Устройство для стабилизации скорости подачи в станках с программным управлением

 

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано и составе цифровых интерполяторов, систем числового программного управления станками. Цель изобретения - упрощение устройства и повьппение точности отработки контура путем уменьшения неравномерности выходных импульсных последовательностей, подаваемьсх на приводы подач. Устройство содержит входные двухразрядные регистры сдвига по числу координат, декадный счетчик , элемент задержки, элемент ИЛИ и трехвходовый элемент И-НЕ. Устройство обеспечивает анализ состояний старших разрядов двухразрядных регистров сдвига и ввод соответствующего кода по входам записи в декадный счетчик для изменения коэффициента деления в функции соотношения приращений по осям, подлежащих выдаче на приводы подач в текущем такте . 2 ил., 1 табл. i (Л С со. 1C ел 4ib

СООЗ СО8ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„ЯЦ„„1325411 (д1) 4 G 05 В 19/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, Н АВТОРСНОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3984945/24-24 (22) 02. 12.85 (46) 23.07.87. Бюл. И- 27 (71) Харьковский политехнический институт им. В.И.Ленина (72) В.М.Мурза, О.Г.Простаков, В.А.Раисов и В.Н.Спасский (53) 621.503.55(088.8) (56) Агурский M.Ñ., Вульфсон И.А., Ратмиров В.А. Числовое программное управление станками. — М.: Машиностроение, 1966, с. 151-154.

Авторское свидетельство СССР

Ф 474790, кл, С 05 В 19/18, 1975.

Устройство числового программного управления типа Н-33; Техническое описание. Л.: ЛЭМЗ(альбом У 1,с. 40, альбом У 2, приложение 20 и 25). (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ

СКОРОСТИ ПОДАЧИ В СТАНКАХ С ПРОГРАМИНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ (57) Изобретение относится к автома= тике и может быть использовано в сос таве цифровых интерполяторов систем числового программного управления станками. Цель изобретения — упрощение устройства и повышение точности отработки контура путем уменьшения неравномерности выходных импульсных последовательностей, подаваемых на приводы подач. Устройство содержит входные двухразрядные регистры сдвига по числу координат, декадный счетчик, элемент задержки, элемент ИЛИ и трехвходовый элемент И-HE. Устройство обеспечивает анализ состояний старших разрядов двухразрядных регистров сдвига и ввод соответствующего кода по входам записи в декадный счетчик для изменения коэффициента деления в функции соотношения приращений по осям, подлежащих выда" че на приводы подач в текущем такте. 2 ил., 1 табл. 1325411

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в станках с числовым программным управлением.

Цель изобретения — упрощение устройства и повышение точности отработки контура путем уменьшения неравномерности выходных импульсных последовательностей по осям координат. 10

На фиг. представлена схема устройства; на фиг. 2 — временная диаграммы сигналов при действии стабилизации при трехкоординатной отработке (примеры распределения выходных 15 сигналов для различных соотношений по осям координат);на фиг. 2 — обозначено: f " тактовая частота;Г„, К1, Еz — частота по осям Х,7,Е соотвественно при отсутствии стабилиза- 2О

+ ции; Г к f y > у — то же при работе устройства для стабилизации.

Устройство содержит двухразрядные регистры 1 — 3 сдвига, первый 4 и, второй 5 элементы неравнозначности, трехвходовой элемент И-НЕ 6, декадный счетчик 7 (с возможностью параллельной записи кода), элемент 8 задержки, элемент ИЛИ 9„ а также выходы 10 — 12 устройства по координатам

Х, Y, Z соответственно, и вход 13.

Входы D O регистров 1 — 3 являются входами устройства и соединяются с координатными выходами интер олятора

Х,Y,Z соответственно. Выход сложения ("+") счетчика 7 является входом задающей частоты и соединяется с выходом блока задания скорости интерполятора..ВьФоды 10 — 12 устройства соединяются с входами устройств уп- 40 равления приводами подач и входом блокировки интерполятора. Вход 13 является входом сдвига от интерполято- ра.

Декадный счетчик 7 совместно с 45 элементами 4 и 5 неравнозначности и элементом И-НЕ 6,обеспечивающими запись в счетчик необходимого кода, образует делитель с переменным коэффициентом деления, выходные сигналы . 50 которого производят считывание содержимого старших разрядов координатных регистров сдвига. Так как коэффициент деления счетчика зависит от значения кода, предварительно записанного в него по входам записи, то период выходных сигналов счетчика. изменяется на каждом такте, если изменяется содержимое старших разрядов регистров сдвига, причем выход!.ые сигналы счетчика следуют равномерно при постоянном коэффициенте деления и мгновенно изменяют свой период следования при изменении коэффициента деления.

Устройство работает следующим образом.

В процессе интерполяции на входы

DO регистров 1 — 3 сдвига поступают сигналы единичных приращений по координатам Х,Y u Z соответственно, Этн сигналы записываются в первые разряды регистров н сдвигаются во вторые разряды регистров сигналами сдвига, поступающими из интерполятора по входу 13. Появление единичного сигнала хотя бы на одном из выходов

2 регистров 1 — 3 блокирует по выходам 10 — 12 работу интерполятора.

