Копировальное следящее устройство для станков с программным управлением

 

КОПИРОВАЛЬНОЕ СЛЕДЯЩЕЕ УСТРОЙСТЮ ДЛЯ СТАНКОВ С . ПРОГРАЩНЕОМ УПРАВЛЕНИЕМ, содержащее преобразова ель сигналов, первый вход которого соединен с выходом датчика угла копировального прибора, а второй вход через усилитель ошибки - -с в лходом датчика , усилитель подач, реле касания, ггервый ключ, формирователь , уровня и по каждой координате - логический переключатель и последовательно соединенные блок задания скорости, выпрямитель, преобразо- . ватель напряжение-частота, формирователь эталонных импульсов и двухканальный коммутатор, вход реле касания подключен, к выходу датчика ошибки копировального прибора, а выход - к управляющему входу первого ключа, информационный вход и вы .ход которого соединены соответственно с выходом преобразователя сигналов и с входом усилителя подач; .выходы которого подключены к входам блоков задания скорости, второй вход каждого двухканального коммутатора соединен с выходом выпрямителя, а выходы - с первыми информационными входами, логического переключателя данной координаты, вторые информационные входы которых подключены к информационным входам устройства, а выходы - к входам первого блока управления приводом, источник питания , второй ключ, подключенный вы . ходом к управлякицему выходу устройства , отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия , в него введены блоки автоматического отвода по двум координатам, пульт управления, третий и четвертый ключи, первый и второй RS -триггеры , элемент И, второй блок управления приводом, последовательно соединенные источник питания, элемент задержки и второй блок управле- . НИН, соединенный выходом через механизм привода подачи с копировальным прибором, выход которого соёди нен с датчикомположения, подключенным выходом к управляющему входу четвертого ключа, информационный вход которого через второй ключ соединен с инверсными входами перво (Л го и второго R5 -триггеров, S -входы котоЕ их подключены к первому выходу пульта упр.авления, соединенного вторым.и третьим выходами с первым и вторым входами первого и второго блоков автоматического отвода соответственно , подключенных выходами к первому и второму входам элемента И, выход которого соединен с R-входом первого RS-триггера, о трбтьи входы блоков автоматического отвода подключены к выходам коммуСП таторов соответствующих координат, о 00 а четвертые входы - к выходу реле касания. 2. Устройство по п. 1., отличающееся тем, что блок автоматического отвода Ксокдой координаты содерАит два элемента И, последовательно соединенные элемент считывания, элемент буферной памяти, элемент сравнения и элемент задержки , выход которого подключен к выходу блока автоматического отвода, соединенного первыми входами с соответ-ствующилм входами элементов И, вторыми входами - с вторыми входами элемента считывания иэлемента буферной памяти.

„.SUÄÄ1078508 А

СОН33 COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ЗСЮ 6 05 В 19 02.-- ч.-,,- jg g

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTQPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ ства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены блоки автоматического отвода пО двум координатам, пульт управления, третий и четвертый ключи, первый и второй RS -триггеры, элемент И, второй блок управления приводом, последовательно соединенные источник питания, элемент задержки и второй блок управления, соединенный выходом через механизм привода подачи с копировальным прибором, выход которого соединен с датчиком положения, подключенным выходом к управляющему входу четвертого ключа, информационный вход которого через второй ключ соединен с инверсными входами перво(21) 3450210/18-24 (22) 11.06.82 . ,(46) 30.01.84. Вюл. У .4 (72) Ю.P.Изилов, А.И.Федотов, .О.Р. Рыкин, В. A. Клинов, Е.Д. Каминский и A.3.Голубчик (53) 621. 503. 55 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 602350, кл. В 23 6) 35/04, 1976, 2. Авторское свидетельство СССР

