Устройство для числового программного управления станками

 

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в системах программного управления станками для П обработки деталей с большим числом тонкостенных ребер. Целью изобретения является обеспечение возможности коррекции эквидистант, образованных ломанными линиями. Указанная цель достигается тем, что в устройство для числового программного управления дополнительно введены запоминаюш е триггеры 21 и 22, четыре элемента ИЛИ 10-13, генератор частоты коррекции 23 и первый и второй блоки коррекции 24, 25 по числу координат, причем каждый из блоков коррекции состоит из первого и второго элементов И 26, 27, первого и второго управляемых ключей 28, 29, Элемента ИЛИ 33, первого и второго перекпючателей набора коррекции 34, 35, синхронизатора 30, декадных счетчиков 36, 37. 1 з.п. ф-лы, 8 ил. Мк SS (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) SU(II) А1 (59 4 С 05 В 19/18

15CP ()К.-..1. S g 1

1 (у

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOIVlV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Я(3

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬ ТИИ= (21) 3897141/24-24 (22) 20.05.85 (46) 23,02,87. Бюл. 11 7 (72) В.Л, Кошкин, Е.С. Милехин, 10.А. Симецкий и В.В. Пентюхов (53) 621.503.55(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 591824, кл, G 05 В 19/18, 1976, Сб. "Электроавтоматика станков.

Способы подготовки программ и интерполяторы для контурных систем -числового управления станками". М,: Машиностроение, 1970, с. 73-78, рис, 34, 32. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЧИСЛОВОГО ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ СТАНКАМИ (57) Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в системах программного управления станками для обработки деталей с большим числом тонкостенных ребер, Целью изобретения является обеспечение возможности коррекции эквидистант, образованных ломанными линиями. Указанная цель достигается тем, что в устройство для числового программного управления дополнительно введены запоминающие триггеры 21 и 22, четыре элемента

ИЛИ 10-13, генератор частоты коррекции 23 и первый и второй блоки коррекции 24, 25 по числу координат, причем каждый из блоков коррекции состоит из первого и второго элементов И 26, 27, первого и второго управляемых ключей 28, 29, элемента ИЛИ 33, первого и второго переключателей набора коррекции 34, 35, синхронизатора 30, декадных счетчиков 36, 37. 1 з ° и. ф-лы, 8 ил, 12919!

f5

35

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах программного управления станками рпя обработки деталей с большим числом тонкостенных ребер.

Целью изобретения является создание возможности коррекции зквидистант, образованных ломаными линиями

На фиг. 1 изображена схема устройства; на фиг. 2 — первый делитель частоты; на фиг. 3 — схема второго делителя частоты! на фиг. 4— схема выбора знаков; на фиг. 5 — схема управляемого ключа; на фиг. 6— схема синхронизатора; на фиг. 7— график изменения выходной частоты системы при торможении и отсутствии коррекции; на фиг. 8 — график изменения выходной частоты системы при торможении и включенной коррекции.

Устройство состоит из блока 1 ввода программы, блока 2 задания скорости, интерполятора 3 на умножителях, первых делителей 4 и 5 частоты, вторых делителей 6 и 7 частоты, узлов 8 и 9 выбора знака, элементов

ИЛИ 10-13, блоков !4 и 15 управления приводами, приводов 16 и 17, исполнительных двигателей 18 и 19 с датчиками обратной связи, установленных на станке 20, запоминающих триггеров 21 и 22, генератора 23 частоты коррекции, блоков 24 и 25 коррекции по числу координат, каждый из которых состоит из двух элементов И 26 и 27, двух управляемых ключей 28 и 29, синхронизатора 30, механически связанных переключателей 31 и 32, элемента ИЛИ 33, переключателей 34 и 35 набора коррекции, декадных счетчиков 36 и 37.

28 2 выбора знаков (фиг ° 4) состоит из запоминающего D-триггера 43 и двух элементов И 44 и 45, Управляемые ключи 28 и 29 (фиг. 5) состоят из запоминающего RS-триггера 46, имеющего один S- и три R-входа и элемента И 47. Синхронизатор 30 (фиг. 6) состоит из RS-триггера 48, имеющего один S- и два R-входа, IK-триггера

49 и элемента И 50 ° устройство работает следующим образом.

