ трансформатор 18 и одиночный задающий вращающийся трансформатор 26, а обмотки управления привода 6 планшайбы — на привод 22 статора 19. который переводится в согласованное положение, и нуль-орган 31 выдает сигнал готовности к следующему такту.

По окончании технологической операции с обьектом (при достижении шпинделем максимально возможной глубины прошивки) система управления 32 станка выдает сигнал блоку коммутации 29-29А на следующий цикл разворота планшайбы 7.

Данная система деления дуги окружности по углу поворота позволяет в автоматическом режиме производить разворот планшайбы 7 как с равномерным шагом, так и с переменным по любому алгоритму.

Для этой цели предусмотрен блок селекции 28 вращающихся трансформаторов 27, 27А, 278 и т,д., имеющих свои значения фиксированных углов Ui

-360/пь

При работе выбирают вариант деления дуги окружности с переменным шагом по алгоритму коммутации вращающихся трансформаторов Ti:

1-ый алгоритм:

T> — Тг (U - О)

Тз — Тг (U/п )

Т1 — Тг (U -О)

Т4 Тг (U/п2)

T> — Тг (U - О)

Т5 — Т2 (U/пэ)

Т1 Тг (О 0)

Т6 12 (U/ll4)

10 выше черты — период цикла, а далее снова

T> — Тг (U О)

ТЗ Тг (U/A1) И т.д.

На графике синус-косинус врэщающе15 гося трансформатора в алгоритме деления дуги окружности по углу поворота используется фиксированная точка "А" реальной характеристики.

Как наглядно показано на графике, точ20 ка "А" отстоит от расчетной синусоиды на величину dU + 5. (Эти погрешности суммируются при делении угла с последовательным отсчетом, имея в виду. идеальную расчетную характеристику. Каждый рэз при

25 повороте планшайбы 7 и ротора 17 мэ угол

U статор 19 возвращает сигнэл рассогласования в нулевое положение поворотом в прежнюю позицию — в точку "А", Технические преимущества изобрете3Î ния в сравнении с прототипом заключаются в том, что делительный механизм насыщен всей суммой электронных средств для выполнения тех операций, которые логическидолжны выполняться делительным механизмом. С

35 этой точки зрения прототип обладает очень ограниченными воэможностями. имея элементарную электрическую связь микроэмперметра и круглого индуктивного датчика, смонтированного на втулке осевого узла.

40 8 изобретении предусмотрено деление угла как на постоянные, так и на переменные величины с исключением мэбегания погрешностей, для чего на графике смнускосинус вращающего трансформатора ис45 пользуют фиксированную точку реальной характеристики. (56) Заявка ФРГ М 1527153, кл. B 23 F 23/08, 1972.

50 Патент США f4 3443481, кл. В 23 F 23/08, 1969.

Заявка Японии М 51-54259, кл. 8 23 P 1/12, 1982.

Руководство по эксплуатвции

55 0.707.00.0.070.1 ОР3. ТУ 2024-.3228-75. Столы простые поворотные делительные коор динатно-рэсточных станков 7400-0227, 7400-0229. Станкостроительный завод им.

Дэержинского, станкоимпорт.

20009

13

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ДЕЛИТЕЛЬНЫМ мехАнизмОм, включаюшим в себя установленную на оси планшайбу с приводом ее поворота, содержащее датчик контроля положения планшайбы, отличающееся тем, что, с целью расширения технологических возможностей, в устройство введены делитель дуги окружности по углу поворота планшайбы, усилитель и нуль-орган, при этом делитель выполнен в виде задающего вращающегося трансформатора, выход которого связан с входом блока коммутации, и группы селективных задающих вращающихся трансформаторов, выходы которых через блок селекции связаны с входом бло14 ка коммутации, а датчик контроля положения планшайбы выполнен в виде приемного вращающегося трансформатора, ротор которого соединен с осью планшайбы гибкой передачей, а статор соединен с редуктором дополнительно введенного привода статорэ, который связан с блоком коммутации, при этом статор приемного вращающегося трансформатора связан с входом усилителя, выход которого связан с входами блока коммутации и нуль-органа, причем выход нуль-органа является выходом устройства управления и предназначен для связи с технологическим объектом.

2000913 Fr A юг. Л

20009i3

ЙНМ УМ/Ф ЦФ Л

®ащенця cmumuua