Р 960732, кл. 9 05 В 19/02, 1981(54)(57) КОПИРОВАЛЬНОЕ СЛЕДЯЩЕЕ

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАНКОВ С.ПРОГРИ ИНЫМ

УПРАВЛЕНИЕМ, содержащее преобразователь сигналов, первый вход которого соединен с выходом датчика угла копировального прибора, а второй вход через усилитель ошибки — .c выходом датчика ошибки, усилитель подач, реле касания, первый ключ, формирователь, уровня и по каждой координа" те — логический переключатель и последовательно соединенные блок задания скорости, выпрямитель, преобразо- . ватель напряжение-частота, формиро-, ватель эталонных импульсов и двухканальный коммутатор, вход реле касания подключен.к выходу датчика ошибки копировального прибора, а выход — к управляющему входу первого ключа, информационный вход и выход которого соединены соответственно с выходом преобразователя сигналов и с входом усилителя подач; выходы которого подключены к входам блоков задания скорости, второй вход каждого двухканального коммутатора соединен с выходом выпрямителя, а выходы — с первыми информационными входами. логического переключателя данной координаты, вторые информационные входы которых подключены к информационным входам устройства, а выходы — к входам первого блока управления приводом, источник питания, второй ключ, подключенный выходом к управляющему выходу устройго и второго 95 -триггеров, 5 -входы которых подключены к первому выходу пульта управления, соединенного вторым.и третьим выходами с первым и вторым входами первого и второго блоков автоматического отвода соответственно, подключенных выходами к первому и второму входам элемен-. та И, выход которого соединен с

R-входом первого Rs -триггера, трЕтьи входы блоков автоматического отвода подключены к выходам коммутаторов соответствующих координат, а четвертые входы — к выходу реле . касания.

2. Устройство по п. 1,, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что блок автоматического отвода каждой коордииаты содержит два элемента И, последовательно соединенные элемент считывания, элемент буферной памяти, элемент сравнения и элемент задержки, выход которого подключен к выходу блока автоматического отвода, соединенного первыми входами с соответствующими входами элементов

И, вторыми входами — с вторыми входами элемента считывания и элемента буферной памяти.

1070508 буферной памяти, элемент сравнения

45 .и элементы задержки )зыход которого подключен к выходу блока автомати50

Изобретение относится к автоматике и может. быть использовано, например, Во фрезерных станках с числовым программным управлением.

Известно копировальное устройст- во, содержащее копировальный прибор с датчиками угла и ошибки, усилитель подач и преобразователь, один вход которого соединен с датчиком угла, второй вход через усилитель ошибки — с.датчиком ошибки, а выход— с входом усилителя подач.

Кроме того, в устройство введен компенсатор ошибки трения, подключенный своим выходом ко второму входу усилителя ошибки f1).

Недостатками копировального устройства являются ограниченные область применения и быстродействие.

Наиболее близким к предлагаемому является копировальное следящее устройство для станков с программным управлением, содержащее преобразователь сигналов, первый вход которого соединен с выходом датчика угла копировального прибора, а второй вход через усилитель ошибки — с выходом датчика ошибки копировального прибора, усилитель подач и блок управления приводами (2).

Недостатком копировального следящего устройства для станков с программным управлением является его ограниченное быстродействие.

Цель изобретения — повышение быстродействия за счет введения автоматического подвода и отвода шпинделя режущего инструмента, ко- . пировального прибора и фрезерного стола к профилю обрабатываемой детали, Поставленная цель достигается тем, что в копировальное следящее устройство для станков с программным управлением, содержащее преобразователь сигналов, первый вход которого соединен с выходом датчика угла копировального прибора, а второй вход через усилитель ошибки с выходом датчика ошибки, усилитель подач, реле касания, первый ключ, формирователь уровня и по каждой координате — логический переключатель и последовательно соединенные блок задания скорости, вы,прямитель, преобразователь напря-, жение-частота, формирователь эталонных импульсов и двухканальный коммутатор, вход реле касания подключен к выходу датчика ошибки копировального прибора, а выход— к управляющему входу первого ключа, информационный вход и выход которого соединены соответственно с выходом преобразователя сигналов и с входом усилителя подач, выходы которого подключены к входам блоков задания скорости, второй

