Система числового программногоуправления "tpacca-кп

 

Союз Соеетскик

Сец иалистическик

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВФЩИТИЛЬСТВУ е(61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 02.01.79 (2!) 2706313/18-24(51)М. Кл.з

G 05 8 19/403 с присоединением заявки Нов

Государственныя комитет

СССР по дмаи нзобретений н открытая (23) Приоритет—

Опубликовано 15.0381, бюллетень Н9 10 (53) УДК 621-503. 55 (088.8) Дата опубликования описания 15.03,81 (72) Авторы изобретения

В.И.Нижанковский, A.Ñ.Êàëàøíèêoâ, А.Н.Бердников, В.В.Губанов, P.Ô.Èñìàrèëoâ и П.Т.Мизерный (7! ) Заявитель (54) СИСТЕМА ЧИСЛОВОГО ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ

"ТРАССА — КП"

Изобретение относится к автомати-. зации монтажно-сборочных работ в производстве радиоаппаратуры на специальном технологическом оборудовании (СТО) с шаговым приводом с числовым программным управлением (ЧПУ) и может быть использовано в радиопромышленности производства средств связи для монтажа объемных проводников на платы с навесными радиоэлементами в условиях серийного производства..

Известно вычислительное устройство для систем программного управления двухкоординатнымк перемещениями, содержащее генератор тактовых импуль- 15 сов, блок ввода программы с трансмиттером,линейный реверсивный интерполятор с реверсивным двоично-десятичным счетчиком, декадные переключатели, схемы совпадения, триггер 29 переключения каналов, блок индикации и блок питания; а также задатчик скорости и узел стабилизации скорости перемещения координатного стола относительно сварочного электрода, 2з узел работы и отвода координатного стола (1) .

Недостатки этого устройства состоят в необходимости задания контурной .скорости на каждом участке отрабаты- 3р ваемой программы, сложности oeiecпечения постоянства заданной контурной скорости и аппаратной сложности линейного реверсивного ннтерполятора. Кроме того, устройство имеет ограниченное применение, так как не обеспечивает автоматически остановку после отработки заданного участка в момент перехода к обработке следующего участка.

Известна также система числового программного управления металлорежущими станками "Контур 2ПТ-71", со.-„ держащая блок задания скорости, выходом соединенный со входами интег- раторов, устройство ввода программы, выход которого подключен ко входу устройства памяти, первым выходом соединенного с блоком технологических команд, и по каждой координате управления последовательно соединенные блок управления, шаговый привод, датчик положения и блок сравнения, выход которого соединен с управляющим входом блока управления $2) .

Однако эта система ЧПУ обладает существенными недостатками, так как необходимо программировать скорость подачи на каждом участке отрабатываемой программы, т.е. вводить.813371 в программу код номера генератора блока задания скорости и код коэффициента деления частоты выбранного генератора с целью обеспечения одной из 32 скоростей подачи. Сложность поддержания равномерности и постоянства скорости подачи рабочего органа по ведущей координате, обусловленная наличием многочисленных счетчиков — делителей, триггеров,осуществ- ляющих память, схем введения различных коэффициентов, потенциально-импульсных элементов задержки и др.Аппаратурная сложность линейного интегратора, собранного на двоична-десятичных умножнтелях,содержащего блоки определения декад, декадные счетчики и потенциально-импульсные эле менты памяти отбора, а также большое количество структурных единиц системы значительно усложняет систему ЧПУ и понижает в свою очередь надежность работы СТО.

Цель изобретения — упрощение и повышение надежности системы ЧПУ.

Поставленная цель достигается тем, что в систему введены последовательно соединенные общие блок сравнения, коммутатор и сумматор и по каждой координате управления — делитель частоты, выход которого подключен ко второму входу блока управления, информационный вход — к выходу интегратора, а управляющий вход— к выходу общего сумматора, первые и вторые входы общих блока сравнения и коммутатора соединены со вторым и третьим выходами устройства памяти соответственно.

На фиг.1 изображена схема системы ЧПУ;, на, фиг.2 — схема делителя частоты, на фиг.3 - временная диаграмма работы делителя частоты„ на фиг.4 — схема общего блока сравнения, на фиг.5 †.схема коммутатора, на

Фиг. 6 — схема сумматора/ на фиг.7 и 8 - алгоритм работы системы ЧПУ

СТ0; на фиг. 9 — траектория перемещения рабочего органа СТО.

