Цифровое программное устройство для управления подвижными узлами станка

 

0 П И С А Н И Е 332648

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Ресоублий

К ПАТЕНТУ

Зависимый от патента №вЂ”

Заявлено 30.1.1969 (№ 1307094/18-24) М. Кл. G 061 9/00

G 05b 19/16

G 05Ь 19/28

Приоритет 02.11.1968, № 1635/68, 111вейцария

Номитет оо делов изобретений и открытиЯ лри Совете Министров

СССР

УДК 681 3(088 8) Опубликовано 14Л11.1972. Бюллетень № 10

Дата опубликования описания 17.IV.1972

Автор изобретения

Иностранец

Клаус Корбах (Федеративная Республика Германии) Иностранная фирма

«Георг Фишер АГ» (Швейцария) Заявитель

ЦИФРОВОЕ ПРОГРАММНОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПОДВИЖНЫМИ УЗЛАМИ СТАНКА

Изобретение относится к области цифрового программного управления передвижением подвижных узлов металлообрабатывающих станков, а именно для управления передвижением инструмента по программе, записанной в виде чисел, накопленной на носителе данных.

В известных цифровых программах управления движением инструмента или изделия положение и скорость подачи двух подвижных рабочих узлов, расположенных под прямым углом друг к другу регулируются при помощи у|правляющего прибора и двух сервомеханизмов. Если требуемое направление движения не совпадает с направлением смещения одного из двух подвижных элементов, то управляющий прибор должен последовательно согласовывать по времени сигналы смещения для сервомеханизмов. Такого рода управляющие устройства требуют больших затр ат.

Кроме того, известны цифровые программные устройства, при использовании которых один из двух подвижных узлов в процессе программирования смещается с примерно постоянной скоростью подачи, а движение другого подвижного узла регулируется в зависимости от позиции первого узла управляющим устройством с помощью носителя данных через сервомеханизм.

Такого рода программные устройства, хотя и требуют меньших затрат, однако при дви5 жении в направлении, несовпадающим с одним из двух предпочтительных направлений (в токарных станках параллельно и перпендикулярно оси вращения) программа увеличивается настолько, что вместо одной перфо10 ленты, в качестве носителя данных требуется применение магнитной ленты.

Целью изобретения является создание такого программного устройства, которое не имело |бы указанных недостатков, а его конструк15 ция была бы относительно проста, а носитель мог бы быть запрограммирован так же, как в известных программных установках с линейным интерполятором и двумя сервомеханизмами. Для достижения этой цели предло20 женное цифровое программное устройство содержит три делителя частоты, переключатель и датчик импульсов, механически жестко связанный с продольными салазками и через шестеренку с зубчатой рейкой станины. Электри25 ческий выход датчика импульсов подключен через;переключатель ко входам делителей частоты, выходы которых подсоединены к другим входам логического элемента. Выход ло332648 гического элемента соединен со входом шагового двигателя поперечного суппорта.

На фиг. 1 схематически изображены два подвижных элемента токарного станка и устройство управления ими; на фиг. 2 — пример перемещения токарного инструмента, управляемого по программе; на фиг. 3 — часть примерной кривой траектории движения инструмента, изображенного на фиг. 1; на фиг. 4 — кривая перемещения инструмента, показанного на фиг. 1, па участке пути от А к В при х=0; на фиг, 5 — кривая перемещения инструмента, показанного на фиг. 1, на участке пути от А к В при х)0; на фиг. 6 — кривая перемещения инструмента, в устройстве изображенном на фиг. 1, на участке от А к В при х(0; на фиг, 7— кривая перемещения инструмента в устройстве, изображенном на фиг. 1, на участке пути от А к В при х=О; на фиг. 8 — кривая перемещения инструмента в устройстве, изображенном на фиг. 1, при цифровых показаниях х=+3, z=+13, f=0,231; на фиг. 9 — кривая перемещения инструмента в устройстве, изображенном на фиг. 1, при цифровых показаниях х = — 2, z=+5, j=0,4; на фиг. 10 кривая перемещения инструмента в устройстве, изображенном на фиг. 1, при цифровых показаниях х=+6, г=О, f=+6.