Программа обработки (П) вводится, например, с помощью фотосчитывающего устройства в блок 1 ввода программы, причем сигналом начала ввода очередного кадра программы является импульс управления (ИУ) 3, который вырабатывается интерполятором 3 по окончании отработки каждого кадра программы, после импульсов управления 1 и 2. Кроме того, ИУ 1-3 вырабатываются при нажатии кнопки пПуск" на пульте управления интерполятора (не показан) при запуске программы.

Блок 1 ввода программы распределяет введенную информацию по блокам устройства следующим образом: информация о величинах координатных перемещений и их знаках 1х, «+у заносится в промежуточную память интерполятора

3, информация о частоте отработки (подачи) F и команда торможения (Т) заносится в блок 2 задания скорости, команды "Ввод коррекции" (В) и "Вывод коррекции " (В) устанавливают в единицу соответственно триггеры

21 и 22, если, конечно, эти команды имеются в кадре. В случае, если вве40 денный кадр является кадром программы, в котором не предусмотрена коррекция, т.е. отсутствуют команды

В и В, то он отрабатывается следуюСхемы элементов устройства (фиг,2

6) приведены в варианте потенциальной логики с учетом широкого распространения интегральных элементов, В действительности устройство может быть выполнено на любой элементной базе, например на феррит-транзисторнЪпс элементах или импульсно-потенциальной базе, поэтому приведенные реализации следует считать вариантом.

Первые делители 4 и 5 частоты (фиг. 2) состоят из счетного ТК-триг гера 38 и элементов И 39. Как видно иэ фиг. 3, вторые делители 6 и 7 частоты состоят иэ счетного IK-триггера 40 и элементов И 4 1 и 42, Узел щим образом. По ИУ 1 знаки коорди45 натных перемещений иэ промежуточной памяти интерполятора 3 переписываются в узлы 8 и 9 выбора знаков, Кроме того, ИУ 1 выключает ключи 28 и

29. По ИУ 3 частота отработки кадра

f начинает поступать с выхода блоP ка 2 на вход второй интерполятора 3, при этом на его выходе появляются импульсы, соответствующие учетверенным координатным приращениям, т.е.

4пх и 4hy. Эти импульсы через делители 4-7 частоты соответственно поступают на коммутируемые входы узлов 8 и 9 выбора знаков, но уже в виде 6x ь у, так как делители

1291928 частоты разделяют их последовательность на четыре. При использовании интерполяторов на умножителях применение сглаживаемых делителей необходимо для повышения точности отработки заданных перемещений за счет повышения равномерности выходных импул ь со в, С выходов узлов 8 и 9, соответствующих заданным знакам, импульсы при- 10 ращений + х(-ьх), +ау(-ду) поступают на первые входы элементов ИЛИ 10-13 и с их выходов — на соответствующие входы блоков 14 и 15 управления приводами. Выходные сигналы блоков 14 и 15

15 поступают на входы приводов 16 и

17, которые непосредственно управляют исполнительными двигателями 18 и 19, установленными на станке 20.

В случае, если в кадре программы 20 задана команда "Вход коррекции" (В), то триггер 21 устанавливается в единичное состояние. Импульс управления

2 опрашивает переключатели 34 и 35 набора коррекции и записывает набранные на них коды коррекции в декадные счетчики 36 и 3?, Этот же импульс, пройдя через элемент И 26, поступает на запускающий вход управляемого ключа 28 и 30 включает его. На управляемые входы ключей 28 и 29 подается частота f которая образуется в результате синхронизации импульсов частоты поступающей с выхода генератора 23 коррекции на вход синхронизатора

