BLOK IDENTYFIKACJI BI

MODEL PROCESU MODEL SERWO

WY mod

1 +0 . 7 sT 1 + sT

□

Rys. S. 18. P o s t a ć b lo k u i d e n t y f i k a c j i BI d l a ty p o w y ch warunków o b r ó b k i z g r u b n e j n a r z ę d z ia m i J e d n o o strzo w y m i

F i g . 3 .1 8 . I d e n t i f i c a t i o n u n i t B I fo rm f o r t y p i c a l c o n d i t i o n s o f ro u g h m a c h in in g w i t h s i n g l e - p o i n t t o o l s

BLOK IDENTYFIKACJI BI

i MODEL PROCESU

|

MODEL SERWO MODEL CZUJNIKA

Xmod

•m

^TS

__ j

R y s . 5 . 19. P o s t a ć b lo k u i d e n t y f i k a c j i BI d l a c z u j n i k a w u k ł a d z i e ACC o o n i s k i c h w ła s n o ś c i a c h dy n a m ic zn y ch

F i g . 5 .1 9 . I d e n t i f i c a t i o n u n i t BI fo r m f o r t h e s e n s o r i n t h e ACC s y s te m

w ith Iow dynamie p r o p e r t ie s

5. 1. 2 . 3 . B a d a n ie l a b o r a t o r y j n e r z e c z y w i s t e g o u k ła d u ACC

A u to r C 5 7 3 , C 593 , [6 0 3 , C 533 p r o w a d z i ł b a d a n i a u k ła d u ACC, k t ó r e g o s t r u k t u r a i p a ra m e t r y b y ł y z g o d n e z d o t ą d omówionymi. O p rac o w a n y z o s t a ł bowiem p r o t o t y p d o ś w i a d c z a l n y s t e r o w n ik a AĆ d l a w i e r t a r k o - f r e z a r k i WFM-IOON C533, [5 7 3 . A u to r p r o w a d z i ł b a d a n ia u k ła d u ACC na - z e c h o b r a b i a r k a c h , k t ó r y c h serw om ech an izm y posuwowe c h a r a k t e r y z o w a ł a z n a c z n a r o z p i ę t o ś ć w ła s n o ś c i d y n am iczn y ch . W i e r t a r k o - f r e z a r k a WFM-IOON z e s te ro w a n ie m CNC NUC0N-400 p o s i a d a ł a s e rw o n a p ę d posuw ow y, d l a k t ó r e g o ł ą c z n a z w ło k a c z a s o w a w y n o s ił a o k . 0 , 1 OO s . B Io k I d e n t y f i k a c y j n y BI

p o s i a d a ł s t r u k t u r ę Jak na r y s . 5 . 18. Na r y s . 5 .2 0 p r z e d s t a w i a n o fra g m e n t o s c y lo g r a m u z p r z e b i e g u r e g u l a c j i . D o t y c z y on w y t a c z a n ia o tw o ru z e skokowo zm ien n ą ś r e d n i c ą . O s c y lo g ra m p r z e d s t a w i a p r z e b i e g momentu s k r a w a n i a M i posuwu m in u tow ego p^ p o d c z a s d o b i e g u p r z e d m io t u do n a r z ę d z i a ruchem s zy b k im o r a z p o d c z a s s k o k o w e j zm ian y C z m n ie js z e n i a ) ś r e d n i c y w y ta c z a n e g o o tw o ru Czm ian a ś r e d n i c y o tw o r u p o w od ow a ła zm ianę g ł ę b o k o ś c i s k r a w a n ia o 10050. P r e z e n to w a n y p r z e b i e g c e c h u j e z n a c z n e p o d o b ie ń s t w o do p r z e b i e g ó w m odelowych u z y s k a n y c h z b ad ań s y m u la c y jn y c h . W y s t ę p u ją c e o s c y l a c j e w p r z e b i e g u momentu s k r a w a n i a M s ą w y n ik ie m n i e o s i o w e g o p o z y c jo n o w a n ia p r z e d m io t u o b r a b i a n e g o w zględem o s i w r z e c io n a . W y s t ę p u ją c e na r y s . 5 .2 0 w a r t o ś c i p r z e r e g u l o w a n i a Cok.4650 s ą p o d o b n e go r z ę d u c o u z y s k a n e w t r a k c i e s y m u la c ji k o m p u te ro w e j. Ś w ia d c z y t o o d u ż e j d o b r o c i s y m u la c ji .

R y s .5 .2 0 . P r z e b i e g r e g u l a c j i p r z y w y ta c z a n iu o tw o r u na w i e r t a r k o - f r e z a r c e WFM-IOON z e s te r o w a n ie m numerycznym CNC NUCON—400

F i g . 5 .2 0 . T r a n s i e n t o f t h e r e g u l a t i o n a t t h e h o l e b o r i n g w it h t h e WFM-IOON H o r i z o n t a l B o r i n g M a ch in e w it h t h e CNC NUCON-4 0 0 nu m eric c o n t r o l

136

-Z n a c z n e p o d o b ie ń s t w o p r z e b ie g ó w r e g u l a c y j n y c h u z y s k a n y c h z b a d a * e k s p e r y m e n ta ln y c h i s y m u la c y jn y c h J e s t u z a s a d n io n e g ł ó w n ie w iernym odw zoro w an iem n a p ęd u posuw ow ego i p r o c e s u s k r a w a n ia w B lo k u I d e n t y f i k a c j i B I . Tak w y ra ź n e g o p o d o b ie ń s t w a n i e p r e z e n t u j ą Ju ż w y n ik i b ad ań u k ła d u ACC z u k ładem s t e r o w a n i a n um e ry czn eg o CNC H -6 4 6 C t e u k ła d y s t e r o w a n i a n u m ery czn ego s ą a k t u a l n i e s to s o w a n e w w i e r t a r k o - f r e z a r k a c h t y p u W FM -IOON}•

P r z y c z y n y t a k i e g o s t a n u r z e c z y l e ż ą p o s t r o n i e w i e r n o ś c i o d w z o ro w a n ia serw o isap ę d u posuw ow ego.

Na r y s . 5 . 21 i 5 .2 2 p r z e d s t a w io n o p r z y k ła d o w e o s c y lo g r a m y z p r z e b i e g u r e g u l a c j i z w y k o rz y s ta n ie m s t e r o w a n i a n u m e ry czn eg o CNC H -646. W arunki p r ó b y b y ł y p o d o b n e j a k we w c z e ś n ie j o p isa n y m p r z y k ł a d z i e . N a to m ia s t w s k a ź n ik i s t a n u p r z e j ś c i o w e g o s ą z d e c y d o w a n ie g o r s z e . D o t y c z y t o z w ła s z c z a c z a s u t r w a n i a s t a n u p r z e j ś c i o w e g o .

Jak p o k a z a n o w r o z d z . S . 3 s e r w o n a p ę d posuw u z tym u k ład e m s t e r o w a n i a n u m ery czn ego c e c h u j ą n i s k i e w ła s n o ś c i d y n a m ic zn e.

R y s .5 . 21. P r z e b i e g r e g u l a c j i p r z y t o c z e n i u na t o k a r c e z e s te r o w a n ie m numerycznym CNC H -6 4 6

F i g . 5. 21. T r a n s i e n t o f t h e r e g u l a t i o n a t t u r n i n g w it h a t u r n i n g l a t h e w i t h t h e CNC H -6 4 6 n u m e ric c o n t r o l

O p ró c z z n a c z n e j w a r t o ś c i s t a ł e j c z a s o w e j C o k .0 ,1 5 s } s e rw o n a p ę d t e n c e c h u j e b a r d z o d u ż a z w ło k a c z a s o w a C c z a s m artw y } o k . C 0 ,0 7 5 -0 ,1 5 0 3 s . W ie r n e o d w z o ro w a n ie w B lo k u I d e n t y f i k a c j i BI t a k i e g o s e rw o n a p ę d u J e s t

137

-u t r-u d n io n e . O d w z o ro w a n ie w p o s t a c i e le m e n tu i n e r c y j n e g o I r z ę d u CJak t o m ia ło m i e j s c e p o p r z e d n io } n i e d a j e z a d a w a la ją c y c h r e z u l t a t ó w . W p r z e b i e g a c h r e g u l a c y j n y c h p o j a w i a j ą s i ę bowiem o s c y l a c j e ś w ia d c z ą c e o małym z a p a s i e s t a b i l n o ś c i u k ła d u ACC z a s te ro w a n ie m CNC H -6 4 6 , w którym se rw o n a p ę d m odelow ano elem en tem in e rc y jn y m I r z ę d u . W p r z e b i e g a c h p o j a w i a j ą s i ę o s c y l a c j e spow odow ane is t o t n y m p r z e s u n i ę c ie m fazowym pom iędzy s y g n a łe m z c z u j n i k a a s y g n a łe m w y jśc io w y m z m odelu t o r u s t e r o w a n e g o . J e d n ą z d r ó g w y j ś c i a j e s t w y k o r z y s t a n ie i n f o r m a c j i o momencie

R y s .5 . 22. P r z e b i e g r e g u l a c j i p r z y t o c z e n i u n a t o k a r c e z e s te ro w a n ie m numerycznym CNC H -6 4 6 z n i e w ł a ś c i w i e odwzorowanym modelem napędu posuwu F i g . 5 .2 2 . T r a n s i e n t o f t h e r e g u l a t i o n a t t u r n i n g w it h a t u r n i n g l a t h e w ith t h * CMC H -6 4 6 n u m e ric c o n t r o l w i t h u n s u i t a b l y t r a n s fo r m e d f e e d d r i v e

model

p r ó b k o w a n ia s t a n u w e j ś ć d o u k ła d u CNC H -6 4 6 . P r ó b k o w a n ie odbyw a s i ę o k r e s o w o n a p o d s t a w i e s y g n a ł u w y s y ła n e g o p r z e z u k ła d CNC. S t e r o w n ik ACC o p ra c o w a n y d l a u k ła d u s t e r o w a n i a a d a p t a c y j n e g o w i e r t a r k o - f r e z a r k i WFM-IOON z e s te r o w a n ie m CNC H -646 p o s i a d a moduł

r y s . 5 . 23 p r z e d s t a w i o n a z o s t a ł a t a k a i d e a .

s y m u lu ją c y z w ło k ę c z a s o w ą . Na

WY KI TS

BLOK IDENTYFIKACJI BI

h n r> ^xct)

R y s . 5 . 23. I d e a s y m u l a c j i " c z a s u m a rtw e g o "

w s t e r o w n ik u ACC

F i g . 5 .2 3 . An i d e a o f t h e " d e a d t i m e "

s i m u l a t i o n i n t h e ACC c o n t r o l l e r

S y g n a ł ^ wy d o p ro w a d z a n y

j e s t d o B lo k u

I d e n t y f i k a c j i BI z a p o ś re d n ic t w e m k lu c z K I. K lu c z KL s t e r o w a n y j e s t s y g n a ła m i

s t e r u j ą c y m i momentem

p r ó b k o w a n ia s t a n u w e jś ć . S y g n a ły t e s ą g e n e ro w a n e p r z e z u k ła d s t e r o w a n i a CNC H -646. P r z y k ła d o w y p r z e b i e g r e g u l a c j i a d a p t a c y j n e j z e s t e r o w n ik ie m ACC z modułem sy m u lu ją c y m " c z a s m artw y "

p r z e d s t a w i o n o na r y s . 5. 21.