Этн же сигналы через элементы 4 — 6 поступают на входы DO и D1 счетчика 7. Очередной импульс переполнения с выхода +Р счетчика 7 по входу Ч разрешает запись кода, соответствующего содержимому старших (вторых) разрядов регистров 1 — 3 в счетчик

7 и через элементы 8 задержки и ИЛИ

9 по входам С! сдвигает содержимое регистров 1 — 3. Вытесняемые при этом единицы старших разрядов регистров 1 — 3 образуют выходные сигналы на линиях 10 — 12 по осям координат

Х, Y, Z, вслец за чем содержимое младших разряцов регистров сдвигается в старшие разряды. Если при этом хотя бы один из старших разрядов регистров 1 — 3 устанавливается в

"1", то интерполятор остается заблокированным, а схема установки кода счетчика 7 подготовлена к записи в него числа, определяющего коэффициент деления в следующем такте. Если же старшие разряды регистров 1 — 3 содержат нули, то интерполятор разблокируется и регистры 1 — 3 принимают единичные перемещения на следующие два шага.

Возможные комбинации состояний старших разрядов регистров 1 — 3 отвечающие им коды записи в счетчик

7 и коэффициент деления счетчика 7 указаны в таблице.

Из таблицы видно,что в разряд D2 требуется запись при любьгх значающих комбинациях, в разряд D1 — во всех случаях, кроме одновременной отработз ки по трем осям (комбинация 111), в разряд DO — при перемещении по одно и трем осям. Поэтому на вход D2 под ключается константа "1" вход D1 подЭ

5 ключен к выходам регистров через элемент И-НЕ 6, на выходе которой сигнал равен нулю только при наличии трех единиц на ее входах, а вход

D0 — подключается через последовательно соединенные элементы неравнозначности. Выход элемента 4 исключает появление сигнапа при наличии единиц на выходах регистров 1 и 2,выход элемента 5 неравноэначности исключает появление сигнала при наличии единицы на выходе регистров 1 или 2 и 3 Г(рг-1) y(yг -2) Л (Рг-3)) . Когда же имеются " 1" на выходах всех регистров,то выход элемента 4 равен

"О", и тогда вшход элемента 5 равен и 1и

Действие стабилизации основано на увеличении периода между последовательными шагами по осям в тех случаях, когда должна производиться одновременная выдача но двум или трем осям. Обозначим через f максимальную из частот по осям, т.е. f шах f f x, f, f ) (для приводимого 30 на рисунке случая f fx).

Две другие частоты обозначим f2 и

f .Введем обозначения:

1325411 4 двум осям. Тогда время отработки учас тй ка при действии, стабилизации составит:

Согласно (1) 2 3 ь

2 I (1) 35 причем k2 (k1 T ° е ° f з < f2 °

Обозначим через А„ и я коэффициенты увеличения периода тактовой частоты IIpa одновременном перемеи е .40 нии по двум и трем осям соответственно.

При отсутствии стабилизации время отработки участка составит (5) 45 из (5) следует, что при k, О „" < = 1. Поскольку О . k (1 (так как )г шах $ f „, f< f для двухкоординатного случая),то имеет смысл выбрать 1, так,чтобы при 1с 1, ) яс(21= 1. Тогда из (5) получаем

Г2 - 1 и 0,41. Обратившись к формуле (4), устанавливаем,что при

1с1= k2 О, Унс= 1. Так как О 6 k 4

4 1; О 4 k q 1, то потребовав, чтобы при k„ k2 1 1„ с = 1,получим as (4) р2 УЗ вЂ” 1 О, 73; приняв по условиям простоты реализации

О, 4 и 2 = О, 75, получаем л

11ý Тт1

Тт - период тактовой частоты f (Т вЂ” ) ..

T т

Действие стабилизации сводится к тому,что время отработки участка увеличивается на B93I3FIHHQ 2 k 2 Т т за счет изменения периода в случае одновременного перемещения по трем осям и на величину в,(k„— k2) Тт при одновременном перемещении по где 1, — перемещение по наибольшей оси; "= 1„Т, (1 + 3I k2 + P,(k

- К)= 1,Т,(1+А 1 + (P2-Р, )k,3.

Отсюда + 11

1 p× k1 (Р p) k2 (2) 1 1 3 2 1

Для частот f < и f > сохраняются

+ % эти же соотношения, так как они определяются интерполятором,а не действием стабилизации. Тогда

Величина контурной скорости (точнее частоты, определяющей контурную скорость) равна

+ f+2 + f 2 + и к 2 з что с учетом (2} и (3) дает + ч 2

1+p, k„+ (р-p,) k

Следовательно, коэффициент неста,бильности контурной скорости, опре1 к деленный как отношение f„ и Е, сос" тавит

Хне fт 1+ Р,k1 + рх-Р1 k1 (4) Для случая двухкоординатной отработки k2 01 2= О

Г «1 нс(21 1 + p„k

1325411

3 нс (6) 35

1 + 0,4 k„+ 0,35 k

Коэффициенты p, st,р, равные O 4 и 0,75 соответственно, могут быть полу ень1 путем деления входной частоты 5 устройства стабилизации на 1,4(7/5) и 1, 75(7/4). В первом случае величина периода возрастает на 0,4 Т, во втором — на 0,75 Т .