30, импульсами частоты 2, поступающей с выхода второго плеча второго делителя частоты 6, т,е. импульсами

r дх, сдвинутыми относительно импуль- 40 сов бх на 180 и имеющими с ними одинаковую частоту. С выхода управляемого ключа 28 импульсы частоты коррекции f„ ïîñòóïàþò на один из входов элемента ИЛИ 33 и на общий 45 контакт переключателя 31 ° Переключатели 31 и 32 в зависимости от знака коррекции находятся в правом или левом положении, На фиг. 1 они изображены в положении, соответствующем 50 знаку "плюс . Поэтому импульсы коррекции при команде Ввод коррекции" проходят через переключатель 31 на вход элемента ИЛИ 10 и с его выхода— на вход блока 14 управления приводом. 55

Так как частота f сдвинута на 180 относительно импульсов основнои программы, то их совпадение во времени невозможно, и блок 14 управления приводом точно осуществляет их суммирование, если имеется команда +ьх или их вычитание, если имеется команда -dx, и программа отрабатывается с коррекцией, соответствующей знаку, установленному на переключа теле 31. Одновременно импульсы частоты Й„ поступают на счетный вход декадного счетчика 36, импульсы переноса которого поступают на счетный вход декадного счетчика 37. Когда на выходе переполнения декадного счетчика 37 появляется импульс, это значит, что на его вход поступает количество импульсов, равное выбран" ной на переключателях 34 и 35 величине коррекции, поэтому этот импульс поступает на вторые входы

"Стоп" управляемых ключей 28 и 29.

При этом он выключает управляемый ключ 28 и подтверждает выключение управляемого ключа 29, Отработка коррекции закончилась.

В случае, если в кадре программы задана команда Вывод коррекции, то в единичном состоянии оказывается триггер 22, следовательно, импульс управления 2 проходит через элемент

И 27 и запускает управляемый ключ

29, в результате с его выхода импульсы частоты fz поступают на вход элемента ИЛИ 33 и общий контакт переключателя 32. Переключатель 32 имеет обратную коммутацию по сравнению с переключателем 31, поэтому с его выхода импульсы f поступают на вход элемента ИЛИ 11 и далее по каналу

"минус" — на вход блока 14 управления приводами. Таким образом, при задании команды "Вывод коррекции" коррекция отрабатывается со знаком, обратным заданному переключателями

31 и 32, что необходимо, чтобы программа сходилась по нулям (т,е,, чтобы по каждой координате поступило одинаковое количество импульсов со знаком "плюс" и со знаком "минус"), Других отличий отработки кадра программы с командой В от кадра с командой В не имеется. Блок 25 коррекции работает аналогично, Практически ввиду специфики деталей, содержащих тысячи тонких ребер, параллельных координатным осям или о расположенным под углом 45, коррекция вводится в последнем кадре, образующем размер, который всегда является кадром с командой торможения.

Эта особенность позволяет отказаться

Дополнительным преимуществом устройства, значительно упрощающим как его схему, так и программирование, f является использование частоты х в качестве синхронизирующей для синхрониз атор а. Это, не только обе спечивает четкое суммирование командных импульсов с импульсами корректирующих поправок, но и исключает необходимость указывать дополнительными командами, по какой именно координате вводится коррекция, так как в предлагаемом устройстве она будет вводиться только по той координате, по которой в этом кадре есть основное перемещение. Если перемещения нет, то нет и частоты х или

I

hy на входе соответствующего синхронизатора, и следовательно, частоты f на входах соответствующих упК равляемых ключей 28 и 29, и коррекция на соответствующей координате отрабатываться не будет. Таким образом, не нужны дополнительные ко50

5 12919 от специальных мер коррекп " скорости при вводе корректирующих поправок, так как в режиме торможения частота импульсов на выходе интерполятара падает от flax до нуля (фиг. 7), а при введении коррекции только увеличивается плавность торможения, причем скачок частоты выше f х невозможен, так как уже идет торможение информации основной программы, а кор- f0 ректирующая поправка составляет всего 1-7 процентов от участка торможения. Действительно, при fgx=1500 и времени торможения 2 с участок тор" можения равен ах =(Хйх t ):2=1500 > 15 к2:2=1500 импульсов. Максимальная величина корректирующей поправки

99 импульсов составляет (99:1500)х х100X = 6Е. Но скорость подачи йьх всегда в 2-3 раза меньше скорости хо- 20 лостого хода, следовательно, даже при вводе коррекции в кадре без торможения превышения допустимой скорости не происходит, а в кадре с торможением практически не изменяет- 25 ся и величина ускорения, следовательно, отключение привода невозможно.