На фиг. 1 схематически изображены элементы управления, требующиеся для описания работы программного устройства, а также некоторые узлы и детали управляемого токарного станка.

На носителе данных 1, например, перфоленте, записана, кроме информации о включениях, переработка которых для упрощения не изображена, информация о требуемой траектории перемещения. Поступающая со считывателя 2 информация о траектории движения накапливается в промежуточном накопителе 8 (элемента памяти) и IIpH выборке информации поступает в счетчики 4 и 5 накопитель б цифр. Полученное в накопителе 6 число при выборке приплюсовывается к имеющемуся в счетчике 7, который как и,счетчики 4 и- 5 связан с логическим элементом 8 программного управления.

На фиг. 1 изображены также часть станины 9 станка с направляющими 10 и П и движущиеся по ним продольные салазки (каретка) 12 с направляющими 18 и 14 для поперечного суппорта 15, на котором закреплен токарный инструмент 16. Угол между направлением перемещения продольных салазок 12 и направлением перемещения суппорта 15 составляет 59,05 . Тангенс этого угла составляет отношение двух целых чисел (5/3). Во время работы по программе салазки 12 приводятся обычным приводом подачи через ходовой винт 17 с примерно равной скоростью.

В качестве сервомеханизма суппорта 15 применяется шаговый электродвигатель 18 с винтом 19, который перемещает суппорт непосредственно или через сер восистему, не изображенную на чертеже. Вместо этого здесь могут быть применены обычные сервоприводы, используемые в качестве органов пе5 ремещения в металлообрабатывающих станках с цифровым программным управлением.

Датчик импульсов 10, расположенный на салазках 12, шестерня 21 привода которых взаимодействует с зубчатой рейкой 22, за10 крепленной на станине 9, обеспечивает перемещение каретки 12, относительно станины.

Импульсы, выдаваемые датчиком импульсов

20, попадают через переключатель 28 в один из трех делителей частоты 24 26, выходной

15 импульс которых поступает в логический элемент 8.

На фиг. 3 изображена часть кривой траектории движения инструмента 16.

Эта кривая программируется отдельными

20 комплексами. Каждый комплекс содержит отрезок прямой внутри контура траектории пути. Информация о движении на каждом отрезке прямой содержит величину z обозначающую расстояние между начальной и конечной точками отрезка прямой в направлении z величину х в качестве расстояния между начальной и конечной точками в направлении х и шаг f — — . Если это частное

30 больше х, то следует программировать f õ. х и г преимущественно программируются с величиной 0,01 лм.

Если достигается конец предыдущего комплекса, то из промежуточного накопителя 8 в счетчик 4 поступает число z, в счетчик 5 число х и в накопитель б и счетчик 7 поступает число f, относящееся к отрезку пути, по которому должны переместиться подвижные эле-менты станка.

40 Так как каретка 12 в процессе запрограммированной работы всегда перемещается в направлении z, то датчик импульсов подает импульсы в переключатель 28, которые поступают через делитель частоты 25 в логический

45 элемент с соотношением 1:5. Если количество импульсов, подаваемых датчиком 20, составляет, например, 500 импульсоы/мл, то делитель частоты выдает один импульс на при50 ращение пути Лг=0,01 мл. Каждый импульс

Лг вызывает уменьшение показаний счетчика

4 на «1» и через логический элемент 8 — приплюсовывание к показанию счетчика 7. числа f, накопленного в элементе памяти б.