В схеме деления коэффициенты деления должны быть целыми числами,наименьшие целые числа, обеспечивающие соотношения 1:1,4:1,75 соответственно равны 20, 28 и 35, т.е. коэффициенты деления делителя при работе по одной, двум и трем осям соответственно должны составлять 20, 28 и 35.

Такое решение потребует увеличения входной частоты блока задания скорос20 ти в 20 раз,что неприемпемо.Если же коэффициенты р, и ф выбрать равными .

1/3 и 2/3 соответственно, то коэффициенты деления составят 1,4/3 5/3, что выполняется для целых чисел 3,4 и 5. При этом формула для ""„ принимает вид

Ф

1 т нс 1 + 0,334 (k., + k>) Реализация коэффициентов деления

3,4 и 5 осуществляется в делителе, содержащем одну тетраду, тактовая частота блока задания скорости должна быть повышена в три раза. При работе по одной оси коэффициент деления делителя равен 3. Общая длина участка отработки выбрана примерно равной 17 дискрет. Так как входная частота делителя в устройстве стабилизации повьппена в 3 раза, то в идеальном случае, т.е. при у"„ = 1 общее число тактовых сигналов должно составить 17х3=51, а количество межтактовых интервалов 50.

Разброс времени отработки лежит в пределах пяти периодов входной частоты Й„. счетчика 7 при общем времени отработки 50 периодов (работа по одной оси), т.е. нестабильность контурной скорости не .выше 107..

При работе по двум осям нестабильность составит (-5,2+6)Z и уменьшается в 5 раз по сравнению с устройством, в котором стабилизация отсутствует. При работе по трем осям неста бильность уменьшается в 4 раза и составляет (-9,6-+3,8)7.

Неравномерность выходных импульсон умножителя (т.е. известного устройства), равна 2,причем неравномерность имеет место во всех случаях, когда отбор ведется более чем с одно.го разряда .умножителя . В делителе с переменным коэффициентом деления, т.е. в устройстве для стабилизации,в случае неизменной уставки выходные импульсы следуют равномерно. При изменении уставки происходит соответствующее изменение периода выходных импульсов, что вызывает появление неравномерности. В устройстве величина максимальной неравномерности,соответствующая переходу от однокоординатного случая к трехкоординатному, составляет 5/3 " 1,66,т.е. меньше,, чем у известного устройства.

Применение устройства позволяет простыми средствами осуществлять стабилизацию контурной скорости в интерполяторах с оценочной функцией,в интерполяторах по методу ПДА и других типов с нормализацией перемещения на участке отработки при работе по двум и трем координатам, причем благодаря улучшению равномерности выходов точность отработки контура повышается.

Предлагаемое устройство можно использовать в интерполяторах любых типов при условии, что процесс интерполяции ведется на постоянной частоте и величины перемещений в кадре нормализованы.

Формула изобретения

Устройство для стабилизации скорости подачи в станках с программным управлением, содержащее по числу координат три двухразрядных регистра сдвига, у которых входы установки младших разрядов являются первыми входами устройства, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства и повышения точности отработки контура путем уменьшения неравномерности выходных импульсных последовательностей по осям координат, введены последовательно соединенные первый и второй элементы неравноэначности,а также трехвходовой элемент И-НЕ, декадный счетчик и последовательно соединенные элемент задержки и элемент ИЛИ, первый и второй входы первого элемента нерав1325411

Комбинации шагов

Код записи в счетчик 7

Коэффициент

Р— 1(х) Р„-2(у) Р„-3(к) D2 D1 деления счетчика 7

0 х х х

0 1 1

О. 1 1

0 1 1

0 1 1

0 1 1

0 1 1

0 1 О

О

О

5

У

П р и м е ч а н и е. х - безразличное состояние. нозначности соединены с выходами старших разрядов первого н второго двухразрядных регистров сдвига соответственно, второй вход второго элемента неравнозначности соединен с выходом старшего разряда третьего двухразрядного регистра сдвига, входы трехвходового элемента И-HE соединены соответственно с выходами старшего разряда первого, второго и третьего двухразрядных регистров сдвига, вход записи первого разряда декадного счетчика соединен с выходом второго элемента неравнозначности,вход записи второго разряда декадного счетчика соединен с выходом трехвходового элемента И-НЕ, вход записи третьего разряда декадного счетчика является входом логической единицы, вход разрешения записи декадного счетчика соединен с его выходом переполнения и с входом элемента задержки, вход счета на сложение декадного счетчика является входом задающей частоты устройства, выход элемента

ИЛИ соединен с входамн сдвига первого, второго и третьего Двухразрядных регистров сдвига, второй вход элемента ИЛИ является входом устройства,а выходы старших разрядов двухразрядных регистров сдвига являются его выходами.

1325411

Составитель А.Исправникова

Техред Л. Сердюкова

Редактор Е.Папп

Корректор Л„Патай

Подписное

Заказ 3106/41 Тираж 863

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Прбизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4