/ вход каждого двухканального коммутатора соединен с выходом выпрямителя, а выходы — с первыми информационными входами логического переключателя данной координаты, 5 вторые информационные входы которых подключены к информационным входам устройства, а выходы — к входам первого блока управления приводом, источник питания, второй ключ, подключенный выходом к управляющему выходу устройства, введены блоки автоматического отвода по двум координатам, пульт управления, третий и четвертый ключи, первый и второй 5 -триггеры, элемент И, второй блок управления приводом, последовательно соединенные источник питания, элемент задержки и второй блок управления, соединенный выходом через механизм привода подачи с копировальным прибором,.выход которого соединен с датчиком положения, подключенным выходом к управляющему входу четвертого ключа, информационный вход которого через второй ключ соединен с инверсными ныходами первого . и нторого PS -триггеров, 9 -входы которых подключены к первому выходу пульта управления, соединенного вторым и третьим выходами с первым и вторым входами первого и второго блоков автоматического отвода соответственно, подключенных выходами к первому и второму входам элемента И, выход которого соединен с R †вход

35 первого RS -триггера, третьи входы блоков автоматического отвода подключены к выходам комМутаторов соответствующих координат, а четвертые входы — к выходу реле касания.

40 Блок автоматического отвода каждой координаты содержит два элемента И, последовательно соединенные элемент считывания, элемент ческого отвода, соединенного первыми входами с соответствующими входами элементов И, нторыми входами — с нторыми входами элемента считывания и элемента буферной памяти.!

На фиг. 1 изображена схема устройства; на фиг. 2 — схема блока автоматического отвода.

Устройство содержит копировальный прибор 1 с датчиками угла 2 и ошибки 3, преобразователь 4 сигналов, усилитель 5 ошибки, реле 6 касания, формирователь 7 уровня, ключ 8, усилитель 9 подач, по двум координатам бЛоки 10 и 11 задания скорости, выпрямители 12 и 13, преобразователи 14 и 15 напряжение-частота, формирователи 16 и 17 эталонных импульсов, двухканальные коммутаторы

1070508

18 и 19, логические переключатели

20 и 21, ключи 22 и 23, блоки 24 и 25 автоматического отвода, пульт

26 управления с формирователем 27 импульса и кнопками 28-30, логический элемент И 31, Рэ -триггеры 32 и 33, ключи 34 и 35, датчик 36 положения, формирователь 37 импульса, вычислитель 38 и 39 управления приводами (системы числового программного управления ), шаговые электродвигатели 40 — 42 и механизмы 43 — 45 приводов подачи, шпиндель 46 режущего инструмента, кинематическая связь

47,. стол 48 фрезерного станка, копир (эталонная деталь) 49, обрабатываемую деталь 50, копировальный палец 51, фрезу 52, источник 53 питания, ключ 54, элемент 55 задержки, блок 56 управления приводом, электродвигатель 57, механизм 58 привода подачи., На фиг. 2 изображена схема блока

24 автоматического отвода координаты х, которая .содержит два элемента

И 59 и 60, элемент 61 считывания, элемент 62 буферной памяти, элемент

63 сравнения и элемент 64 задержки.

Схема блока 25 автоматического отвода координаты аналогична.

Блок 4 представляет собой преобразователь, на входы которого поступают электрические сигналы, носящие информацию об угле и ошибке копирования. Преобразователь 4 складывает эти входные сигналы и вырабатывает на выходе напряжение, фаза и амплитуда которого пропорциональна отклонению копировального пальца 51.

Разделение входной информации усилителей подачи на два выхода происходит с помощью усилителя 9, включающего например, фазовые дискриминаторы по х и координатам.