Когда показание счетчика 7 достигает чис- ла, равного или большего единицы, то сервопривод электродвигателя 18 получает импульс на перемещение поперечного суппорта 15 в направлении его движения х на расстояние

0,01

60 мм или в направлении х на 0,01 мм.

sin 59 05

Одновременно показания счетчика 5 и 7 уменьшаются на «1». Для компенсации смещения токарного инструмента 16 в направле65 нии z на величину 0,06 мм, обусловленного

332648 положением суппорта 15 под углом к продольной оси станка во время каждого прохода резца Лх=0,01 мм, переключатель 28 при кажчом вттезании Лх в положительном направлении, переключается на делитель частоты 24 с соотнотцением 1: 3. Вьтхочной импульс этого делителя частоты почключает пеоеключятель к делителю 25 или в случае, если показания счетчика все еще больцте или равны

1,000, допускает дальнейшее движение резца на Лх.

При движении Лх резца в oTDTTTTàòåëbTToì направлении смещения (— хт по перечного сулпорта для компенсации одновременного oìåщения инструмента в положите.чьном z наппавлении, обуславливяемом положением г ипоптя под угчом к ппочольной оси стантина, переклточате, ь 28 печеключаетгя ня делитель частоты 25 с соотношением 1:2. Выходной импульг делителя частоты 26 петтекчточяет пеоеключатель 28 на делитечь чагтоты 25 и в да.чьнейтттем оказывает то >тле влття тие, ч-о тт вьтхо тной TI TITvJIb(, елителя тастоты 25.

Оконтантче т<омпчекгя .чогтигяетгя тогчя. когча показания г тет тиков 4 и 5 оявт тт «О», а перет<лнъчятель 2Ë тто тклточетт ття л лттте частоты 25. Когчя счетчик 4 пот<я зт,твяет

«нуль», а счетчттт 5 показывает чттгчо, не пивное нулто, то чвижеттттг Лх резянття,чопугкяетгя толт.т о, егли локазячия г тетчттт я 7 iIe«T.тпе. чем 1.000.

На фиг. 3 изображен идеяльттьтй ппонсгг переметцення токярттого иттгттту тетття 15;тля

ВГЕХ ТРЕХ ПаЗЛт ЧНЬ|Х TTBTTPBBËÅTTTTTI PTT>Ê ттттЯ.

При этом рагстояттие межчу рагтттями гоответствует величитте гментеттття, р явттотт

0,002 мм.

Путевая скорость токарного ттттгтттуметття задается cKopocTbfo по,тачи кяттетки 12 в !тяправлеттии z и угча наклона кромок тряскто6 рии. Эта скорость может поддерживаться, например, постоянной путем предварительного выбора подачи на один комплекс при помощи вспомогательного действия программного уп5 равления.

При большой скорости считывания считывателя имеется возможность путем соответствующего разделения прямой на мелкие отрезки, производить обработку искривленных кон10 туров.

Применяя средства для изменения угла между направлением подачи каретки 12 и поперечного суппорта 15, например пои программированном повороте наппавляюших 18, 14 имеется возможность сметт .ать инстоутент

15 IIOIT обработке детали 27 в любом направлении.

Предмет изобретения

20 Цифровое программное устоойство для vTTравления подвижными узлами станка, голеттжащее носитель данных, считыватель инфоомации, подключенный через пттомежуточньтйт накопитель к счетчикам, соечиненньтм с логическим элементом, шаговый электрочвигатель поперечного суппорта и продольные салазки с направляющими и зубчатой оейкой, отлггчпюлгееся. тем, что, с пелью упрощения программного устройства и составления пвограм тьт для него, оно сочержпт тртт де..тителя, частоты, переключатель и датчттк импульсов, механическтт жестко связанный с продочьттьтми салазками и чеоез тттестеренкi г ".váöàòoé рейкой станины, причем эчектрическии выход

35 датчика ттмпульсов почкчючен чегтез пепеклюЧатЕЛЬ КО ВХОДаМ ЧЕЛИтЕЛЕй ЧагтОтЬт, ВЫХО IbI которых подсоединены к чругим входам логического элемента, выход логического элемента гоединен со входом тпагового двигателя по4О перечного суппорта.

332648

Фиг а

Фиг 9

Фиг 10

Составтиель А. Плащин

Техред Т. Ускова

Редактор В. Левятов

Корректор Т. Китаева

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 950/16 Изд. № 383 Тираж 448 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5