На фиг. 8 изображена диаграмма изменения суммарной частоты на входе jp блока 14 при вводе коррекции и торможении, при этом обозначена время торможения, — время ввода коррекции.

28

О манды нВвад коррекции по х", нВвод коррекции по у", "Вывод коррекции по х", "Вывод коррекции по у .

Первые делители частоты (фиг. 2) работают следующим образом.

Импульсы частоты поступают на синхровход IK-триггера 38 и элемента

И 39, Если триггер находится в состоянии нуля, та импульса на входе элемента И 39 нет, а по заднему фронту входного импульса триггер 38 устанавливается в единицу. Тогда следующий импульс проходит через элемент И 39, а своим задним фронтом переключает триггер 38 в нуль и т.д.

Таким образом, на выходе элемента

И 39 будет каждый второй импульс частоты, поступающей на вход, Вторые делители частоты (фиг. 3) отличаются от первых наличием еще одного элемента И, управляемого нулевым выходом ТК-триггера 40. Таким образом, импульсы входной частоты поочередно распределяются на выходы элементов И 41 и 42 °

Узел выбора знака (фиг, 4) работает следующим образом, Потенциал знака присутствует на D-входе D-триггера 43, С приходом ИУ1 триггер устанавливается в состояние нуля или единицы в зависимости от потенциала на входе D, Если триггер оказывается в состоянии единицы, то открыт элемент И 44, и импульсы координатных перемещений проходят через элемент

И 44 по каналу "минус", в противном случае открыт элемент И 45 и импульсы проходят по каналу плюс", Управляемык ключ (фиг. 5) работает следующим образом, Любым из сигналов, поступающим на R-вход, ПУ, "Стоп 1", "Стоп 2", триггер 46 устанавливается в нуль, при этом элемент И 47 оказывается закрытым. С приходом сигнала Пуск" на S-вход триггера 46 он устанавливается в единицу и открывает элемент И 47, Синхронизатор (фиг, 6) работает сл едующи м о бр as ом.

Предварительно оба триггера 48 и

49 находятся в нулевом состоянии, по сигналу предварительной установки.

Поэтому импульсы синхронизирующей частоты х (ау ) не проходят на выход

s элемента И 50. С приходом импульса частоты генератора коррекции f« на S-вход триггера 48 он устанавливается в единицу, поэтому следующий

28 8 задания скорости, второй выход блока ввода программы — к первому входу интерполятора, выход блока задания скорости присоединен к второму входу интерполятора, выходы приращений каждой коордийаты интерполятора присоединены к входам первых делителей частоты, выходы промежуточной памяти знаков каждой координаты интерполятора подключены к информационным входам узлов выбора знака, выходы первых делителей частоты подклю чены к входам вторых делителей частоты, первые выходы которых присоединены к коммутируемым входам узлов выбора знака, а пятый выход интерполятора — к третьему входу блока задания скорости, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью обеспечения возможности коррекции эквидистант, образованных ломаными линиями, в него введены первый и второй запоминающие триггеры, первый — четвертый элементы ИЛИ, генератор частоты коррекции и первый и второй блоки коррекции по числу координат, причем установочные входы первого и второго запоминающих триггеров присоединены соответственно к третьему и четвертому выходам блока ввода программы, а единичные. выходы обоих триггеров присоединены к первому и второму входам первого и второго блоков коррекции, выход генератора .присоединен к третьим входам обоих блоков коррекции, вторые выходы вторых делителей частоты каждой координаты присоединены соответственно к четвертым входам первого и второго блоков коррекции, первый управляющий выход интерполятора присоединен к третьим входам узлов выбора знака и пятым входам обоих блоков коррекции, второй управляющий выход интерполятора присоединен к шестым входам обоих блоков коррекции, третий управляющий выход интерполятора присоединен к второму входу блока задания скорости, к пятому входу блок ввода программы, к нулевым входам запоминающих триггеров, выходы первого. узла выбора знака присоединены к первым входам первого и второго элементов