Стол 48 и шпиндель 46 могут перемещаться от любых существующих элект рических двигателей ° Однако выбор электродвигателей определяется конструкцией фрезерного стола и используемого устройства ЧПУ. В данном решении в качестве примера рассматриваются электрические шаговые электро двигатели 40 — 42 для перемещения стола 48 и шпинделя 46 через соответствующие механизмы 43 — 45 приводов подач. Схема блока 39 управления шаговым приводом рассматривается на примере У4ПУ типа Н33-1И.

Ключ 8 предназначен для разрешения прохождения информационного сигнала с выхода преобразователя 4 управляющим сигналом с выхода реле б касания.

Ключи 22 и 23 предназначены для коммутации сигнала по управляющему входу логических переключателей 20 и 21. Ключ 35 предназначен для коммутации сигнала по управляющему входу ключей 22, 23,и 54.

Принцип работы логических пере5 ключателей 20 и 21 и их схемное решение аналогично переключателям известного устройства.

Устройство работает следующим образом.

10 Устройством предусмотрено два режима работы: "Обучение" и "Обработка".

В режиме "Обучение" (фиг. 1) нажатием на кнопку 28 подается сигнал с выхода формирователя 27 импульса на второй управляющий . вход блоков 24 и 25 автоматического отвода и подготавливает последние в режим работы, т.е. содержимое счетчиков платы 61 считывания

;,станавливается в "0" (фиг. 2).

С пульта управления системы числового программного управления (на фиг. 1 не показан) производится пуск вычислителя 38 и копировальный прибор 1, механически связанный со шпинделем 46 через кинематическую связь 47, перемещается вниз по программе, записанной на перфоленте, до касания пальца 51

30 с профилем копира 49. При этом сигнал о механическом контакте (фиг. 1) копировального пальца 51 с копиром 49 поступает на входы датчиков 2 и 3 прибора. Напряжение

35 с датчика 2 поступает на первый вход преобразователя 4. Напряжение с датчика 3 поступает на вход реле б касания, а преобразованное в усилителе 5 — на второй вход пре40 образователя 4. На выходе преобразователя 4 появляется сигнал, напряжение, фаза и амплитуда которого пропорциональны отклонению копировального пальца 51, и подается

45 на информационный вход ключа 8.

Сигнал с выхода реле 6 касания отключает вычислитель 38 через формирователь 37 импульса и логические переключатели 20 и 21 через ключи

22 и 23 и через формирователь 7 .уровня. Этот же сигнал с выхода реле

6 касания поступает на управляющий вход ключа 8 и разрешает прохождение сигнала с выхода преобразователя 4 на вход усилителя 9 подачи. .Сигнал с выхода реле 6 подается на третьи (первый управляющий ) входы блоков 24 и 25 автоматического отвода, подготавливая двухканальные информт онные входы последних к

60 пропусканию импульсов с выходов двухканальных коммутаторов 18 и 19.

В усилителе 9 подачи формируется напряжение по двум координатам х и соответствующее продольному

Ъ

65 и поперечному движению стола 48.

1070508

Напряжение с первого и второго выходов усилителя 9 подачи подается на входы выпрямителей 12 и 1.3 через блоки 10 и 11 задания скорости.

В выпрямителях 12 и 13 вхбдное напряжение фильтруется, выпрямляется и подается на входы преобразователей 14 и 15, где происходит преобразование напряжения в частоту следования импульсов. С выхода пре образователей 14 и 15 импульсы подаются на входы формирователей 16 и

17 эталонных импульсов, .в которых формируются импульсы строго опреде-, ленной длительности и подаются на . первые входы коммутаторов 18 и 19 соответственно, а на вторые входы этих коммутаторов поступают сигналы с выходов выпрямителей 12 и 13.

В коммутаторах 18 и 19 происходит распределение сигналов, поступающих с выходом формирователей 16 и 17, либо по первому каналу (прямой ход ), либо по второму каналу (обратный ход ).

