Устройство управления многокоординатным механизмом

 

Союз Советсккк

Соцкапкетичеекик

Республик (61) Дополиктельное к авт. свид-ву (22) Заявлено14.07.83 (2 I ) 3339470/38-24 с присоединением заявки М (23) ПриоритетОпубликовано 28.02.83, Бюллетень №8

Дата опубликования описания 28,02.83 (51) М. Кл . 05 В 19/18

Гееударстеенеж квинтет по данаи нзввретеннй н открытий (53) УДК621,50. .3SS(088.8) Г

В,И.Водовозов и А.А.Тимофеев (72) Авторы изобретения

Ленинградский ордена Ленина электротехнйтеский институт им. В.И.Ульянова (Ленина) (71) Заявитель (S4) УСтГОИСтво УПРАВЛ.НИЯ ИНОГОКООГДИНАтНЫИ

ИЕХАЧИЗИОИ

Изобретение относится к автоматике и может найти применение для управления координатографами, станками и роботами, оснащенными шаговыми электродви гателя ми.

Известны устройства для управления s мно го коорди н атными механизмами, содержащие генератор импульсов и в каждой координате последовательно соединенные задатчик программы, схему управления и шаговый двигатель P1 ). Известные устройства характеризуются малой точностью выполнения программы из-за сбоев шаговых двигателей под влиянием нагрузки .

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство, содержащее генератор импульсов, ключ, схему совпадения, блок управления и последовательно присоеди20 ненные к нему в каждой координате задатчики программы, схема управления, шаговый двигатель и датчик положения. Кроме того, в каждой координате

2 устройства содержится схема совпадения, триггер и два ключа P2 ).

Устройство характеризуется невысокой точностью, так как, несмотря на наличие компенсации едини м-:ых сбоев, сформированная траектория- ocòàется искаженной, т.е. устройство лишь частично выполняет функции коррекции.

Цель изобретения - повышение точности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что s устройство управления иногокоординатным механизмом, содержащее генератор импупьсов, подключенный к первому входу ключа, по числу координат задатчик и программы, соединенные первыми входами с первым выхо. дом блока управления, а выходами через соответствующие формирователи команд, шаговые двигатели - к входам датчиков положения, элемент И, введены первый реверсивный счетчик, элемент задержки и по числу координат

::оо::,"-,;-:т,",", вуют команI де блэка ч управления

По Олной " "«(oo " динат +1, по Ос * тальным 0 01 or, эта координата

"Реверс" остальные

От 1 у у

"Реверс" по этой коОрдинате, "Стог"

Остальные по одно .:: и - (оор = ди!-I а т

От

3 001"! вторые реварсивные счетчики, каждый из которых соединен вычитающим входом с выходои соответcòâóàùåão дат.:. чи ка ПОлож ения, су ими рующи и входОМ с выходои соответствующего задатчика программ, управляющим входом - с выходои элемента задержки, а выходом - с первыи выходом блока управле= нияр пОдключенного втОрым выходом и входом соответственно к управляющему входу и выходу первого реверсивного счетчика, связанного суммирующим входом с первым выходом ключа,а вычитающим входом - с вторым выходом ключа и с первым входои элемен=, та И, подключенного выходом к входу злеиента задержки, а вторым аходом " к первому входу ключа, связанного вторыи входом с первым выходом блока управления.

Основная особенность устройства за=. клачается в том, что на период коррекции в нем прекращается считывание программы, затем на шаговые двигатели подаются воздействия, возвращаюшие рабочий орган в ту точку програимной траектории, в которой Он нахо,вился до сбоя, после этого отработка программы возооновляется.

На фиг: изоЬражена функциональная ;„ схема устройства; на фиг. à — гринеpb!

О! работ!(H учас.тка пояиои 4 а QE3 кор" рекции, б - с коррекцией на базе ус райства-прототипа, в - с коррекцие:,.

ПР ЕДЛагаЕМЫМ УСТРРйс r BOI ПРИ ПОТЕPB шага > то Rc ... При лишнем шаг ) на фиг. - схема подключения счетчи, NQB координат к задатvл кам программ-ш.: . . ! на фиг. 4 =- схема управления ключои от счет чи ков координат . .L устроиство содержит гeHåpàòop: :4 пульсов, ключ 2, элемент И 3, блск

4 управления, по каждой координате

1 ;ф .6 У

Состояние вторых Сост(„ счет чи f(oH (коорди" rIp(;i

/, нат) 11 Я задатчи ки g программы „формирователи

6 команд, шаговые двигатели 7, датчики 8 положения, вторые реверсивные счетчи ки 9, первый реверси вный счетчик

10, элемент 11 задержки .