ИЛИ, вторые входы которых подключены к первому и второму выходам первого блока. коррекции, выходы первого и второго элементов ИЛИ присоединены к входам первого блока управления приводами, выходы второго узла выбо-, 12919 ймпульс синхрониэирующей частоты своим задним фронтом устанавливает в единицу IK-триггер 49. В результате следующий импульс синхронизирующей частоты проходит через элемент И 50 на выход синхронизатора в качестве частоты f и поступает на

R-вход триггера 48 и своим передним фронтом сбрасывает его в ноль, Задним фронтом того же импульса в ноль сбрасывается и триггер 49, поэтому другие импульсы частоты синхронизации на выход элемента И 50 не проходят. Таким образом, на один импульс, поступающий на вход S-триггера 48, формируется один импульс на выходе элемента И 50, синхронный (I с частотой синхронизации дх или ду, При отсутствии частоты синхронизации импульсов на выходе элемента

И 50 не будет, а так как дх бывают только при отработке перемещения по

I координате х, а ду при отработке перемещения по координате у, то это свойство синхронизатора позволяет использовать его в качестве дешифратора ввода, что упрощает устройство и программирование.

25

Важнейшим преимуществом предла- 30 гаемого устройства помимо его простоты является то, что оно позволяет использовать имеющийся задел программ обработки детали на станках, Для внедрения устройства нет необходимости заново составлять программы обработки детали, а достаточно с помощью ручного дырокола добить в кадрах, в которых необходима коррекция, команды В или В,Это обеспе- 40 чивает сокращение времени внедрения командных для производства иэделий деталей и сокращает сроки освоения .новых изделий.

1, Устройство для числового программного управления станками, содержащее блок ввода программы, блок задания скорости, интерполятор на умножителях и по каждой координате первые и вторые делители частоты, узел выбора знаков и последовательно соединенные блоки управления приво- 55 дами, приводы и исполнительные двигатели, установленные на станке, причем первый выход блока ввода программы присоединен к первому входу блока

Формула изобретения

1291928 ра знака присоединены к первым входам.третьего.и четвертого элементов

ИЛИ, вторые входы которых подключены к первому и второму выходам второго блока коррекции, а выходы третьего и четвертого элементов ИЛИ присоедйнены к входам второго блока управления приводами, 2. Устройство по п, 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что каждый из 1О блоков коррекции состоит из первого и второго элементов И, первого и второго управляемых ключей, синхронизатора, первого и. второго механически связанных переключателей, элемента ИЛИ, первого и второго переключателей набора коррекции, первого и второго декадных счетчиков, причем первые входы первого и второго элементов И являются первым и вторым входами блока коррекции, вторые входы первого и второго элементов И подключены к входам первого и второго переключателей набора коррекции и к шестому входу блока коррекции, а выходы первого и второго элементов И подключены к запускающим вхо— дам первого и второго управляемых ключей соответственно, первые выключающие входы которых присоединены к пятому входу блока коррекции, вторые выключаюшие входы обоих управляемых ключей подключены к выходу второго декадного счетчика, управляемые входы обоих управляемых ключей присоединены к выходу синхронизатора, а их .выходы — к переключающим контактам первого и второго переключателей и входам элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу первого декадного счетчика, выход которого присоединен к первому входу второго декацного счетчика, вторые входы обоих декадных счетчиков подключены к выходам первого и второго переключателей набора коррекции, первый контакт первого переключателя присоединен к первому контакту второго переключателя и первому выходу блока коррекции, а второй контакт первого переключателя соединен с вторым контактом второго переключателя и вторым выходом блока коррекции, а первый и второй входы синхронизатора являются третьим и четвертым входами блока коррекции, 1291928

4Х (8

Фиг. Б

Х (у) Фиг.8

Составитель А. Исправникова

Редактор В. Иванова Техред И.Попович Корректор Л. Патай

Заказ 261/45 Тираж 864 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 (у) fag (1ду) tr

Фиг. 7 å

А у) 3p( иоо