Импульсы с выходов коммутаторов

18 и 19 подаются на первые информационные входи логических переключателей 20 и 21, которые запрещают прохождение ложных импульсов по вторым информационным двухканальным входам, поступающих с выхода вычислителя 38. Импульсы с выходов переключателей 20 и 21 поступают на входы блока 39 управления привода m, где образуются в сигналы управления фазовых Обмоток шаговых электродвигателей 40 и 41,.переме" щающих стол 48 с помощью соответствунхцих механизмов 43 и 44 приводов подач.

В момен- касания пальца . 51 копира с профилем 49 и в процессе обхода пальцем профиля копира при перемещении стола 48 импульсы с выхо-. дов коммутаторов 18 и 19 поступают в блоки 24 и 25 автоматического отвода по двухканальным информационным входам.

В блоке 24 или 25 (фиг. 2) инФормационные импуль сы, поступающим по двум каналам с выхода коммутатора 18, подаются на двухканальный вход элемента 61 считывания через информационные. входы логических элементов И 59 и 60. На управляю— щий вход последних подан c òíàë с выхода реле б касания в момент касания пальца 51 профиля копнра

49. B элементе 61 (фиг. 2 ) счи-ываются импульсы, соответствующие координатам точек касания пальца 51 с профилем копира 49.

В момент полного обхода пальцем

51 профиля копира 49, нажатием на кнопку 29 производится отвод стах а

48 с копиром 49 от копировального пальца 51 и подается сигнал с выхода формирователя 27 импульса через третий выход пульта 26 управления на первые управлякщие входы блоков

24 и 25. В блоке 24 или 25 этот сигнал с третьего выхода пульта 26 поступает на второй вход элемента

62 буферной памяти, который дает разрешение на перезапись считанной информации с выхода элемента 61 считывания в элемент. 61 буферной памяти через первый вход последнего.

С выдержкой времени после отрыва пальца 51 от контура копира 49 с пульта 26 производится останов

i5 стола 48. С пульта управления системы числового программного управ-. ления (ЧПУ) производится подъем копировального прибора 1, кинематически связанного со шпинделем зц 46 в исходное положение (на фиг. 1 не показано).

В режиме "Обработка" нажатием на кнопку 30 через первый контакт этой кнопки (выход пульта 26 управления ) подается сигнал на входы триггеров 32 и 33, выходы которых подготавливают первый вход вычислителя 38 к работе через выход клю. ча 34 от блоков.24 и 25 автомати- ческого отвода.

Сигнал с выхода формирователя

27 импульса через второй контакт кнопки 30 (второй выход пульта 26х подается на второй управляющий вход блоков 24 и 25; При этом содержимое счетчиков элемента 61 считывания устанавливается в "0".

Иа перфоленте записана программа подвода копировального прибора . и шпинделя 46 (механически связанных между собой ), стола 48 отвода последнего и обработка других поверхностей обрабатываемой дета- . ли 50.

С пульта управления ЧНУ (на фиг, 45 не показан ) включает вычислитель

38, в котором начинается отработка программы, записанной на перфоленте

Обработанная информация с выхода вычислителя 38 поступает в блок 39 управления приводом. Сигнал с выход блока 39 управляет шаговым электродвигателем 42, перемещающем шпиндель 46 по z -координате посредство) механизма 45 привода подачи.

При этом механически связанные между .собой через кинематическую связь 47 копировальный прибор 1 и шпиндель, 46 перемещения вниз по программе, записанной на перфоленте.

В момент касания копировального пальца 51 профиля копира 49 вычислитель 38 автоматически отключается сигналом с выхода реле б касания через формирователь 37 импульса и логические переключатели 20

1070508 и 21 через соответствующие ключи 22 и 23 и через формирователь 7 уровня.