P r z e b i e g t e n j e s t z n a c z n i e s t a b i l n i e j s z y n i ż ma t o m i e j s c e w p r z y k ł a d z i e z r y s . 5 . 22* d l a k t ó r e g o s t e r o w n ik ACC t a k i e g o m odułu n i e p o s i a d a ł . J e d n a k ż e w s k a ź n ik i s t a n u p r z e j ś c i o w e g o s ą p o d o b n e . J e s t t o w y n ik ie m d u ż e j w a r t o ś c i

" c z a s u m a rtw e g o ", k t ó r y p o s i a d a d e c y d u ją c e z n a c z e n ie , np. d l a w i e l k o ś c i p r z e r e g u lo w a n i a .

O p is a n e d o t ą d p r z y k ł a d y p o s i a d a ł y w s p ó ln ą c e c h ę : s to s u n k o w o n i s k i e w ła s n o ś c i d y n a m ic z n e napęd u posuwu. S t a ł e c z a s o w e b y ł y p o ró w n y w a ln e z e s t a ły m i czasow ym i p r o c e s u s k r a w a n ia . W t a k i c h t e ż p r z y p a d k a c h w s k a ź n ik i s t a n u p r z e j ś c i o w e g o C p r z e r e g u lo w a n i e , c z a s r e g u l a c j i ) n i e b y ł y n a j k o r z y s t n i e j s z e . A u to r p r o w a d z i ł r ó w n ie ż b a d a n ia u k ła d u s t e r o w a n i a a d a p t a c y j n e g o ACC na o b r a b i a r c e w y p o s a ż o n e j w serw om ech anizm ow e s i l n i k i f i r m y G e t t y s . a l e b e z s t e r o w a n i a n u m ery czn ego. Do b a d a ń u żyw ano t e g o sam ego s t e r o w n ik a ACC c o w p ie rw s z y m p r z y k ł a d z i e , n a t o m ia s t p r ó b y p ro w a d z o n o na t e j sam ej o b r a b i a r c e c o w d ru g im p r z y k ł a d z i e . D z ię k i temu u z y s k a n o n ap ęd posuwu o b a r d z o d o b r y c h w ła s n o ś c i a c h dy n a m ic zn y ch C łą c z n a suma w s z y s t k ic h o p ó ź n ie ń n i e p r z e k r a c z a ł a 0 ,0 4 0 s [3 1 3 ) .

Na r y s . 5 .2 4 p r z e d s t a w io n o p r z y k ła d o w y o s c y lo g r a m z p r z e b i e g u r e g u l a c j i p r z y t o c z e n i u w a łk a s to p n io w a n e g o . Na o s c y lo g r a m ie u w id o c z n io n o o p r ó c z s y g n a ł u z c z u j n i k a F ^, s y g n a ł u w y jś c io w e g o z e s t e r o w n ik a ACC-Uv y , s y g n a ł w y jś c io w y z m odelu t o r u s t e r o w a n e g o U^. O s i ą g n i ę t e w s k a ź n ik i s t a n u p r z e j ś c i o w e g o s ą p o ró w n y w a ln e z t e o r e t y c z n i e m ożliw ym i do o s i ą g n i ę c i a C w s k a ź n ik i t a k i e u z y s k a n o r ó w n ie ż z b a d a ń s y m u la c y jn y c h ). W t a k i c h p rz y p a d k a c h o d w z o ro w a n ie napęd u posuwu w B lo k u I d e n t y f i k a c j i B I może przy jm o w a ć p o s t a ć i n e r c j i I r z ę d u a l b o naw et e le m e n tu b e z i n e r c y j n e g o C J e ż e l i o k r e s T » T ) .

140

-P r z e d s t a w i o n e t r z y p r z y p a d k i s t e r o w a n i a o b e jm u ją z a s a d n i c z o w s z y s t k i e m o ż liw o ś c i j a k i e w p r a k t y c e w a r s z t a t o w e j s i ę s p o t y k a : z serw on epędem o b a r d z o d o b r y c h w ła s n o ś c i a c h d y n a m ic z n y c h , o b a r d z o z ł y c h w ła s n o ś c i a c h dyn am iczn y ch i o p r z e c i ę t n y c h w ła s n o ś c i a c h dy n am iczn y ch .

5 .1 . 2. 4. In n e r o z w i ą z a n i a r e g u l a t o r a a d a p t a c y j n e g o

W p r o c e s a c h t e c h n o lo g i c z n y c h o b r ó b k i s k ra w a n ie m w y s t ę p u j ą r ó w n ie ż t a k i e z a b i e g i , w k t ó r y c h zm ien n o ść warunków o b r ó b k i j e s t s to s u n k o w o n i e w i e l k a , np. p r o c e s w i e r c e n i a a l b o s z l i f o w a n i a . N i e u n ik n io n e j e s t wówczas p y t a n i e o c e lo w o ś ć s t o s o w a n i a na t y l e z ł o ż o n e j s t r u k t u r y r e g u l a t o r a a d a p t a c y j n e g o . D l a t e g o w p rz e m y s ło w y c h z a s t o s o w a n ia c h o b s e r w u je s i ę t e n d e n c ję do u p r a s z c z a n ia s t r u k t u r . N ie r z a d k o w ię c s p o t y k a s i ę s t r u k t u r y r e g u l a t o r ó w , k t ó r e s ą z b l i ż o n e d o k la s y c z n y c h r e g u l a t o r ó w PI c z y P ID z dodatkowym i m o d y f ik a c ja m i, p r z y czym p r z y m io t n ik “a d a p t a c y jn y '* n i e z a w s z e j e s t p r a w d z iw y . A u to r r ó w n ie ż p r o w a d z i ł b a d a n i a u k ła d ó w ACC z p r o s t s z ą s t r u k t u r ą r e g u l a t o r a p s e u d o - a d a p t a c y jn e g o [2 2 3 , [2 3 3 , [303 C r y s . 5 . 2 5 ) , p r z y czym, z a s i ę g a d a p t a c j i r e g u l a t o r a t ę t e z ę p o t w ie r d z a .

T„

— ^STTROvVAKl IE

kR □ _QG ^h _KL

t t c

U

T f ł

— DJLCL

XV | ( T 2 T

O

Rys. S. 35. Schem at b lo k o w y u k ła d u ACC z r e g u l a t o r e m P I 1 p s e u d o a d a p t a c ją J e g o n a s t a w

F i g . 5 .£ 5 . B lo c k d ia g r a m o f t h e ACC s y s te m w it h p s e u d o - a d a p t i v e a d ju s t m e n t o f t h e P I c o n t r o l l e r

A u t o r [ 3 2 ] a n a l i z o w a ł i b a d a ł z a c h o w a n ie s i ę u k ła d u s t e r o w a n i a a d a p t a c y j n e g o d l a t o k a r k i z r e g u l a t o r e m t y p u P I z p s e u d o a d a p t a c ją . A u to r p r o w a d z i ł r ó w n ie ż C w y k o r z y s t u j ą c s y m u la c ję a n a lo g o w ą } [323 b a d a n ia m odelow e t a k i e j s t r u k t u r y r e g u l a t o r a po d kątem o p t y m a l i z a c j i J e g o n a s ta w .

141

-B a d a n ia t e w y k a z a ły , ż e r e g u l a t o r może p rzy jm o w a ć s t r u k t u r ę P I J e ż e l i u ch yb r e g u l a c j i J e s t ujem ny. W p rzec iw n ym wypadku o p t y m a ln ą J e s t s t r u k t u r a n i e l i n i o w a , z a w i e r a j ą c a b lo k p o s z u k iw a n ia minimum uch ybu w o k r e s i e Jednego t a k t u T o r a z b lo k c a ł k u j ą c y o s t a ł e j c a łk o w a n ia T .

W y n ik i b ad ań e k s p e ry m e n ta ln y c h r e g u l a t o r a z u p r o s z c z o n ą s t r u k t u r ą p o t w i e r d z a j ą w n io s k i z b a d a ń a n a lo g o w y c h , c h o c i a ż s ą n i e c o m n iej r a d y k a ln e . Rys. 5 .2 6 p r z e d s t a w i a p r z y k ła d t a k i e g o p r z e b i e g u r e g u l a c j i p r z y t o c z e n i u w a łk a s t o p n io w a n e g o , u z y s k a n y z b ad ań e k s p e ry m e n ta ln y c h .

n a

oai

t C

R ys. 5 .2 6 . P r z e b i e g r e g u l a c j i p r z y t o c z e n i u w a łk a u z y s k a n y z bad ań e k s p e r y m e n ta ln y c h

F i g . 5 .2 6 . T r a n s i e n t o f t h e r e g u l a t i o n o t t h e s h a f t t u r n i n g o b t a i n e d fro m e x p e r im e n t a l r e s e a r c h

5 . 1 . 2 . 5 . B a d a n ia l a b o r a t o r y j n e u k ła d u ACC w s t a n a c h a w a r y jn y c h o r a z r o z p o c z ę c i a i z a k o ń c z e n ia s k r a w a n ia

D o b ie g n a r z ę d z i a d o p r z e d m io t u odbyw a s i ę n a o g ó ł ruchem szybk im .

S t e r o w a n i e a d a p t a c y j n e p o z w a la na d o b i e g n a r z ę d z i a a ż do z e t k n i ę c i a s i ę z

j * CMC

R y s . S . 2 7 . A l g o r y U d z i a l m l * t U r o w i l I c i ACC P l « . S . a 7 . F u n c C io n » l g o r i t h a o f th ® ACC c o n t r o ! l « r

” %<i«lkoAci poaocnlcł». - sygnał * czujnik* siły.

blaiiic» MrtoM paslttan* w BWK. t fc t - krytariaina MrteM c*mu zadziałania a«vyjt>age STOP-«, t^ - warto*«! kroku czaowago ■yabalizująpa upływjąęy czaa. - aodal teru •Ur,man«flo, » 4» ” i o z n a c z a j ą c y

K l n i n a i n « w t e M . ^ - in d a k a c * n * u * # J * « y B ^ n y w a n ą « « - Ł o M

145

-wymagań s t a w ia n y c h c z u jn ik o m s i ł y l u b momentu w u k ł a d z i e s t e r o w a n i a a d a p t a c y j n e g o o b r a b i a r e k .

5 . 2 . 1 . W ym agania s t a w i a n e c z u jn ik o m s i ł y w u k ła d a c h ACC

O g ó l n i e , w ym agania s t a w i a n e c z u jn ik o m w u k ła d a c h ACC można p o d z i e l i ć na t r z y g ru p y :

- w y m a g a n i a z w ią z a n e z d o k ł a d n o ś c i ą p o m ia ru ,

- w ym agania z w ią z a n e z z a i n s t a lo w a n i e m c z u j n i k a w u k ł a d z i e OUPN, - w ym agania z w ią z a n e Z k o s z ta m i i n s t a l a c j i c z u j n ik a .