На фиг, 2 ОЬозначены: AB — программная траектория, AR - фактически отработанная траектория, N — количество тактов программы, .заданное на от-. работку АВ., Устройство работает следующим образом.

По команде блока 4 управления задатчики 5 програииы устанавливаются

I. в состояния, coo r ветс вующие запрограи.

-:ированным режимаи раЬоты шаговых двигателей 7 (Пуск" - Стоп", Впереди — "Назад 1, а в первый реверсивный счетчик 10 программы заносится число N тактов генератора 1 иипуль= сов, необходимое для отработки очередного кадра программы. Каждый тактовый импульс генератора 1 через задат чи ки 5 программы и формирователи команд б поступает на шаговые двигателл 7 и одновременно переводит вторые реверсивные счетчикл 9 (координа, ) из нулевого состояния в :ooToPние +1. При Hoворсте р!)" .Оров шаговых двигателей 7 íà один шаг импульсы отработки с датчиков 8 положения годаются на вы и та ощи е Bao ды:-Ieò i!I ко в 9 . с сли на каждый пульс задания приходит импульс отра" бот!<и., с-:етчлки 9 периooviчески обнуляются,, если происходит по- еря шага

Io одной и= координат - в счетчике этой координаты остается чисг О а если отработан лишнлй III@I- — 1. Каждому сост ся ни ю с чет чи ко В сося 3ет

С 1 L7 Т Э РЕДЕЛЕННОЕ СОС jOßНИ Е Зала I

i иков програмиы 5 и кгпоча 2., с коTopbIMN они связаны (си „, таблицу ), ние задатчиков Сociояние р 3 и, i

11 4 ка 10 программы, после чего сигнал с элемента 11 задержки установит в

0 счетчики 9 (координат}, Таким об" разом, отклонившаяся точка возвратится на программную траекторию без потери информации в реверсивном счетчике 10 программы (фиг. 2г}.

Если в шаговом двигателе 7 первой. координаты произошла потеря шага, а шаговый двигатель 7 второй координаты совершил избыточный шаг, то в счетчике 9 первой координаты будет

+1, а в счетчике 9 второй координа" ты - 1. В соответствии с тр :тьей строкой таблицы состояний, на задатчик

5 программы первой координаты поступит команда "Стоп", на задатчик программы 5 второй координаты - команда

"Реверс", а счетчик 10 программы будет отключен от генератора 1 импульсов, Работа схемы аналогична .предыдущему случаю.

Ь устройстве применены стандартные шаговые двигатели и импульсные датчики положения. Период схемы задержки составляет 90-95 периода генератора импульсов. Ключ собирается на элементах И, ИПИ. формирователи команд представляют собой коммутаторы фаз шаговых двигателей с усилителями мощности. В качестве задатчиков программы могут быть использованы

ОЗУ в интегральном исполнении, в которых шины записи выбираются сигналами с блока управления или счетчиков координат, а шины считывания опрашиBBeTcR тактовыми импульсами, В уст ройстве используются обычные реверсивные счетчики„ причем для счетчиков координат достаточно двух разрядовнулевого (знаковога) и первого (старшего ), В соответствии с показанным на фиг. 3 возможным вариантом подключения счетчиков координат к задатчикам программы, число 0 счетчиков, соответствующее их исходному состоянию, не влияет на задатчики программы, а число 01, соответствующее состоянию +1, и 11, соответствующее состоянию - 1, изменяют состояние задатчиков программы как это показано в таблице состояний. На фиг. 4 представлена схема управления ключом в зависимости от состояния счетчиков координат. Если все разряды счетчиков равны нулю, то в момент прихода импульса с генератора происходит совпадение на нижней схеме И, и импульс проходит на вычитающий вход счетчика програм5 10010

При работе без сбоев первый сче чик 10 программы в момент прихода очередного импульса с генератора 1 включен на вычитание, поэтому содержимое его уменьшается (первая строка таблицы состояний). Сигнал обнуления счетчика 10 поступает в блок

4 управления, который передает s задатчики 5 программы по управляющим входам информацию о следующем кад- 16 ре, а в счетчик 10 по управляющему входу записывает новое число, соответствующее количеству импульсов в очередном кадре.

