4.5 Следящие сау

Следящие системы управления имеются в ряде типов копировальных станков и станков с системами ЧПУ замкнутого типа.

В копировальных станках со следящими САУ режущий инструмент связан со щупом через электромеханические или гидравлические усилительные устройства, а не непосредственно, как в механических копировальных системах. Работа таких систем осуществляется на принципах слежения и серводействия.

Суть принципа слежения состоит в том, что инструмент повторяет движение щупа, не будучи с ним непосредственно связанным.

Суть принципа серводействия заключается в том, что слабые сигналы управляют мощностями много большими, чем мощность управляющих сигналов.

В следящей системе сравниваются положения щупа и инструмента и при возникновении рассогласования появляется соответствующий сигнал, обеспечивающий включение привода и перемещение рабочего органа. Это перемещение происходит до тех пор, пока рассогласование не будет устранено. Следящие системы, таким образом, являются замкнутыми; обратная связь в них обеспечивается соединением корпуса следящего устройства с рабочим органом, несущим инструмент. Обратная связь восстанавливает равновесие в системе после исполнения управляющего сигнала.

Пусть (рис. 4.6,а) шпиндельная бабка 7 вместе с закреплённой на ней копировальной головкой 1 непрерывно перемещается в вертикальном направлении со скоростью S₂ (S₂ – т.н. ведущая или задающая подача). Щуп 2 под действием профиля копира 3 смещается вправо или влево в пределах малого зазора между контактами копировальной головки. При замыкании правого контакта включается перемещение бабки 7 вправо (S₁ – т.н. следящая подача) и бабка перемещается до тех пор, пока правый контакт не разомкнется. При включении левого контакта бабка перемещается влево. В результате фреза 6 формирует на детали 5 соответствующий профиль. Так образуется одна строчка. Затем стойка 4 с деталью и копиром смещается в поперечном направлении (периодическая подача S₃) и обрабатывается новая строчка.

В копировально-фрезерном станке с гидравлической системой копирования (рис. 4.6,б) на головке 9 с приводом главного движения и фрезой 6 закреплён корпус дросселирующего гидрораспределителя, в расточке которого находится т.н. следящий (управляющий) золотник 10 со щупом 2. Для перемещения головки в направлении следящей подачи S₁ в неё встроен гидроцилиндр, шток которого закреплён на станине неподвижно.

При нейтральном положении следящего золотника щели между его буртами и кромками кольцевых канавок в расточке корпуса дросселирующего распределителя закрыты, масло в гидроцилиндр не поступает и головка стоит на месте. Во время продольного (S₂) перемещения стола 8 с копиром 3 и заготовкой 5 копир воздействует на щуп следящего золотника, который, поднимаясь или опускаясь, переключает гидропотоки в цилиндр. Благодаря этому корпус цилиндра, а значит и головка с фрезой, поднимается или опускается, и фреза обрабатывает заданный профиль на детали.

4.6 Системы циклового программного управления

Особенность систем циклового программного управления (ЦПУ) заключается в том, что одна часть программы управления – информация о цикле и режимах обработки – задается в условном виде с помощью каких-либо программоносителей. Другая часть – размерная информация, определяющая величины перемещений рабочих органов станка – устанавливается с помощью путевых упоров на специальных линейках или барабанах. Для каждой координаты устанавливают и настраивают свою линейку.

Рассмотрим структуру варианта системы ЦПУ для токарного станка (рис. 4.7,а).

Информация о цикле и режимах обработки задается блоками задания и поэтапного ввода программы. Блоком задания программы (программатором) может являться штекерная панель, устройство считывания с перфокарт, иные устройства, например, шаговый командоаппарат или кулачковый программатор (рис. 4.7,б).

Блок поэтапного ввода программы может выполняться в виде электронной или релейной счётно-распределительной схемы.

Узел управления усиливает информацию, размножает, адресует, при необходимости выдаёт команды на выполнение элементарных циклов.

Размерная информация задается упорами на линейках 1 и 4, закреплённых на продольных (ось Z) и поперечных (ось Х) салазках суппорта. При перемещении линеек упоры воздействуют на конечные выключатели блоков выключателей 2 и 3, обеспечивающих контроль окончания отработки каждого этапа и выдачу сигналов контроля.

В системах ЦПУ часто используются программируемые контроллеры (ПК) – электронные устройства программируемого бесконтактного логического управления, практически заменяющие все вышеупомянутые блоки, узел управления и релейные схемы включения приводов.

В ПК (рис. 4.7,в) можно выделить ряд блоков.

Блоки ввода ПК формируют сигналы, поступающие от различных периферийных устройств (путевых датчиков, электроаппаратов, тепловых реле и т.п.).

Блоки вывода подают сигналы на управляемые исполнительные устройства электроавтоматики станка (контакторы, электромагнитные муфты, сигнальные лампы и т.п.).

Процессор решает логические задачи управления блоками вывода на основе информации, поступающей на блоки ввода, и алгоритмов управления, содержащихся в блоке памяти.

ПК имеет также ряд устройств (на рисунке условно объединенных в блок управления), организующих взаимодействие его элементов.

Устройство программирования ПК может быть выполнено в виде переносной программной панели. Программу вводят нажатием клавиш, на которые наносятся обозначения контактов или логических элементов.

При программировании, например, системы управления, выполняющей функции релейно-контактной схемы, нажимают клавиши с обозначениями контактов, входящих в одну из цепей схемы. Цифровая индикация указывает номер проектируемой строки (цепи) электросхемы. Информация по строке накапливается в блоке памяти, затем передается в ПК.