5. 2. 1 .1 . Wym agania z w ią z a n e z d o k ł a d n o ś c i ą p o m iaru

S p o ś r ó d po d sta w o w y ch wymagań z w ią z a n y c h z d o k ł a d n o ś c ią p o m ia ru n a l e ż y w y m ie n ić:

- l i n i o w o ś ć c h a r a k t e r y s t y k i s t a t y c z n e j ,

- l i n i o w o ś ć c h a r a k t e r y s t y k i d y n a m ic z n e j C a m p l i t u d o w o - c z ę s t o t l i w o ś c i o w e j ) w o k r e ś lo n y m p a śm ie c z ę s t o t l i w o ś c i zm ian s i ł y s k r a w a n i a .

- w y so k a s t a b i l n o ś ć “z e r a " ,

- n i e w r a ź l i w o ś ć na z a k ł ó c e n i a z e w n ę t r z n e , z w ła s z c z a n a wpływ c i e p ł a w y d z ie la n e g o w p r o c e s i e s k r a w a n i a ,

- n i e w r a ź l i wość na w pły w n iem i e r zo n ych s k ła d o w y c h s i ł y s k r a w a n ia .

Wg a u t o r a d o p u s z c z e n i e b łę d u n i e l i n i o w o ś c i c z u j n i k a r z ę d u 10% g w a r a n t u je w d a ls z y m c i ą g u p o p ra w n ą p r a c ę u k ła d u s t e r o w a n i a a d a p t a c y jn e g o . Sam p r o c e s s k r a w a n ia p o s i a d a bowiem s t o c h a s t y c z n y c h a r a k t e r , a s to s o w a n e p o w sz e c h n ie w z o ry s t a t y s t y c z n o - e m p i r y c z n e p o s i a d a j ą j e s z c z e m n i e js z ą w ia r y g o d n o ś ć .

P om ia r s k ł a d o w e j z m ie n n e j wymaga o k r e ś l o n e j l i n i o w o ś c i c h a r a k t e r y s t y k i d y n a m ic z n e j C a m p litu d o w o - c z ę s t o t l i w o ś c i o w e j ) . C z u jn ik p o w in ie n p r z e n o s i ć t a k i e pasmo zm ian w i e l k o ś c i m ie r z o n e j a b y n i e o g r a n i c z a ł m o ż liw o ś c i r e g u l a c y j n y c h u k ła d u s t e r o w a n i a a d a p t a c y jn e g o . O zn acza t o , ż e j e g o pasmo p r z e n o s z e n i a n i e p o w in n o by ć m n ie js z e n i ż u k ła d u napędow ego posuwu C u k ła d n apęd ow y posuwu J e s t n a jw o ln ie j s z y m czło n e m u k ła d u s t e r o w a n i a a d a p t a c y j n e g o ). Pasmo p r z e n o s z e n i a s to s o w a n y c h serwom echanizm ów z s i l n i k a m i p r ą d u s t a ł e g o z z a s i l a n i e m ty r y s to ro w y m s i ę g a k i lk u n a s t u Hz.

P r z y k o n s t r u o w a n iu c z u j n i k a n a l e ż y u w z g lę d n i ć , ż e zd ec yd ow a n a w ię k s z o ś ć u k ła d ó w AC z pom iarem s i ł y s k r a w a n i a C lu b m om entu), p r z e w i d u j e o d p o w ie d n ie r e a g o w a n i e n a s z y b k o z m ie n n e z a k ł ó c e n i a w y s t ę p u ją c e w p r o c e s i e s k r a w a n ia . D l a o b r ó b k i je d n o n a r z ę d z io w e j b ę d ą t o z a k ł ó c e n i a z c z ę s t o t l i w o ś c i ą o b r o t u w r z e c io n a . M aksym alne c z ę s t o t l i w o ś c i t y c h z a k łó c e ń n i e p r z e k r a c z a j ą 2 0 -2 5 Hz. D l a o b r ó b k i w i e l o n a r z ę d z i o w e j b ę d ą t o z a k ł ó c e n i a p r o p o r c jo n a ln e do p r ę d k o ś c i o b r o t o w e j w r z e c i o n a i l i c z b y o s t r z y n a r z ę d z i a . Maksym alne w a r t o ś c i t y c h c z ę s t o t l i w o ś c i n i e p r z e k r a c z a j ą na o g ó ł 1 0 0 -1 5 0 Hz. Można w ię c p r z y j ą ć , ż e j e ż e l i pasmo p r z e n o s z e n i a C bez z n i e k s z t a ł c e ń ) s y g n a ł u p o m ia ro w e g o z a w i e r a s i ę w g r a n i c a c h 0—150 Hz t o l i n i o w o ś ć c h a r a k t e r y s t y k i d y n a m ic z n e j•J e s t z a d o w a l a ją c a .

Wym agania z w i ą z a n a z e s t a b i l n o ś c i ą " z e r a ” m a ją d w o ja k i e u z a s a d n ie n i e .

" P ł y w a n i e z e r a " z m ie n ia p o ł o ż e n i e c h a r a k t e r y s t y k i s t a t y c z n e j c z u j n i k a , a c o z a tym i d z i e i d o k ła d n o ś ć p o m ia ru . 2 d r u g i e j s t r o n y z w ią z a n e j e s t t o Z r o l ą d e t e k t o r a z e t k n i ę c i a n a r z ę d z i a z p rz e d m io te m . J a k ą w w i e l u u k ła d a c h ACC s p e ł n i a c z u j n i k s i ł y C lu b momentu}.

N i e w r a ź l i w o ś ć n a z a k ł ó c e n i a z e w n ę t r z n e r o z u m ia n a J e s t Jako n i e w r a i l i w o ś ć na c i e p ł o w y tw a r z a n e w p r o c e s i e s k r a w a n i a o r a z n i © w r a ż li w o ś ć na d z i a ł a n i e p o z o s t a ł y c h n ie m ie r z o n y c h s k ła d o w y c h s i ł y s k r a w a n i a .

Innym r o d z a je m z a k ł ó c e n i a J e s t i n t e r a k c j a , c z y l i w zajem ne o d d z i a ł y w a n i e m ie rz o n y c h s k ła d o w y c h s i ł y s k r a w a n ia . P o j a w i a j ą s i ę d u ż e t r u d n o ś c i w z a p r o je k t o w a n i u c z u j n i k a , k t ó r y b y ł b y n i e c z u ł y n a d z i a ł a n i e n ie m ie r z o n y c h s k ła d o w y c h . D l a t e g o n i e r z a d k o J e s t t a k , ż e w a r t o ś ć z m ie r z o n a J e s t J a k ą ś w ypadkową m ie r z o n e j w i e l k o ś c i 1 p o z o s t a ł y c h s k ła d o w y c h .

5 . 2 . 1 . 2 . W ym agania z w ią z a n e z z a in s t a lo w a n ie m c z u j n i k a w u k ł a d z i e

OUPN

Jednym z p o d sta w ow y ch k r y t e r i ó w o c e n y J a k o ś c i o b r a b i a r k i J e s t J e j s z t y w n o ś ć . 2 tym k r y t e r iu m z w ią z a n e s ą w y m agania s t a w i a n e c z u jn ik o m montowanym w o b r a b i a r c e . G e n e r a l n i e w y m agania t e w ią ż ą s i ę z e zm ianam i s z t y w n o ś c i w ę z ł a , w k tó ry m c z u j n i k z o s t a n i e u m ie js c o w io n y o r a z n ie zb ę d n y m i zm ianami k o n s tru k c y jn y m i w u k ł a d z i e OUPN. W montowanie c z u j n i k a do o b r a b i a r k i n i e p o w in n o w z a s a d z i e z m ie n ia ć s z t y w n o ś c i s t a t y c z n e j i d y n a m ic z n e j t e g o w ę z ła . K r y t e r iu m o c e n y b ę d ą t u z p e w n o ś c ią : zm ian a d o k ła d n o ś c i o b r a b i a r k i o r a z m o ż liw o ś ć p o j a w i e n i a s i ę d r g a ń .

Ważnym J e s t r ó w n i e ż , a b y z a i n s t a l o w a n i e c z u j n i k a w u k ł a d z i e OUPN n i e p o c i ą g a ł o z a s o b ą p o w a ż n i e js z y c h zm ian k o n s t r u k c y jn y c h w samym u k ł a d z i e OUPN. W s p ó łc z e s n e o b r a b i a r k i m a ją bowiem ta k z o p t y m a liz o w a n e g a b a r y t y z e s p o łó w r o b o c z y c h , ż e w p ro w a d z e n ie tam d o d a tk o w o c z u j n i k a J e s t n i e z w y k le t r u d n e .

Z a i n s t a lo w a n y c z u j n i k n i e p o w i n ie n w żadnym p rz y p a d k u o g a n i c z a ć m o ż liw o ś c i e k s p l o a t a c y j n y c h o b r a b i a r k i o r a z n i e p o w in ie n u t r u d n i a ć j e j o b s ł u g i .

S. 2 . 1 . 3 . Wym agania z w ią z a n e z k o s z ta m i w y k o n a n ia i z a i n s t a l o w a n i a c z u j n i k a

O c e lo w o ś c i p rz e m y s ło w e g o w d r o ż e n ia u k ła d ó w ACC d e c y d u je na o g ó ł s to s u n e k n a k ła d ó w fin a n s o w y c h p o n o sz o n y c h z t y t u ł u t a k i e j i n w e s t y c j i do u z y s k a n y c h e f e k t ó w . D o n i e s i e n i a l i t e r a t u r o w e w s k a z u ją , ż e c z y n n ik t e n J e s t Jak d o t ą d z a s a d n ic z y m hamulcem u p o w s z e c h n ia n ia u k ła d ó w AC. K o s z t sam ego c z u j n i k a w k o s z c i e c a ł e g o u k ła d u s t e r o w a n i a ACC J e s t d o s y ć zn a c z n y .

W ym ienione do t e j p o r y w ym agania s t a w i a n e c z u jn ik o m s ą b a r d z o t r u d n e do J e d n o c z e s n e g o s p e ł n i e n i a . U n iw e r s a ln e , o g ó ln o d o s t ę p n e c z u j n i k i s i ł y l u b momentu t y c h wymagań n i e s p e ł n i a j ą , wobec c z e g o t r z e b a n a o g ó ł k o n s tr u o w a ć c z u j n i k s p e c j a l n y . K o s z t y w y k o n a n ia t a k i e g o c z u j n i k a r o s n ą r ó w n ie ż d l a t e g o , p o n ie w a ż n ie z a w o d n o ś ć d z i a ł a n i a i n ie z m ie n n o ś ć c h a r a k t e r y s t y k

w d łu ź s y z m c z a s i e n a l e ż y t r a k t o w a ć Jako warunek o b u s t r o n n i e k on ieczn y^

O b r a b i a r k i w y p o s a żo n e w u k ła d y ACC p r a c u j ą c z ę s t o na g r a n i c a c h d o p u s z c z a ln y c h o b c i ą ż e ń , a w ię c w p o b l i ż u g r a n i c y b e z p ie c z e ń s t w a . N ie można w ię c p o z w o li ć na zm ien n o ść c h a r a k t e r y s t y k c z u j n i k a w m ia rę upływ u c z a s u .