Если s шаговом двигателе 7 одной из координат произошла потеря шага, т.е. на импульс задания не пришел импульс отработки, в счетчике 9 соответствующей координаты остается число +1, тогда как счетчики 9 ос- 2Î тальных координат перейдут в состояние О. В соответствии с второй строкой таблицы состояний, на задатчик 5 программы данной координаты поступит команда "Стоп", на задатчи- 35 ки 5 остальных координат - "Реверс",. а реверсивный счетчик 10 программы будет переключен на сложение. Оче" редной импульс генератора 1 импульсов принудит шаговые двигатели 7 зр всех координат, кроме оставшей, отработать по одному шагу в обратном направлении и увеличит на единицу содержимое реверсивного счетчика i 0 программы. Из-за отсутствия сигнала на входе вычитания счетчика 10 этот же импульс откроет элемент И 3, и по истечении времени коррекции сигнал с элемента 11 задержки установит в состояние 0 счетчики координат. в

Таким образом, отклонившаяся точка возвратится на программную траекторию без потери информации в реверсивном счет чи ке 10 программы (фи г. 2в), Если шаговый дви гатель 7 одной из координат совершит избыточный шаг, то в счетчике 9 этой координаты окажется число - 1. В соответствии с третьей строкой таблицы состояний на задатчик 5 программы данной координаты поступит команда "Peaepc", на задатчики 5 остальных координат"Стоп", а счетчик 10 программы будет отключен от генератора 1 импульсов. Очередной импульс генератора 1 принудит шаговый двигатель 7 опе35 редившей координаты отработать ыаг в обратном направлении без изменения состояния реверсивного счетчи10010 мы. Появление единицы в первом разряде одного из счетчиков ведет . к открыванию Верхней схемы И и прохо>ндению Очередного импульса с генератора на вход сложения счетчика программы.

При наличии единицы В нулевом разряде одного из счетчиков ни одна из схем Й не пропускает импульсы генератора.

И сп(рл ьзовани е устрой ст Ва Ilo3 Bof!R < в ет повысить точность воспроизведения программы. Как показано на фиг. 2, устройство исключает искажение воспроизводимой траектотии и обеспечивает полное совпадение отрабатываемого отрезка с запрограммированным, несмотря на наличие сбоев, Кроме того, для реализации устройства требуется меньшее количество микросхем,, чем для реализацли прототипа, что повышает его >в надежность,. В отличие от известных схем, устройство безотказно работает при неединичных сбоях и при сбоях одновременно па нескольким координатам, что также ведет к увеличению íà- 2l дежности си ст емь . Наконец, уст рой ст вс не ограничивает число управляемых координат, следовательно имеет более широкую область применения, ем прототиг 3В

Таким образом, повышение точностл наряду с улучшением надежности и расширением области примененля позволяют снизить затраты как на изгoTG?ffåííå продукции, так л на про>..звод -;Во и

Ъ ", зксплуа -. ацию оборудования,. Оснащен" предл l-аемым устройством, формула изобретения устройство управления многокооро,," динатным механизмом,, содержао1ее гене11 8 ратор импульсов, подключенный к первому входу ключа, по числу координат задат ики программы, соединенные первыми входами с первым выходом блс-ка управления, а Выходами через соответствующие формлрователи команд, шагоеые двигатели - к входам датчиков положения, злемент И, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены первый реверси вный счет чи к, элемент задержки и по числу координат вторые реверсивные с етчики, каждый из которых соединен вычитающим входом с выходом сс1о т Вет ствуюше гo дат чи ка положения, СУММИРУЮЩИМ ВХОДОМ - С ВЫХОДОМ СОО!

Ветствуюцего зздатчика программ, управляющим ВхОдОм с ВыхОдом з>земен та задержки, а выходом — с пер вым вы-. ходом блока управления, подключен;- ого вторым выходом и входом соот Ветственно к управлясцему входу и выходу первого реверсивного счетчика, связанного суммирую.(1и м входом с перВЫМ ВЫХОДОМ КЛЮча,. а ВЫЧИтаЮЩИМ ВХОдом — с Вторым выходом ключа и с перВым Входом элеменTВ И, 1Одключе но. О

Выходом ., Входу элене та задержки, а вт Орым Входом — >(пе(>ВО >у Входн l(>i..." ча,, связанного вторыи Входо с первым выходом блока управ> е-(ия

YiстОчни ки и нфОрмации, принятые во внимание при зкс.ер-:изе

1. Патент ФРГ Г 242»(42,,(л, G 05 В 19/40 „опубл к 1 /(1.

2. Бройсман 3, Г. Дискретная кор(>екция евши!-1ичнОГО сбОя В Д31 >(,"Оорци на ейных:. стройствах (ща.-озыми дви— ат епями - Пои боры и c i ст е>1ы у яр а В пе )и„я „1 (;> 7>>. ",Ã,;>. с - ь >>9, p:. " 2

1001011 l00!011

Составитель Н. Горбунова

Редактор Н, Гриц(анова Техред Q. Ие е <орректор 0: Бокшан

Заказ 1387/51 Ти рая(8 2 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

AG делам изобретений и открь(тий

11)0)$. Москва, Ж-3. ) Раушская наб,, д, 4/

Ф

Филиал ППП "Патент", г. огород, ул, Проектная „4