Устройство для стабилизации скорости подачи в станках с программным управлением

 

Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано в составе интерполятора, работающего по методу оценочной функции. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем стабилизации скорости подачи при любой траектории перемещения независимо от числа координат и повышение быстродействия . В устройство введены второй 3 и третий 10 триггеры, первая и вторая группы триггеров 16, 17, 18 и 5, 6, 7 соответственно, второй элемент ИЛИ 8, делитель 9 на три, третий элемент ШТИ 13, первый 14 и второй 15 элементы 1-ШИ, злемент И 11, делитель 12 два на три. Устройство позволяет из трех действуюа;их в нем частот по осям координат выделить две меньпше, часть суммы которых используется для повьшения тактовой частоты с тем, чтобы контурная скорость не изменялась в больших пределах. При работе по двум координатам в устройстве автоматически выделяется меньшая из двух частот по осям, которая используется для повышения тактовой частоты . Таким образом удается поднять i (Л 00 00 о О5 о а

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5ц 4 С 05 В 19/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTVM (2 1) 3985669/24-24 (22) 02.12.85 (46) 15.08.87. Бюл. У 30 (71) Харьковский политехнический институт им. В.И. Ленина (72) О,Г. Простаков, Ю.А. Раисов, А.Г. Середкин и В.С. Тройников (53) 621.03.55(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 474790, кл. G 05 В 19/18, 1975.

Нешвеев В.В. и др. Стабилизация контурной скорости в интерполяторах с оценочной функцией. — Вест. Харьковского политехнического ин-та, 1982, У 188, с. 13-17. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ

СКОРОСТИ ПОДАЧИ В СТАНКАХ С ПРОГРАММНЬК УПРАВЛЕНИЕМ (57) Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано в составе интерполятора, работающего по методу оценочной функции.

„„SU„„1330606 А1

Цель изобретения — расширение фунто†циональных возможностей путем стабилизации скорости подачи при любой траектории перемещения независимо от числа координат и повышение быстродействия. В устройство введены второй 3 и третий 10 триггеры, первая и вторая группы триггеров 16, 17, 18 и 5, 6, 7 соответственно, второй элемент HJIH 8, делитель 9 на три, третий элемент ИЛИ 13, первый

14 и второй 15 элементы ИЛИ, элемент И 11, делитель 12 два на три.

Устройство позволяет из трех действующих в нем частот по осям координат вьщелить две меньшие, часть сум" мы которых используется для повышения тактовой частоты с тем, чтобы контурная скорость не изменялась в больших пределах. При работе по двум координатам в устройстве автоматически выделяется меньшая иэ двух частот по осям, которая используется для повышения тактовой частоты. Таким образом удается поднять контурную скор) сть с уровня О, !77 при работе пo трем координатам к уровню, близкому к 1, и с уровня

0,707 при работе по двум координ»там к уровнн), блпзкомъ к единиц», «е прибегая к переключениям в схеме

1 3 )(ttit)t ) у< I )) йс тв» и tt). tt )меняя чаг T() t t t генератора. К тому жс, (эс гîTа геHt ðа т) р» должн» т лько в 2 раза прс Во с.:п)ть максимально sanattttyx»ter t c) i ч )t!)1 ). рполяцип t ГО менl>tilt чем Do во .к и.t tte тных устройствах. 1 ил.

Изобретение относит).я к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах числового программного управления станками при посгроении интерполяторов с оценочной функцией.

Цель изобретения — обеспечение стабилизации скорости подачи при любой траектории перемещения независимо от числа координат и повышение быстродействия.

На чертеже приведена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит генератор 1 импульсов, первый и второй триггеры

2 и 3, первый элемент ИЛИ 4, вторую группу триггеров 5, 6 и 7, второй элемент ИЛИ 8, делитель 9 на три, третий триггер 10, элемент И 11, делитель 12 два на три, третий элемент ИЛИ 13, элементы 14 и 15 задержки, первую группу триггеров 16, 17 и 18. S-входы триггеров 16, !7 и 18 являются входами устройства и подключаются к выходам интерполятора по осям Х, Y, Z соответственно.

Выход элемента HJIH 4 является вьгходом устройства. Частота генератора

1 делится на триггере 2 на два и с прямого выхода триггера 2 через элемент ИЛИ 4 поступает на выход устройства. Если триггер 3 установлен

no S-входу, то частота f, /2 является единственной выходной частотой устройства. Если же триггер 3 брасывается по К-входу, то очередной сигнал установки триггера 3, по-.тупающий с инверсного выхода триггера

2, добавляет к импульсам частоты

f /2 один импульс, увеличивая ...bt; r ную частоту устройства (чем зяе сбрасывается триггер 3, тем:.)ль))ее возрастает ьыходная частота устройства).

Устройство работает следующим образом.