S. 2 .2 . P r z y k ła d y p r o je k t o w a n i a c z u jn ik ó w s i ł y i momentu w u k ła d a c h ACC C h a r a k t e r z m ie n n o ś c i w e k to ra s i ł y s k r a w a n ia p o s i a d a i s t o t n e z n a c z e n ie p r z y w y b o rz e k o n c e p c ji sam ego c z u j n i k a . W p rz y p a d k u np. o b r ó b k i t o k a r s k i e j w ek to r s i ł y może u le g a ć z m ia n ie c o do w a r t o ś c i a t a k ż e k ie r u n k u , p r z y czym pu n k t z a c z e p i e n i a w e k t o ra s i ł y z a s a d n i c z o s i ę n i e z m ie n ia . Odmienny s t a n w y s t ę p u j e np. d l a w y t a c z a n ia o tw o ró w n a rz ę d z ie m je d n o o strzo w y m . Tam w ek to r s i ł y może z m ie n ia ć s w o ją w a r t o ś ć , a l e c o i s t o t n e - w i r u j e w raz z n a r z ę d z ie m z p r ę d k o ś c i ą o b ro t o w ą w r z e c io n a . F a k t . ż e w ek to r s i ł y może być s t a c j o n a r n y a l b o t e ż n i e , p o s i a d a z a s a d n i c z e z n a c z e n ie d l a k o n s t r u k c ji o d p o w ie d n ie g o c z u j n i k a . W p r z y p a d k u bowiem w e k t o ra s i ł y w i r u j ą c e g o z w rz e c io n e m , b e z p o ś r e d n i pom iar s i ł y s k r a w a n ia J e s t d o sy ć tr u d n y . P ro s t s z y m r o z w ią z a n ie m J e s t pom iar momentu s i ł y s k r a w a n i a , c z y l i pom iar p o ś r e d n i .

W d a ls z y m c i ą g u p r z e d s t a w i o n e z o s t a n ą dwa k la s y c z n e r o z w i ą z a n i a p rz e m y s ło w e c z u jn ik ó w , r e p r e z e n t u j ą c e t e c h n ik ę p o m iaru s i ł y z wektorem s t a c jo n a r n y m i w iru ją c y m . R o z w ią z a n ia t e C z a c z e r p n i ę t e z l i t e r a t u r y } w z n a c z n e j m ie r z e s p e ł n i a j ą p o s t u l a t y p r z e d s t a w i o n e w p o p rzed n im r o z d z i a l e . R o z w ią z a n ia t e s ą o fe r o w a n e j a k o w y p o s a ż e n ie s p e c j a l n e o b r a b i a r e k .

C z u jn ik s i ł y o p ra c o w a n y p r z e z P r is c h o w a [7 3 3 , [753 j e s t p rz y k ła d e m r o z w i ą z a n i a d l a s t a c j o n a r n e g o w e k t o ra s i ł y , c z y l i d l a t o k a r k i . J e s t t o c z u j n ik s ł u ż ą c y do p o m ia ru s k ł a d o w e j g łó w n e j s i ł y s k r a w a n ia . I d e a t e g o r o z w i ą z a n i a p r z e d s t a w i o n a z o s t a ł a na r y s . 5 .2 8 .

-cprri i!

Rys. 5. 28. C z u jn i k s i ł y d l a t o k a r k i F i g . 5 .2 8 . F o r c e s e n s o r f o r a t u r n i n g l a t h e

R o z w ią z a n ie t o J e s t k la s y c z n y m p rz y k ła d e m s p e ł n i e n i a podstaw ow ych wymagań s t a w ia n y c h c z u jn ik o m w u k ł a d z i e s t e r o w a n i a a d a p t a c y jn e g o . J e s t bowiem p r o s t e w m ontażu, n i e o g r a n i c z a m o ż liw o ś c i e k s p lo a t a c y jn y c h o b r a b i a r k i i p o s i a d a d o s t a t e c z n ą c z u ł o ś ć pom iarow ą. B rak i n f o r m a c j i n i e p o z w a la n a u s t o s u n k o w a n ie s i ę d o p o z o s t a ły c h wymagań, z w ią z a n y c h g łó w n ie Z d o k ł a d n o ś c i ą p o m ia ru i s z t y w n o ś c i ą w ę z ła im akowego.

148

-R y s. 5 .2 9 . C z u jn ik s i ł y o s i o w e j f i r m y PROMESS £863

F i g . 5 .2 9 . The a x i a l f o r c e s e n s o r made b y PROMESS £863

k t ó r a t o s k ła d o w a n i e j e s t z b y t

w y k o rz y s ty w a n a w s t e r o w a n i u a d a p t a c y jn y m . I d e a c z u j n i k a w y k o r z y s t u j ą c a r e a k c j e w p o d p o r a c h C ło ż y s k a c h ) j e s t n ę c ą c ą z u w agi na p r o s t y i ł a t w y m o n taż, a t a k ż e z uw agi na n i e w i e l k i e zm ian y w k o n s t r u k c j i o b r a b i a r k i . Zn an e j e s t i p r a k t y c z n i e s p o t y k a n e r o z w i ą z a n i e c z u j n i k a s i ł y m ie r z ą c e g o r e a k c j ę w ł o ż y s k u p oprzeczn ym . C z u j n i k i t a k i e o f e r u j e m .i n . f i r ma COROMANT-SANDVIK £ 87 3. I d e a c z u j n i k a z o s t a ł a p r z e d s t a w i o n a na r y s . 5. 30.

W d a ls z y m c i ą g u p r z e d s t a w i o n e z o s t a n ą m etody p r o je k t o w a n i a dwóch ty p ó w c z u jn ik ó w , z k t ó r y c h je d e n p r z e z n a c z o n y j e s t do b e z p o ś r e d n ie g o p o m ia ru s k ł a d o w e j g ł ó w n e j s i ł y s k r a w a n i a p o d c z a s t o c z e n i a , n a t o m ia s t d r u g i d o p o ś r e d n i e g o p o m ia ru s k ł a d o w e j g łó w n e j d l a n i e s t a c j o n a r n e g o w e k t o ra s i ł y . S ą t o r o z w i ą z a n i a w ła s n e a u t o r a £633, £593, £653.

P rz y k ła d e m c z u j n i k a do

b e z p o ś r e d n ie g o p o m ia ru s i ł y d l a n i e s t a c j o n a r n e g o w e k t o r a , k t ó r y r ó w n o c z e ś n ie s p e ł n i a p o s t u l a t y z r o z d z i a ł u p o p r z e d n ie g o . J e s t c z u j n i k o fe r o w a n y m. i n . p r z e z f i r m ę PROMESS

£863. C z u jn ik t e n s ł u ż y do p o m ia ru s i ł y o s i o w e j n a w ir u j ą c y c h w r z e c io n a c h . I d e a c z u j n i k a z a p r e z e n t o w a n a z o s t a ł a na r y s . S. 29. C z u jn ik t e n J e s t p r o s t y i ł a t w y w m ontażu, a t a k ż e n i e wymaga i s t o t n y c h zm ian w k o n s t r u k c j i o b r a b i a r k i . N a d a je s i ę on t y l k o do p o  m ia ru s k ł a d o w e j o s i o w e j s i ł y s k r a w a n i a , c z ę s t o

Rys. 5. 30. C z u jn ik s i ł y p r o  m ie n io w e j w ło ż y s k u F i g . 5. 30. B e a r i n g r a d i a l

f o r c e s e n s o r

5 . 2 . 3 . C z u jn ik s k ł a d o w e j obw od o w ej s i ł y s k r a w a n ia d l a n i e s t a c j o n a r n e g o w e k t o ra s i ł y £633, £ 653

Pom iar s k ł a d o w e j o bw odow ej s i ł y s k r a w a n i a , p r z y w ir u ją c y m n a r z ę d z i u można z r e a l i z o w a ć s to s u n k o w o p r o s t o , p o p r z e z p o m ia r r e a k c j i w ło ż y s k u . Na r y s . 5 .3 1 p r z e d s t a w i o n a z o s t a ł a i d e a t e j m etody.

149

-•

/

T T'

7 i

R y s . 5 .3 1 . I d e a p o m ia ru p o ś r e d n i e g o s k ł a d o w e j obw odow ej s i ł y s k r a w a n ia F i g . 5 .3 1 . The i n d i r e c t m easurem ent i d e a o f t h e c u t t i n g f o r c e

c i r c u m f e r e n t i a l component

P o m ię d z y s i ł a m i międ zy zębn ym i FQb* F^, a momentem s i ł y s k r a w a n ia i s t n i e j e z w ią z e k :

F ob = i * d C5. 213

F = 2M . t g a

r a C5. 2 2 )

g d z i e : d^ - ś r e d n i c a p o d z i a ło w a k o ł a z ę b a t e g o .

N a t o m ia s t p o m ię d z y r e a k c ja m i A i B, a momentem s i ł y s k r a w a n ia M i s t n i e j e z a l e ż n o ś ć :

T, .

2

2 a u

A = 1 + t g c. • g- • L ' M C5. 233

B = T1 + t g * a

ł -

« - c> ^{C5. 243}

Na p o d s t a w i e r e a k c j i w ło ż y s k a c h m ożna w n io sk o w ać o w a r t o ś c i momentu s i ł y ł u b s k ł a d o w e j o bw odo w ej s i ł y

P o n ie w a ż w o b r a b i a r k a c h r z a d k o w y s t ę p u j ą p o je d y n c z e p r z e k ł a d n i e z ę b a t e C c z ę ś c i e j d w ó jk i 1 t r ó j k i p r z e s u w n e } p r z e t o w i e lk o ś ć r e a k c j i A i B z a l e ż y o d momentu s i ł y s k r a w a n i a M Jak i p o ł o ż e n i a p rz e s u w n e g o k o ł a z ę b a t e g o C wym iar Ma " 3 . A by u n i e z a l e ż n i ć wynik p o m ia ru od p o ł o ż e n i a k o ł a z ę b a t e g o w y zn a c z a s i ę sumę r e a k c j i A i B:

C5. 233

k t ó r a t o suma j e s t f u n k c j ą t y l k o momentu s i ł y s k r a w a n ia M.