Обработка сложного профиля детали

50 происходит по копиру 49. В процессе обработки профиля детали 50 происходит обход пальцем 51 профиля копира 49.При этом импульсы, поступающие по двум каналам с выхода коммутатора 18 (фиг. 2) через элементы

И на вход элемента 61 считываются и,подаются на первый вход элемента

63 сравнения, на второй -вход которого и поступают импульсы с выхода элемента 62 буферной памяти. В элементе 63 происходит сравнение сигналов, соответствующее текущим координатам точек касания пальца 51 с профилем копира 49, в процессе обработки сложного профиля детали

50, с сигналами, записанными в элементе 62 буферной памяти в режиме

"Обучение" (фиг. 1, 2).

В конце обработки сложного профиля детали 50 сигналы с выхода элемента 63 сравнения .через элемент

64 задержки каждого блока 24 и 25 поступают на первый и второй входы элемента И 31, который выходным сигналом включает вычислитель 38 через триггер 32, ключ 34 в момент отхода пальца запрещается прохождение сигналов с выходов коммутаторов 18 и 19 через логические переключатели 20 и 21, ключи 22 и

23 формирователь 7 уровня и реле

6 касания. Отвод стола 48 с обработанной деталью 50 и копиром 49 от фрезы 52 и пальца 51 соответственно происходит по числовой программе, записанной на перфоленте. В момент отвода. стола"48 происходит расфиксировка шпинделя 46 от прибора 1 (на фиг. 1 расфиксировка не показана ) и источник 53 питания через ключ 54 с выдержкой времени достаточной для отвода стола 48, обусловленной элементом 55 задержки, включает блок 56 управления привода сигналом источника 53 питания через ключ 54. При этом включается электродвигатель 57 и копировальный прибор 1 перемещается вверх через механизм 58 привода подачи.

При достижении прибором. 1 крайне верхнего исходного положения вклю-. чается датчик 36 положения, который отключает блок 56 управления

Повышается точность обработки.в момент касания фрезы с профилем обрабатываемой детали, в результате того, что информация входа фрезы строго по касательной записана на перфоленте, что исключает брак в виде запила профиля в мбмент каса ния. привода от источника 53 питания через ключи 35 и 54. Дальнейшее движение прибора 1 вверх прекращается и он останавливается в заданном исходном положении.

5 . - Одновременно с отводом прибора 1 вверх фреза 52 может производить, при необходимости, дальнейшую обработку. детали 50 (например, фрезеровка других поверхностей) по про10 грамме, записанной на перфоленте. B момент окончания полной обработки детали 50 шпиндель 46 режущего ин инструмента отводится в исходное верхнее положение по программе, за15 .писанной на перфоленте. При достижении шпинделя 46 исходного верхнего положения он механически фиксируется с копировальным прибором 1 через кинематическую связь 47 (для прос-. тоты на фиг. 1 механическая фиксация шпинделя 46 не показана).

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает комбинированное управление процесса фрезерования детали 50. При этом параметры закона д:.ижения стола 48 относительно фрезы 52 определяет копировальный прибор 2 при использовании копира

49 для обработки сложного профиля детали 50, а при использовании перфоленты — вычислитель 38 для подвода апинделя 46 с копировальным прибором 1, стола 48, отвода и дальнейшей обработки других поверхностей детали 50. Отсюда следует что повышается быстродействие управления за счет комбинированного взаимодействия копира и перфоленты при обработке конструктивно сложной детали за одну установку. Такое

40 комбинированное взаимодействие позволяет расширить технологическую воэможность станков с числовым программным управлением, так как обеспечивается обработка не только

45 кулачков со сложным профилем, но и корпусных деталей сложных профилей.

1070508

Составитель И.Швец

Редактор Н.Стащмшина Техред O.Неце Корректор Г,Решетни!

Заказ 11680/44 Тираж 842 Подписиое

ВНИИПИ Государственного комитега СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4