В режиме трехкоординатной интерполяции на входы устройства поступан>т сигналы f„, f>, Г, соответствующие выходам по осям интерполятора. На группе триггеров 16, 17 и 18 производится выделение двух меньших частот, причем минимальная частота выделяется на двух триггера::. Например, если 1„= м. кг (fw, 1„Г.,), f = MHH (г„, f„, г )

I триггере 16 выделяется f синхронно с f., на триггере 17 — f> синхронно с F, и на триггере 18 — f„ синхрон3 2 но с г„(задержками на переключение я) триггеров прен)-брегаем) . Выходные сигналы триггеров 16, 17 и 18 собираются на элементе ИЛИ 13 и через элемент 14 задержки поступают на первый вход элемента И 11, а через

>лемент 15 задержки — íà R-вход триггера 10. Таким образом, на указанных входах элементов 10 и 11 дей-. ствуют сумма сигналов (f, +2f ), где и Г, ) f — средняя и меньшая из трех входных частот.

На группе из триггеров 5, 6 и 7 выделяется Г,„„„, причем на каждом из триггеров — синхронно с соответствующей входной частотой. Выходные сигналы триггеров 5, 6 и 7 собираЛ ) ют я на элементе ИЛИ 8, с выхода которого частота 3 й„„„ поступает иа делитель 9 с коэффициентом деления 3. Таким образом, на S-вход григгера 10 поступают сигналы с частотой f „„„. Каждый такой сигнал устанавливает триггер 10 в "1" инверсный вь)ход триггера 10 закрывает по второму входу элемент И 11. Поэтому

13306

Я+к*, +к к т 1 К

К, = f,/f„.„, г мнн макс у 30

К = f / где Е„„„, й,, Е „, — максимальная, средняя (т.е. вторая по величине) и макси- 35 мальная из частот по осям ккк к г °

Коэффициент нестабильности контур 40 ной скорости одноименный импульс, соответствующий 1„„„ и поступающий с вьжода элемента ИЛИ 13, благодаря задержке на элементе 14 через элемент И 11 не проходит. Таким образом, группа элементов 10, 11 и 15 работает как вычитатель и на выходе элемента

И 11 образуется частота (Г +2Г섄—

-1„„н = f, +Е,„„н ). Эта частота по- ступает на делитель 12 с коэффициен- 10 том давления 2/3 (два из трех) и далее на R-вход триггера 3. Синхронхо с частотой переключения инверсного выхода триггера 2 импульсы этой частоты выделяются на прямом выходе 15 триггера 3 и через элемент ИЛИ 4 подаются на выход устройства. В результате образуется тактовая частота и, оказывающая стабилизирующее действие на величину контурной ско- 20 рости.

В интерполяторе с оценочной функцией контурная скорость в выражении через частоту определяется соотношением

06 4 ся со знаком (w) так как если на входе интерполятора действует скорректированная (неизменная) частота

f то и на его выходах получаются измененные частоты f f f

МакС к С 1 МбН °

Скорректированное значение контурной частоты имеет вид

f к макс

= t „, fi+ê*, +ê,, fã мОкс 1+(1-/ )К +(1-)К

Подставив выражение f в выраб макс жение для „, получим r 1+(1 f3)K +(1 Р)К

Коэффициент нестабильности скорости подачи М при этом имеет нс вид

% г б fê 1+К +K

Е 1+ (1-13) К + (1- P) К

4.к,+к,*

1+(1-р) (К, +к,)

Если К =К =0 (движение происхог дит вдоль одной из осей координат), „с(0 0)=l т.е. скорость подачи равна заданной.

При отсутствии стабилизации наибольшее отклонение скорости происходит при К,=Кг=l. При работе схемы стабилизации в этом случае

13/3-2) °

Ci+K, к,*

1+К, +К, кк т

° я +к*, 4 1+(1-Р) (К, +К,) достигает минимума при К,= К =1 и равен -Гз/3 = 0,577.

При работе схемы стабилизации на входе интерполятора действует частоб та и, равная где P — - коэффициент, меньший 1.

Скорректированная тактовая частота f равна сумме исходной тактовой частоты и некоторой части суммы часи тот (f, +f„„„ ). Здесь частоты берутДопустим, что значение равно 1, Гз» „з-Д тогда — — — = 1. Отсюда п =

З-2 1 2

= 0,63397. Так как такое значение Р сложно реализовать технически, в качестве величины для (3 выбирают ближайшее к этому числу значение, т.е. P = 2/3. Поэтому коэффициент деления делителя 12 равен 2/3=0,6666.

После определения величины уточним выражение для

1330606

У+к,,+к!