5. 2. 3 .1 . C z u jn ik do p o m ia ru r e a k c j i w p o d p o r z e ło ż y s k o w e j

C z u jn i k do p o m ia ru r e a k c j i n o r m a ln e j w ło ż y s k u p o w in ie n s p e ł n i a ć wym agania p r z e d s t a w i o n e w p. 5. 2 .1 „ Te w ym agania w ja k im ś s t o p n iu s p e ł n i a c z u j n i k o p i s a n y w p. 5 . 2 . 2 . To r o z w i ą z a n i e p o s i a d a je d n a k d o s y ć i s t o t n e wady, do k t ó r y c h n a l e ż y z a l i c z y ć ;

- te n s o m e t r y n a k l e j o n e b e z p o ś r e d n io n a zew n etrzn y m p i e r ś c i e n i u ł o ż y s k a p o w o d u ją , ż e k a ż d o r a z o w e z u ż y c i e ł o ż y s k a wymaga wym iany c z u j n i k a o r a z p r z e p r o w a d z e n i a c a ł e j p r o c e d u r y w z o r c o w a n ia ,

- b e z p o ś r e d n ie n a k l e j e n i e te n s o m e tró w n a p i e r ś c i e n i u zew n ętrzn y m p o w o d u je , ż e s y g n a ł p o m iaro w y p o s i a d a c h a r a k t e r p u l s u j ą c y o c z ę s t o t l i w o ś c i p r o p o r c j o n a l n e j d o l i c z b y e le m e n tó w t o c z n y c h i p r ę d k o ś c i o b r o t o w e j ł o ż y s k a . A m p lit u d a t y c h p u l s a c j i z b l i ż o n a j e s t d o m ak sym aln ej w a r t o ś c i m i e r z o n e j,

- c z u ł o ś ć p o m iaro w a j e s t o g r a n ic z o n a d o p u s z c z a ln y m p o c ie n i e n ie m p i e r ś c i e n i a z e w n ę t r z n e g o ł o ż y s k a ,

- o s ł a b i e n i e z e w n ę t r z n e g o p i e r ś c i e n i a ł o ż y s k a w pły w a n a zm ian ę j e g o ż y w o t n o ś c i .

O p rac ow a n y p r z e z a u t o r a c z u j n i k C63] do p o m ia ru r e a k c j i n o r m a ln e j w p o d p o r z e ł o ż y s k o w e j , w znacznym s t o p n i u e l i m i n u j e w y m ie n io n e wady. I d e a t e g o c z u j n i k a p r z e d s t a w i o n a z o s t a ł a n a r y s . 5 .3 2 . Z a s a d n ic z y m elem en tem pomiarowym j e s t t u l e j a o s a d z o n a w g n i e ź d z i e k o rp u s u . W ew n ątrz t u l e i z n a j d u j e s i ę w ła ś c i w e ł o ż y s k o . P o b o c z n i c a t u l e i u k s z t a łt o w a n a z o s t a ł a w p o s t a c i s z e r e g u b e l e k s z ty w n o u t w ie r d z o n y c h . Ł o ż y s k o s p o c z y w a n a dwóch w y s tę p a c h w y o d rę b n io n y c h w k a ż d e j b e l c e . Na b e l k a c h n a k l e j o n e z o s t a ł y te n s o m e t r y . Z a s t o s o w a n ie p o ś r e d n i e j t u l e i p o m ia ro w e j p o m ię d zy ło ż y s k ie m , a g n ia z d e m w k o r p u s i e p o s i a d a n a s t ę p u j ą c e z a l e t y :

- ł a t w a i p r o s t a wymiana z u ż y t e g o ł o ż y s k a ,

- ło ż y s k o n i e j e s t o s ł a b i o n e j a k t o ma m i e j s c e w r o z w i ą z a n i u SANDVIKA C873

~7 V

kO :o :fl ;]

: -t.

Rys. S. 32. I d e a p o m ia ru r e a k c j i n o r m a ln e j w p o d p o r z e ło ż y s k o w e j F i g . 5 .3 2 . The m easurem ent i d e a o f t h e r a d i a l f o r c e i n t h e b e a r i n g

- p u l s a c j a s y g n a ł u p o m ia ro w e g o j e s t z n a c z n i e m n i e js z a .

- t e n s o m e t r y s ą m n ie j n a r a ż o n e na c i e p l n e o d d z i a ły w a n i e ło ż y s k a ,

- m o ż liw o ś ć d o b r a n i a c z u ł o ś c i p o m ia ro w e j p o p r z e z o d p o w ie d n i d o b ó r wymiarów g e o m e t ry c z n y c h t u l e i p o m ia ro w e j.

W ła ś c iw e z a p r o j e k t o w a n i e c z u j n i k a wg p r z e d s t a w i o n e j k o n c e p c ji w ią ż e s i ę z p r z y j ę c i e m o k r e ś l o n e g o m o delu c z u j n i k a . M etodyka p r o je k t o w a n i a o p a r t a z o s t a ł a na n a s t ę p u ją c y c h z a ł o ż e n i a c h :

- t u l e j a s ta n o w i s z e r e g b e l e k s z ty w n o u t w ie r d z o n y c h w k o ł n i e r z a c h t u l e i , - s y g n a ł p o m iaro w y z te n so m e tró w d l a o b c i ą ż e n i a n o m in a ln e g o p o w in ie n

o s i ą g a ć w a r t o ś ć o d p o w ia d a j ą c ą —g = 1%. ,

- t e n s o m e t r y n a k l e j o n e n a e le m e n t a c h o d k s z t a ł c a l n y c h ł ą c z o n e s ą w u k ła d p e łn e g o m ostka te n s o m e t r y c z n e g o . Wówczas o d k s z t a ł c e n i e o d p o w ia d a j ą c e nomi n a l nemu s y g n a ł owi AU/U = 154. w y n o si e = 0 .3 5 «..

- l i c z b a czy n n y c h u k ła d ó w po m iarow y ch C l i c z b a b e l e k , na k t ó r y c h n a k le jo n e z o s t a ł y t e n s o m e t r y } p o w in n a by ć t a k a . a b y p u l s a c j a s y g n a ł u po m iarow ego b y ł a Jak n a j m n i e j s z a a c z u ł o ś ć p o m iaro w a o s i ą g n ę ł a w a r t o ś ć n o m in a ln ą CAU/U = 1J4. 3 .

- s z t y w n o ś ć t u l e i p o m ia ro w e j p o w in n a by ć m o ż liw i e j a k n a jw i ę k s z a .

Rys. S. 33. M odel c z u j n i k a w p o d p o r z e ło ż y s k o w e j F i g . S. 33. The b e a r i n g s e n s o r m od*l

Na r y s . 5 .3 3 p r z e d s t a w i o n o model c z u j n i k a s i ł y w p o d p o r z e ło ż y s k o w e j.

R e a k c ja R^ r o z k ł a d a s i ę na k i l k a r e a k c j i R .. k t ó r e można w y zn aczy ć wg r e l a c j i :

nC 2 1 -1 3 c o s j---R

_L - ___________ C5.263

R C k / < i C 2 i-1 3 n tiC 2i-13

Z

I c o s 2 -c + g s i n r J

1=1

R o z k ła d r e a k c j i R. p o s i a d a d e c y d u ją c e z n a c z e n ie d l a d o b o ru l i c z b y b e le k

“lt " t u l e i p o m ia r o w e j. Z j e d n e j bowiem s t r o n y d u ż a l i c z b a b e l e k z

1 6 2

R y s. 5. 36. O s c y lo g ra m s y g n a ł u p o m ia ro w e g o d l a s t a ł e g o o b c i ą ż e n i a c z u j n i k a F i g . S . 36. M easurem ent s i g n a l o s c i l l o g r a m f o r t h e - o n s t a n t l o a d o f t h e

s e n s o r

R ys. 5. 37. C h a r a k t e r y s t y k i s t a t y c z n e c z u jn ik ó w C c h a r a k t e r y s t y k i w z o r c o w a n ia } F i g . 5. 37. S t a t i c c h a r a c t e r i s t i c s o f s e n s o r s C c a l i b r a t i o n c h a r a c t e r i s t i c s }

C z u jn ik o w i temu o d p o w ia d a le k k o w c is k a n e p a s o w a n ie w g n i e ż d z i e k o r p u s u , c o r e p r e z e n t u j e h i s t e r e z a o w i e l k o ś c i ok. BOH s y g n a ł u m aksym alnego. B a d a n ia c z u jn ik ó w z e s to s u n k o w o l u ź n i e j s z y m p a so w an ie m w k o r p u s i e w y k a z a ły , ż e h i s t e r e z a J e s t wówczas p o m i j a l n i e m ała. N a to m ia s t p u l s a c j a s y g n a ł u w z r a s t a n a w et do SOX.

Podsum ow ując t e n r o z d z i a ł n a l e ż y s t w i e r d z i ć , ż e c z u j n i k wg p r z e d s t a w i o n e j k o n c e p c ji s p e ł n i a s z e r e g wymogów z a p r e z e n t o w a n y c h w r o z d z i a l e 5 .2 . P o s i a d a r ó w n ie ż pewne wady z w ią z a n e z j e g o u sy tu o w a n iem w ła ń c u c h u k inem atyczn ym napęd u g łó w n e g o . C z u jn ik t a k i z o s t a ł w y k o r z y s t a n y

1SS

-p r z e z a u t o r a w u k ł a d z i e s t e r o w a n i a a d a p t a c y jn e g o w i e r t a r k o - f r e z a r k i WFM-100 ECONOMIC C 6 5 j.

5 . 2 . 3 . 2 . C z u jn i k s k ła d o w e j obw odow ej s i ł y s k r a w a n ia d l a s t a c j o n a r n e g o w e k t o ra s i ł y

I d e a p o m ia ru s k ł a d o w e j obw odo w ej s i ł y s k r a w a n i a na t o k a r c e od s t r o n y n a r z ę d z i a z o s t a ł a Już p r z e d s t a w io n a w r o z d z . 5 . 2 . 2 C r y s . 5 . 283. A u to r [5 9 3 , [663 w o p a r c i u o t ę i d e ę , o p r a c o w a ł w ła s n e r o z w i ą z a n i e c z u jn ik ó w , k t ó r e p o s i a d a j ą pewne z a l e t y w s t o s u n k u d o r o z w i ą z a n i a P r i t s c h o v a [ 7 3 ] , (7 5 1 . A by J e u ja w n i ć n a l e ż y p r z e p r o w a d z i ć a n a l i z ę s t a n u o b c i ą ż e n i a p o s z c z e g ó ln y c h c z u jn ik ó w u m ie s zc z o n y c h pod im akiem n a rzę d z io w y m C ry . S. 3 8 }.

Rys. 5. 38. M odel c z u j n i k a s i ł y d l a t o k a r k i F i g . 5 .3 8 . The f o r c e s e n s o r model o f a t u r n i n g l a t h e

5. 2 . 3 . 2 .1 . P o d s t a w y t e o r e t y c z n e c z u j n i k a s i ł y

I d e a p o m ia ru s k ł a d o w e j o bw odow ej F^ s i ł y s k r a w a n ia w y n ik a z warunku ró w n o w a g i w s z y s t k i c h s i ł d z i a ł a j ą c y c h na imak w p ł a s z c z y ź n i e p io n o w e j.