Г+к1+к *, 1+71-0,666) (К, +К,) 1+0, 334 (К +К )

Для нахождения наибольшего и наик меньшего значений „, необходимо найти область определения функции

% f% ъ fiъ(>0

Очевидно, Разделив все члены этого неравенства на f получим 1 > К„ К, О. макс °

Для определения предельных отклонений о необходимо определить экстреОнс мальное значение функции двух переменных (от К, и К ) „, и значения функции на границах ее области onpef5 деления.

Приравняв нулю частные производные по К < и К от |s получим коорФ динаты ее экстремального значения, а затем и само экстремальное (в дан20 ном случае минимальное) значение. а „", -- — — = О д К, = О

ЭК

Откуда К,=К = 1- P

1 ,= 0,9045 z(-р 1

При К,=1, К =1 г+ т1

У „ñ, 1 jQ, 334 (1+1) 35

1,038.

Таким образом, колебания контурной скорости составляют (-9,62+3,8)X, т.е. снижаются до допустимых пределов. 40

В режиме двухкоординатной интерполяции на входах устройства действуют две частоты из трех, поэтому иэ трех триггеров 16, 17 и 18 работает только один. На выходе работающего триггера 45 выделяется меньшая из двух действующих входных частот. Группа иэ триггеров 5, 6 и 7 не работает, поэтому не работают элементы 8 и 9. Выходная частота одного иэ триггеров группы

16, 17 и 18 через элемент ИЛИ 13, элемент 14 задержки, элемент И 11, который открыт по второму входу, так как триггер 10 сброшен по входу R через элемент 15 задержки, поступает на делитель 12. Две трети сигналов этой частоты проходят на R-axop, триггера 3, с помощью которого изменяется выходная частота f, устройства.

В этом режиме при отсутствии стабилизации коэффициент нестабильности контурной скорости, как известно, описывается выражением

41+К

1+К

О нс

f нс мнн / мак к к мак И большая и меньшая иэ двух действующих частот по осям.

При движении по двум координатам

f„„„= О, a f,= f„„-f Тогда

К =О, К, =К, следовательно,, к -!\+к нс 1+0,334К при К =1 и К =0

z г

I к

Формула изобретения

Устройство для стабилизации скорости подачи в станках с программным управлением, содержащее последовательно соединенные генератор импульсов, первый триггер и первый элемент

ИЛИ, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что с целью обеспечения стабилизации

В первом случае минимум нс равный 0,707, достигается при К=1, во втором минимум равен 0,948 и достигается при К=0,334, при К=1 значение "„ составляет 1,06. Таким об- разом, при двухкоординатной обработке колебания контурной скорости составляет (-5,2 — +6)X.

В режиме однокоординатной обработки на входах устройства действует лишь одна частота, поэтому ни один из входных триггеров 16, 17 и 18 не переключается. Иэ всех элементов устройства работают генератор 1, триггер 2 и элемент ИЛИ 4. На выход устройства подается частота Е =f /2.

Устройство не требует увеличения тактовой частоты и не требует анализа количества координат перемещения по контуру. Стабилизация осуществляется единообразно, независимо от числа координат. В результате появляется возможность стабилизировать скорость подачи при любой траек-. тории перемещения как в З-мерном, так и в 2-мерном пространстве.

Составитель A.Èñïðàâíèêîâà

Техред М.Ходанич Корректор А.Обручар

Редактор N.Äûëûí

Тираж 863 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 3580/49

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

7 13 скорости подачи при любой траектории перемещения независимо от числа координат и повышения быстродействия, в него введены второй и третий триггеры, первая и втбрая группы триггеров, пбследовательно соединенные второй элемент ИЛИ и делитель на три, последовательно соединенные третий элемент ИЛИ, первый и второй элементы задержки, а также последовательно соединенные элемент И и делитель два на три, второй триггер соединен

Я-входом с инверсным выходом первого триггера, а выходом — с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с прямым выходом первого триггера, S-вход первого и R-вход второго триггеров первой группы соединены с первым входом устройства, S-вход второго и R-вход третьего триггеров первой группы соединены с вторым входом устройства, S-вход третьего и R-вход первого триггеров первой группы соединены с третьим входом устройства, S-вход первого и R-вход второго триггеров

Зобов второй группы соединены с выходом перногс триггера первой группы, S-вход второго и К-вход третьего триггера второй группы соединены с .) выходом второго триггера первой группы, S-вход третьего и К-вход первого триггеров второй группы соединены с выходом третьего триггера первой группы, выход делителя на три подключен к S-входу третьего триггера, К-вход которого соединен с выходом второго элемента задержки, инверсный выход третьего триггера подключен к первому входу элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого элемента задержки, выход делителя два на три подключен к R-входу второго триггера, входы второго элемента ИЛИ соединены с прямыми выходами триггеров второй группы, входы третьего элемента ИЛИ подключе-. ны к прямым выходам триггеров первой группы, вход первого триггера р5 соединен с выходом генератора импульсов, выход первого элемента ИЛИ является выходом устройства.