F = R + R + R + R

V I I I I I I I V

CS. 3 0 }

U k ła d n a r y s . S. 38 j e s t s t a t y c z n i e n ie w y z n a c z a ln y . Z a k ł a d a j ą c Jednakową p o d a t n o ś ć w s z y s t k i c h c z u jn ik ó w o r a z s y m e tr y c z n e r o z m i e s z c z e n ie c z u jn ik ó w w zg lę d e m o s i y , p o s z c z e g ó ln e r e a k c j e w ynoszą:

R = R = I f . C 1 + . - 3

I I I 2 v L

Rxv = - 5 FV • C

C5. 313

158

-R e a k c je -Rj - -Rjv w y s t ę p u ją c e w m ie js c u z e t k n i ę c i a c z u j n i k a z im akiem s ą p r z e n o s z o n e na s a n i e t o k a r k i p o p r z e z u k ła d r ó w n o l e g ł y c h w y o b r a ż a ln y c h s p r ę ż y n o s z t y w n o ś c ia c h C^ i C r y s . 5 . 38b3 . K ażda z t y c h s p r ę ż y n p r z e n o s i c z ę ś ć r e a k c j i C c z u jn i k - R^, ś r u b a - • z g o d n i e z z a l e ż n o ś c i ą :

rx = • r

z s r

C5. 323

R„= A l f - ' R

W y z n a c z a ją c s z t y w n o ś ć z a s t ę p c z ą c z u j n i k a C^ n a l e ż y u w z g lę d n ić S z ty w n o ś ć sam ego c z u j n i k a o r a z s z t y w n o ś ć s ty k o w ą c z u j n i k a z im akiem C C ^ ) i z s a n ia m i CC ) , C r y s . 5 . 3 8 c ) , a m ia n o w ic ie :

st2

= 1 + = - ł - + =-?— CS. 333

C C C c

z c z s i l s t 2

2 z a l e ż n o ś c i C 5 .3 2 ) w y n ik a , ż e im s z t y w n o ś ć z a s t ę p c z a c z u j n i k a C^ b ę d z i e w i ę k s z a Cw s t o s u n k u d o s z t y w n o ś c i ś r u b y c ar^ * tym w ię k s z a c z ę ś ć r e a k c j i R b ę d z i e p r z e n o s z o n a p r z e z c z u j n i k n a s a n i e . Tak w ię c c z u ł o ś ć p o m iaro w a t a k i e g o c z u j n i k a z a l e ż y od s to s u n k u Np. d l a C ^/C ^ > 9 , po n ad 90%

r e a k c j i R b ę d z i e p r z e n o s z o n e p r z e z c z u j n i k . Z w i ę k s z a n i e s z t y w n o ś c i c z u j n i k a j e s t w ię c p o ż ą d a n e i s t a n o w i je d n o z p o d sta w ow y ch k r y t e r i ó w p r z y j e g o p r o je k t o w a n i u . Z z a l e ż n o ś c i C 5 . 3 3 ) w y n ik a je d n a k ż e d r u g a b a r d z o i s t o t n a i n f o r m a c j a . D w u k ro tn ie w ię k s z y w p ły w n a s z t y w n o ś ć C^ Ca tym samym c z u ł o ś ć p o m ia ro w ą ) p o s i a d a j ą s z t y w n o ś c i s ty k o w e c z u j n i k a z im ak iem i s a n ia m i. N a l e ż y w ię c w p ie rw s z y m r z ę d z i e d ą ż y ć d o m a k s y m a liz a c ji s z t y w n o ś  c i s t y k o w e j c z u j n i k a , a «^ a le j d o z w i ę k s z a n i a s z t y w n o ś c i sam ego c z u j n i k a .

R o z w ią z a n ie z a p ro p o n o w a n e p r z e z a u t o r a CS93 , C663 p r z e d s t a w i o n e z o s t a ł o na r y s . 5 .3 9 . J e s t t o k o n c e p c ja s z t y w n e j membrany o ś r e d n i c y d^, k t ó r a w ś ro d k u z w ią z a n a j e s t z t r z p i e n i e m o ś r e d n i c y d^. Ś r e d n ic a z e w n ę t r z n a D c z u j n i k a o g r a n i c z o n a j e s t j e d y n i e p r z e z g a b a r y t y im aka. N a le ż y d o b i e r a ć j ą j a k n a j w i ę k s z ą , a b y m ak sym a lizow a ć s z t y w n o ś ć s ty k o w ą c z u jn i k a .

A u to r p r z e p r o w a d z i ł b a d a n ia e k s p e r y m e n ta ln e s z t y w n o ś c i s ty k o w e j t a k i e g o c z u j n i k a d l a k i l k u w y b ra n y ch ś r e d n i c D. Na * r y s . 5. 40 • p r z e d s t a w i o n o d o ś w i a d c z a l n ą z a l e ż n o ś ć ś r e d n i e g o z b l i ż e n i a dwóch p o w ie r z c h n i pod d z i a ł a n i e m s i ł y n o r m a ln e j R, d l a w y b ra n y c h ś r e d n i c D= 1 2 , 1 6 , 20 i 30 mm.

Ś r e d n ia s z t y w n o ś ć s ty k o w a ro z u m ia n a j a k o p r z y r o s t s i ł y n o r m a ln e j do p r z y r o s t u p r z e m i e s z c z e n i a o bu p o w i e r z c h n i , w z a k r e s i e ś r e d n i c 12 - 30 mm w y n o s i ła 7 1 0 -1 8 7 0 — .

fjm

157

-Rys. 5. 39. K o n c e p c ja c z u j n i k a s i ł y n o rm a ln e j F i g . S. 39. The c o n c e p t i o n o f t h e norm al f o r c e s e n s o r

Rys. 5. 40. C h a r a k t e r y s t y k i s z t y w n o ś c i s ty k o w e j F i g . 5. 40. C h a r a c t e r i s t i c s o f c o n t a c t r i g i d i t y

Dobór c e c h k o n s t r u k c y jn y c h c z u j n i k a wg k o n c e p c ji z r y s . 5 . 3S s p r o w a d z a

Rys. S. 42. C h a r a k t e r y s t y k i u ż y tk o w e s e r i i c z u jn ik ó w 1 6 /6/12 F i g . S. 42. U t i l i z a t i o n c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e 1 6 /6/12 s e n s o r s

W ie l k o ś ć s i ł y p r z e n o s z o n e j p r z e z c z u j n i k z im aka n a s a n i e o b r a b i a r k i można w y zn ac zy ć n a p o d s t a w ie z a l e ż n o ś c i C S .3 1 3 . CS. 3 2 3 . a m ia n o w ic ie ;

R = R = ---=--- . % F C1+

I I I

C 2

^V ^L

cz cz t + T

I I I I V

cz cz „ , a r

- 1 1 +

R - - - =R— = c --- • 2 Fv TT

CS. 383

1 c

g d z i e :

R ,R ,R .R

- s i ł y p r z e n o s z o n e p r z e z c z u j n i k z im ak a I css I x c z I X I cz: c z

na s a n i e o b r a b i a r k i W p ro w a d z a ją c o z n a c z e n ie :

k = ______________________________________________ CS. 3S3

c z C

1 - c ^

o r a z u w z g l ę d n i a j ą c z a l e ż n o ś ć CS. 36 3. c z u ł o ś c i p o m iaro w e p o s z c z e g ó ln y c h c z u jn ik ó w w y n io s ą :

161

-= C^ x = 4 - 10 ~ S k c , 5 C1 + C3 • Fv

CS. 403

.AU, -AU,

C S ? X X I - C ^ i v = * 4 - 1 0 • k - *

L

—

2 L

g d z i e : C ^ g ^ . C^ 0 ^ I X * c ^ > n i ' CH J) i v c z u ł o ś c i p o m iarow e c z u jn ik ó w .

C z u ło ś ć p o m iaro w a c a ł e g o C z u jn i k a w y n o s i:

% = 4 . 1 0 - C5. 4 1 )

g d z i e : - su m a ry c zn a c z u ł o ś ć p o m iarow a u k ła d u p o m iarow ego .

D l a k la s y c z n y c h te n so m e tró w i u k ła d ó w w z m a c n ia ją c y c h p r z y jm u je s i ę , ż e d o ln a g r a n i c a c z u ł o ś c i n i e p o w in n a by ć m n ie js z a n i ż 0,01%. C w ynik a t o z w pływ u z a k ł ó c e ń ) . Z t e g o o g r a n i c z e n i a w y n ik a m in im aln a w a r t o ś ć s i ł y m ie r z o n e j F . :

4 k CkN] C 5 .4 2 )

g d z i e : Fv - m in im a ln a w a r t o ś ć m ie r z o n e j s i ł y Fy .

W s p ó łc z y n n ik k j e s t f u n k c j ą s z t y w n o ś c i ś r u b m o du jących imak do sań . Na r y s . 5. 43 p r z e d s t a w i o n o model p o ł ą c z e n i a ś ru b o w e g o .

1

_{C5. 4 3 )}

/ /

M

S

M

p r z y czym

A

R y s . 5 .4 3 . Model p o ł ą c z e n i a ś ru b o w e g o F i g . 5. 43. The s c r e w j o i n t model

n E d

4 1 C5. 4 4 )

S zty w n o ść s ty k o w ą ł b a ś r u b y można . o sza c o w a ć na p o d s t a w ie powi e r z c h n i s t y k u ł b a z i makiem Wg b ad ań w ła s n y c h w z a k r e s i e p o w ie r z c h n i 1 0 0 -3 0 0 mm2 szty w n o ść s ty k o w a m i e ś c i ł a s i ę w g r a n i c a c h 7 0 0 -1 7 0 0 N//jm C d i a p o w ie r z c h n i s z l i f o w a n y c h z e wstępnym n a c is k ie m po w ierz ch n io w y m 2 0 -7 0 N/mm2) .

Rys. 5. 44. U k ła d s i ł d z i a ł a j ą c y c h n a imak n a r z ę d z io w y

F i g . 5 .4 4 . S y s te m o f f o r c e s a c t i n g on t h e c u t t e r h o ld e r

A u t o r , w ram ach p r a c n ad c z u j n i k i em s i ł y o c e n i a ł s z t y w n o ś ć ś r u b y M20 o d ł u g o ś c i 1^^ = 50 mm.

S z ty w n o ś ć o b i i c z e n io w a w y n o s i ł a C , = S80 N/mm2 ,

p r z y czym u d z i a ł s z t y w n o ś c i s t y k o w e j w y n o s ił p r a w i e 70%.

D l a t a k i c h d a n y ch

w s p ó łc z y n n ik k = O , 38.

c z

O z n a c z a t o , ź e c z u j n i k p r z e n o s i t y l k o 38% c a ł e j r e a k c j i R. P o z o s t a ł ą c z ę ś ć p r z e n o s i ś r u b a . D l a w a r t o ś c i

k ~ 0 ,3 8 s u m a ry c zn a

C I

c z u ł o ś ć p o m iaro w a u k ła d u 4 c z u jn ik ó w j a k n a r y s . 5. 44

w y n o s iła AU/U = 1 , 5 . 10~5 F^,

a m in im a ln a w a r t o ś ć m ie r z o  n e j s i ł y CF D = 640 N.

v min

R y s . 5 .4 5 . U d z i a ł p o s z c z e g ó ln y c h c z u jn ik ó w pod d z i a ł a n i e m s k ł a d o w e j F^ s i ł y s k r a w a n ia

F i g . 5 .4 5 . The c u t t i n g f o r c e com ponent F i n f l u e n c e on i n d i v i d u a l s e n s o r s

Na r y s . 5 .4 5 p r z e d s t a w i o n y j e s t u d z i a ł p o s z c z e g ó ln y c h c z u jn ik ó w z n a jd u ją c y c h s i ę pod im akiem , a n a r y s . 5 .4 6 i r y s . 5 .4 7 w p ły w s k ł a d o w e j p o su w o w ej F^ i o d p o ro w e j F^ n a w s k a z a n ia p o s z c z e g ó ln y c h c z u jn ik ó w .

P r z e d s t a w i o n a i d e a c z u j n i k a J e s t s to s u n k o w o p r o s t a , a w z w ią z k u z tym ł a t w a w p ra k ty c z n y m z a s t o s o w a n iu . C z u jn i k s p e ł n i a s z e r e g wymagań.

z w ł a s z c z a z w ią z a n y c h z montażem i i n g e r e n c j ą w u k ła d k o n s t r u k c y jn y o b r a b i a r k i . D l a t e g o n a d a j e s i ę d o s t o s o w a n i a p r a k t y c z n e g o j a k o s e n s o r w u k ł a d z i e s t e r o w a n i a a d a p t a c y jn e g o o b r a b i a r e k .

< o

0,8 0,6

0.4 0.2

0.2

-0,4

Rys. 5. 46. Wpływ s k ła d o w e j po suw ow ej Fq na w s k a z a n ia k o l e jn y c h c z u jn ik ó w F i g . 5. 46. The c u t t i n g f o r c e a x i a l component F i n f l u e n c e on i n d i v i d u a l

s e n s o r s

1,0

0,2 0.6

0.4

n 0

0.2 -0.4

R y s . 5 . 47. Wpływ s k ła d o w e j o d p o ro w e j F^ na w s k a z a n ia k o l e jn y c h c z u jn ik ó w F i g . 5 .4 7 . The c u t t i n g f o r c e r a d i a l com ponent F i n f l u e n c e on i n d i v i d u a l

s e n s o r s

5. 2 . 3 . 3 . C z u jn ik momentu o b r o t o w e g o do p o ś r e d n i e g o p o m iaru s i ł y s k r a w a n i a C s k ła d o w e j o b w o d o w e j) [3 6 3 , [4 5 3 , [463

P r z e d s t a w i o n e u p r z e d n io dwa r o z w i ą z a n i a c z u jn ik ó w w z a s a d z i e p o z w a la ją n a p o m iar s i ł y s k r a w a n i a za ró w n o n a t o k a r c e ja k i na w i e r t a r k o - f r e z a r c e .

£

j j ą «*/„

1 i i. W — 5'L N r

' r w

^ i~

1 ■3%— JV I r czu in ika .

164

-Tym n i e m n i e j, n i e r z a d k o s p o t y k a n e s ą in n e j e s z c z e s p o s o b y p o m ia ru s i ł y s k r a w a n ia . Jednym z c z y s t y c h z a s t o s o w a ń j e s t w y k o r z y s t a n ie k la s y c z n e g o m om entom ierza, t j . c z u j n i k a b ę d ą c e g o c z ę ś c i ą ła ń c u c h a k in e m a ty c z n e g o napęd u g łó w n e g o . W ta k im r o z w i ą z a n i u s y g n a ł p o m iaro w y J e s t w p r o s t p r o p o r c j o n a l n y do momentu o b r o t o w e g o w danym m ie js c u ła ń c u c h a k in e m a ty c z n e g o n a p ęd u g łó w n e g o . W łą c z e n ie m om entom ierza w ła ń c u c h k in e m a ty c z n y n a r z u c a o s t r e w y m agania d o t y c z ą c e s z t y w n o ś c i s k r ę t n e j . P ow ażną t r u d n o ś c i ą j e s t r ó w n ie ż t o , ż e w s z y s t k i e e le m e n t y ła ń c u c h a k in e m a ty c z n e g o s ą ruchom e. Pom iar musi w ię c odbyw ać s i ę na w i r u j ą c y c h w a łk a c h . Zn an e s ą r o z w i ą z a n i a m om entom ierzy, k t ó r e p o z w a l a j ą n a t a k i p o m ia r . J e d n a k ż e n i e w i e l e z n ic h s p e ł n i a w ym agania c o d o s z t y w n o ś c i s k r ę t n e j i m ontażu w o b r a b i a r c e . W £363 , £453, £463 p r z e d s t a w i o n e z o s t a ł y r o z w i ą z a n i a w ła s n e m om entom ierza, k t ó r e z o s t a ł o p r a k t y c z n i e w y k o r z y s t a n e do p o m ia ru momentu o b ro t o w e g o w w i e r t a r k o - f r e z a r c e WFM-IOON.

5. 3. W y bran e p r o b le m y w s p ó łd z i a ł a n i a u k ła d u s t e r o w a n i a a d a p t a c y 1n e g o 3. uk ła d e m s t e r o w a n i a n u m e ry czn ea o o b r a b i a r k 1

Z a s a d n i c z y p r o b le m . J a k i s i ę p o j a w i a można s t r e ś c i ć w p y t a n iu : W j a k i s p o s ó b można w p ły w ać n a zm ian ę p a ra m e tró w o b ró b k o w y c h z z e w n ą t r z , t z n . s p o z a u k ła d u s t e r o w a n i a n u m e ry czn eg o? P ro g ra m o b r ó b k i u m ie s z c z o n y w p a m ię c i S t e r o w a n ia n u m e ry cz n eg o j e s t ś c i ś l e u s t a l o n y i n i e p r z e w i d u j e m o ż liw o ś c i z m ian y np. p a ra m e tró w s k r a w a n i a w s p o s ó b z g ó r y n i e za p la n o w a n y . N a to m ia s t u k ła d s t e r o w a n i a a d a p t a c y j n e g o p r z e s y ł a do s t e r o w a n i a n u m e ry czn eg o i n f o r m a c j ę Cw p o s t a c i a n a lo g o w e j l u b c y f r o w e j ) o k o n i e c z n o ś c i z m ian y p a ra m e tró w w t r a k c i e o b r ó b k i . W z w ią z k u z tym, u w z g l ę d n i a j ą c o b e c n y s t a n ro z w o jo w y s t e r o w a ń n u m e ry czn y c h , można s k o r z y s t a ć z dwóch d r ó g r o z w i ą z a n i a p ro b le m u s t e r o w a n i a a d a p t a c y j n e g o : O s t e r o w a n i e a d a p t a c y j n e s o f t w a r o w e ,

2 ) s t e r o w a n i e a d a p t a c y j n e h a rd w a ro w e .

S t e r o w a n i e a d a p r a c y j n e s o f t w a r o w e ro z u m ia n e j e s t j a k o s p e c j a l n y p ro g ra m , u z u p e ł n i a j ą c y p ro g ra m t e c h n o l o g i c z n y o b r ó b k i . J e s t t o p ro g ra m n a p is a n y d l a m ik ro k o m p u te ra z a r z ą d z a j ą c e g o u k ład e m CNC. W s p ó łc z e s n e s t e r o w a n i a n u m ery czn e ty p u CNC p o s i a d a j ą t a k i e m o żliw o ś c i*. M ia n o w ic ie , d o p u s z c z a ją o n e s t o s o w a n i e p r o c e d u r o b l i c z a j ą c y c h k a ż d o ra z o w o o k r e ś l o n y p a ra m e tr Cw tym r ó w n ie ż p a r a m e t r y s k r a w a n i a ) . S k o r z y s t a n i e z t e j d r o g i uw arunkowane j e s t dwoma z a s a d n ic z y m i o g r a n ic z e n i a m i:

- d o s t ę p n ą , n i e w y k o rz y s ty w a n ą p a m ię c i ą m ik ro k o m p u te ra z a r z ą d z a j ą c e g o uk ładem CNC,

- cza se m p r z e t w a r z a n i a i n f o r m a c j i w m ik ro k o m p u te rz e .

P i e r w s z e z o g r a n i c z e ń z w ią z a n e j e s t z w i e l k o ś c i ą tz w . p ro g ra m u i n t e r f e j s o w e g o o b r a b i a r k i . W i e l k o ś ć t e g o p ro g ra m u u z a l e ż n i o n a J e s t od

o b r a b i a r k i i j e j f u n k c j i . Z n an e s ą p r z y p a d k i , k i e d y p ro gram i n t e r f e j s o w y z a jm u je c a ł k o w i t y o b s z a r p a m ię c i i wówczas w p ro w a d z e n ie ja k i e g o k o lw i e k d o d a tk o w e g o pro gram u n i e w ch od zi w r a c h u b ę . T ak a s y t u a c j a ma np. m i e js c e w t o k a r c e k o ło w e j UDA-112N z e s te ro w a n ie m numerycznym CNC H -64 S CNRD).

D r u g i e z o g r a n ic z e ń z w ią z a n e j e s t r ó w n ie ż z w i e l k o ś c i ą program u i n t e r f e j s o w e g o i z e s t r u k t u r ą u k ła d u CNC. U k ła d s t e r o w a n i a CNC p r a c u j e w o k r e ś lo n y m c y k l u , a c z a s t r w a n i a t e g o c y k lu ś c i ś l e z w ią z a n y J e s t z w i e l k o ś c i ą pro gram u i n t e r f e j s o w e g o . R e a ln a J e s t t a k a s y t u a c j a , w k t ó r e j c z a s y p r z e t w a r z a n i a i n f o r m a c j i w m ik ro k o m p u te rze z w ią z a n e z normalnym program em i n t e r f e js o w y m i z dodatkowym i p ro c e d u ra m i ACC b ę d ą n a t y l e d u ż e , 2 e e fe k t y w n o ś ć d z i a ł a n i a u k ła d u ACC C z w ła s z c z a w z a k r e s i e s ta n u

"AWARYJNEGO") może b y ć n i e w i e l k a .

Można p r z e w id y w a ć , ż e d r o g a s t e r o w a n i a a d a p t a c y j n e g o s ó f t w a r o w e g o j e s t n a j w ł a ś c i w s z a i w d ł u ż s z e j p e r s p e k t y w ie c z a s o w e j b ę d z i e s t o p n io w o w y p ie r a ć in n e .

S t e r o w a n i e a d a p t a c y j n e h a rd w a ro w e j e s t kompromisem p o m ięd zy obecnymi m o ż liw o ś c ia m i kom un ikow an ia s i ę z u kładem s t e r o w a n i a NC, a c h ę c ią w p ro w a d z e n ia s t e r o w a ń a d a p t a c y jn y c h . S t e r o w a n ie a d a p t a c y j n e hardw aro w e r o z u m ia n e j e s t j a k o o d d z i e l n y moduł wykonany w t e c h n i c e a n a lo g o w e j l u b mi k r o p r o c e s o r o w ej C r y s . 5. 4 8 ) .

ACC

Rys. 5 .4 8 . Schem at b lo k o w y s t e r o w a n i a a d a p t a c y jn e g o t y p u h a rd w aro w ego F i g . 5 .4 8 . B lo c k d ia g r a m o f t h e h a r d w a r e t y p e o f a d a p t i v e c o n t r o l

Do t a k i e g o m odułu d o p ro w a d zo n a J e s t i n f o r m a c j a z s e n s o ró w C c z u jn ik ó w ) o r a z e w e n t u a ln i e z u k ła d u CNC. Moduł p o s i a d a w ła s n ą s t r u k t u r ę i p ro gram p r a c y C s t r a t e g i a A C ). Moduł AC w y p ra c o w u je s y g n a ł y , k t ó r e p o j a w i a j ą s i ę na j e g o w y j ś c i u . J e s t t o s y g n a ł i n f o r m u ją c y o c e lo w o ś c i i l o ś c i o w e j i ja k o ś c i o w e j z m ian y p a ra m e tró w s k r a w a n ia . S y g n a ł t e n p o ja w i a s i ę w p o s t a c i " p o p r a w k i"

d o w a r t o ś c i np. posuwu o k r e ś lo n e g o p r z e z p ro g ra m NC.

G łów n y p r o b le m j a k i s i ę p o j a w i a , s p ro w a d z a s i ę do t e c h n ic z n e g o s p o s o b u w y k o r z s y t a n i a t e g o s y g n a ł u . Z a s a d n i c z o d o t y c z y t o dwóch w i e lk o ś c i p ro c e s o w y c h : p r ę d k o ś c i s k r a w a n i a i posuwu. W u k ła d a c h s t e r o w a n i a numer y c z n e g o o b e c n e j g e n e r a c j i i s t n i e j ą z a s a d n i c z o d w ie d r o g i w y k o r z y s t a n i a s y g n a łó w d o p ro w a d zo n y ch z z e w n ą t r z :

- w y k o r z y s t a n i e tzw . O v e r r i d e ’ u , t j . t a k i e g o m odułu NC, k t ó r y u m o ż liw ia b e z s t o p n io w ą zm ian ę posuw u C p r ę d k o ś c i w r z e c i o n a ) w t r a k c i e p r o c e s u o b ró b k o w e g o z a pomocą z e w n ę t r z n y c h e le m e n tó w , np. p o t e n c jo m e t r u ,

- w y k o r z y s t a n ie in n y c h m odułów NC, np. p o m iarow y ch . M o d u ły t e p r z e w i d u j ą na o g ó ł m o ż liw o ś ć z m ia n y posuwu w z a l e ż n o ś c i o d s y g n a ł u z p r z y r z ą d u p o mi a r o w ego .

Oba p r z e d s t a w i o n e s p o s o b y o p ra c o w a n o p r z y z a ł o ż e n i u n i e w p r o w a d z a n ia z a s a d n i c z y c h zm ian w p r o g r a m ie s t e r u j ą c y m m ik ro k o m p u te ra CNC, c z y l i b e z i n g e r e n c j i w p ro g ra m s t e r u j ą c y p r a c ą u k ła d u CNC. Z a z w y c z a j u k ła d CNC s k ł a d a s i ę z s z e r e g u n i e z a l e ż n y c h m odułów, z k t ó r y c h k a ż d y p o s i a d a s w ó j p r i o r y t e t . M o du ły t e s ą p o rz ą d k o w a n e wg k i l k u poziom ów p r i o r y t e t o w y c h . P ro g ra m p r a c y m ik ro k o m p u te ra p o s i a d a c h a r a k t e r c y k l i c z n y , t z n . w danym c y k l u o b s ł u g u j e on p o s z c z e g ó ln e m o du ły r o z p o c z y n a ją c od n a jw y ż s z e g o po zio m u p r i o r y t e t o w e g o . O b s łu g i w a n ie m odułów u m ie s z c z o n y c h n a n i ż s z y c h p o zio m ac h p r i o r y t e t o w y c h może b y ć o k r e s o w o z a w ie s z o n e .

M o d u ły " O v e r r i d e " z a jm u ją na o g ó ł n a j n i ż s z e p o z io m y p r i o r y t e t o w e , s t ą d I s t n i e j e p r a w d o p o d o b ie ń s t w o o k r e s o w e g o z a w i e s z e n i a i c h o b s ł u g i . D l a t e g o e w e n t u a ln a i n g e r e n c j a w p ro g ra m s t e r u j ą c y m ik ro k o m p u te ra p o l e g a g ł ó w n i e na p r z e n i e s i e n i u t e g o m odułu n a w y ż s z y p o zio m p r i o r y t e t o w y .

5 . 3 . 1 . Moduł a d a p t a c y j n y d l a u k ła d u s t e r o w a n i a n u m ery czn ego CNC NUC0N-400

P r z e d s t a w i o n e p o n i ż e j r o z w i ą z a n i e j e s t p r z y k ła d e m n a p i e r w s z y s p o s ó b p o d e j ś c i a do z a g a d n i e n i a . R o z w ią z a n ie t o z o s t a ł o o p r a c o w a n e p r z e z ITM P o l . W a r s z a w s k ie j d l a u k ła d u CNC NUC0N-400. CNC NUC0N-400 n i e p o s i a d a s p e c j a l n e g o w e j ś c i a p o z w a l a j ą c e g o na z e w n ę t r z n ą zm ia n ę posuwu. P o s i a d a n a t o m ia s t p o t e n c jo m e t r O v e r r i d e d o k o r e k c j i posuw u. M o d u ły CNC NUC0N-400 r o z m ie s z c z o n e s ą na 6 p o z io m ac h p r i o r y t e t o w y c h , a c z a s c y k lu w y n o si 10 ms.

Moduł O v e r r i d e u m ie s z c z o n y j e s t n a n a jn i ż s z y m p o z io m ie p r io r y t e t o w y m . D l a t e g o d o k on an e z o s t a ł y z m ian y w p r o g r a m ie s t e r u j ą c y m m ik ro k o m p u te ra , k t ó r e s p o w o d o w a ły u m ie s z c z e n ie t e g o m odułu na t r z e c i m p o z io m ie p r io r y t e t o w y m . Z a p e w n ił o t o k o r y g o w a n ie posuw u c o 10 ms.

I d e a t e g o r o z w i ą z a n i a p o l e g a na o d ł ą c z e n i u p o t e n c jo m e t r u O v e r r i d e i z a s t ą p i e n i u go p r z e z u k ła d w p ro w a d z a n ia w a r t o ś c i k o r e k c y jn y c h . Na r y s . 5. 49 p r z e d s t a w i o n o i d e ę t a k i e g o r o z w i ą z a n i a . P r z e w i d u j e o n a , ż e w p r o g r a m ie te c h n o lo g ic z n y m p r o g r a m u je s i ę m aksym alną w a r t o ś ć posuwu Cp ) d l a d a n e q o

z a b i e g u . N a to m ia s t u k ła d k o r e k c y j n y p o z w a la t y l k o na z m n i e j s z e n i e t e j w a r t o ś c i od O do 99?« Cp = . S y g n a ł w e j ś c io w y a n a lo g o w y może z m ie n ia ć s i ę w g r a n i c a c h 0 -1 0 V, a p r o p o r c j o n a l n i e do n i e g o s y g n a ł k o r e k c y j n y pfc.

P r z e d s t a w i o n e r o z w i ą z a n i e z o s t a ł o s p r a w d z o n e w p r a k t y c e , m. i n . na w i e r t a r k o - f r e z a r c e WFM-IOON 12 5 ].

Rys. 5. 49. I d e a m odułu a d a p t a c y j n e g o d l a CNC NUC0N-400 F i g . 5. 49. An i d e a o f an a d a p t i v e u n i t f o r CNC NUC0N-400

5 . 3 . 2 . Moduł a d a p t a c y j n y d l a u k ła d u s t e r o w a n i a n u m eryczn ego CNC H -646 P r z e d s t a w i o n e r o z w i ą z a n i e j e s t p rz y k ła d e m w y k o r z y s t a n i a i p r z y s t o s o w a n i a m o ż liw o ś c i e k s p l o a t a c y j n y c h u k ła d u CNC d l a p o t r z e b s t e r o w a n i a a d a p t a c y j n e g o . Zm ian y t a k i e można p rz e w id y w a ć na e t a p i e p r o j e k t o w a n i a now ego u k ła d u CNC.

S t e r o w a n ia num ery czn e t y p u CNC H—646 i H—645 s t a ł y s i ę n a stę p ca m i s t e r o w a ń CNC NUC0N-400. S ą w y k o rz y s ty w a n e do s t e r o w a n i a w i e lu p o ls k i c h o b r a b i a r e k . S ą t o n o w o c z e s n e s t e r o w a n i a z tzw . s w o b o d n ie program owalnym s t e r o w n ik ie m . S t e r o w a n ia t e zbu d ow an e s ą na b a z i e m ik r o p r o c e s o r a Z-S O . S t r u k t u r a u k ła d u J e s t h i e r a r c h i c z n a , a c y k l o b ie g u w m ik ro k o m p u te rz e j e s t o k r e ś lo n y . J e d n a k ż e w a r t o ś ć c z a s u c y k lu n i e j e s t n ie z m ie n n a . J e s t ona z a l e ż n a od w i e l k o ś c i tz w . p ro g ra m u i n t e r f e j s o w e g o o b r a b i a r k i . P rogram i n t e r f e j s o w y o b r a b i a r k i z a l e ż y od l i c z b y f u n k c j i J a k i e m ają by ć pro gram o w an e. W s t e r o w a n i u CNC H—646 d o p u s z c z a s i ę m aksym alny c z a s c y k lu d o 350 ms.

168

-S t e r o w a n i e H—646 p o s i a d a r ó w n i e ż O v e r r i d e posuw u w z a k r e s i e od O do 12056. O p ró c z t e g o p o s i a d a Cw ram ach w y p o s a ż e n ia s p e c j a l n e g o ) moduł u m o ż l i w i a j ą c y z m ian ę posuwu z z e w n ą t r z s y g n a łe m analogow ym . Moduł t e n n o s i n a zw ę PAD -1. W IBM P o l i t e c h n i k i Ś l ą s k i e j o p ra c o w a n o C603 na p o d s t a w ie m odułu P A D -1, moduł a d a p t a c y j n y d l a u k ła d u s t e r o w a n i a nu m ery czn ego CNC H -6 4 6 . I d e a t a z o s t a ł a p r z e d s t a w io n a w p o s t a c i sch e m atu b lo k o w e g o na r y s . 5. 50.

S y g n a ł w y jś c i o w y z ACC

S y g n a ł

"ST O P "

CNC H -646

MODUŁ

W dokumencie Sterowanie adaptacyjne jako środek dynamicznej optymalizacji parametrów skrawania na przykładzie zgrubnego wytaczania i toczenia (Stron 70-87)

□

|

•m