Система ЧПУ СТО включает устройство 1 ввода программы, содержащее программоноситель 2, блок 3 ввода, пульт 4 управления с блоком 5 цифровой индикации и выносной пульт 6 управления, устройство 7 памяти, содержащее регистры 8 и 9 рабочей памяти, блок 10 задания скорости, пр (образователи 11 двоична-десятичных кодов, интеграторы 12 по каждой координате, общие блок 13 сравнения, коммутатор 14 и сумматор 15, делители 16 частоты импульсов унитарных кодов интеграторов 12, блоки 17 управления перемещений по осям х и у, приводы 18 перемещения рабочего органа 19 с шаговым электродвигателем, блок 20 технологических команд, ис полнительные элементы 21 СТО, вычитающие 22 и реверсивные 23 двоична2S

ЗО

$0

И десятичные счетчики, блоки питания (на фиг. не показаны а также фотоэлектрические импульсные датчики 24 обратной связи, установленные на валах шаговых электродвигателей приводов 18, и контактирующие с рабочим органом 19 датчики 25 исходного положения: и датчики 26 положения абсолютного начала координат, установ-( ленные на станине СТ0 на пути пере- мещения рабочего органа 19Г Делитель

16 импульсов унитарного кода интегратора 12 содержит (фиг.2) счетчикделительчастоты входных импульсов, включающий и ступеней 27 деления, причем выход m-ной ступени 27 подключен к первому входу .m+1-ой ступени 27 деления. Вторые информационные входы каждой ступени 27 подключены к соответствующим первым входам делителя 16 частоты. Третий установочный вход каждой .ступени 27 подключен к выходу и-ой ступени 27, а первый счетный вход первой ступени 27 и выход последней ступени 27 подключены ко второму входу и к выходу делителя 16 частоты соответственно.При этом каждая ступень 27 счетчика-делителя 16 частоты включает триггер 28> два двухвходных элемента И-HE 29 и двухвходной элемент И 30.

Блок 13 сравнения содержит (фиг.4) и блоков 31 равнозначности и и-входной элемент И-HE 32, причем первый и второй входы каждого блока 31 равнозначности подключены к соответствующим входам блока 13 сравнения, третий вход m-ого блока 31 подключен к первому выходу m-1-ого блока 31 равнозначности, вторые выходы блоков 31

Подключены к входам элемента И-НЕ 32, выход которого подключен к выходу блока 13 сравнения. К третьему входу последнего и блока 31 равнозначности постоянно подключена логическая "1".

При этом каждый блок 31 равнозначности, кроме первого, содержит два элемента НЕ 33, три элемента И-НЕ 34 и элемент И-HE 35.

Коммутатор 14 содержит (фиг.5) элемент НЕ 36 и и блоков 37 переключений; причем первый и второй входы каждого блока 37 подключены к соответствующим входам коммутатора 14, третий вход - непосредственно, а четвертый вход - через элемент НЕ

36 - к третьему входу коммутатора 14, Выход каждого блока 37 переключения подключен к соответствующим выходам коммутатора 14. При этом каждый блок

37 переключений включает три элемента И-НЕ 38.

Сумматор 15 содержит (фиг.6) элемент НЕ 39 и и-1 блоков 40 сложения, причем вход элемента HE 39 и первый вход каждопо блока 40 подключены к саответству цим входам сумматора 15.

Первый выход m-ого блока 40 соедннеь со вторым входом m%1-ого блока 40

813371

Х вЂ” и о Х

9 = — ) (1)

OV

9 сложения, а второй вход первого блока 40 подключен к входу элемента

НЕ 39, выход которого и вторые выходы блока 40 подключены к соответствующим выходам сумматора 15. При этом каждый блок 40 сложения включает по два элемента HE 41 и по три двухвходных элемента И-НЕ 42.

Предлагаемая система ЧПУ предназначена для задания перемещений рабочему органу 19 СТО (координатному столу, на котором закреплена монтажная плата) относительно головки сварочного автомата СТО. Траектория движения рабочего органа 19 — прямой отрезок, соединяющий две контактные токопроводящие площадки монтажной И платы. Координаты контактных площадок различных плат заранее предопределены. В отличие от известных систем, величины координатных перемещений рабочего органа по осям Х и у 20 задают в каждом кадре программы не числом импульсов, определяемых в соответствии с ценой импульса, а числом шагов координатной прямоугольной сетки. В предлагаемой системе

ЧПУ СТО программа работы записывается на программоносителе 2 двоичнодесятичным кодом в виде отдельных кадров. В кадре программы величины координатных перемещений задают числом шагов координатной сетки, определяемых в соответствии с размером шага координатной сетки по формулам: где xo ye величины координатных перемещений рабочего органа

19 по осям х и у соответственно, выраженные числом 40 шагов координатной сетки; х,у — величины координатных перемещений рабочего органа

19 по осям х и у соответственно, мм; 45 — шаг прямоугольной координатной сетки, мм.

Блок 3 осуществляет последовательное считывание с программоиосителя 2 каждого кадра программы кодированной информации о перемещениях рабочего органа 19, усиливает и формирует фотоскгналы, считанные фотосчитывателем, и направляет их в соответствующие запоминающие элементы регистров 8 рабочей памяти "Перемещение по оси x" и "Перемещение по оси у ", проверяет правильность составления и правильность считывания кадра, КоВтролирует правильность ввода информации. С выхода регистров 8 информа- Щ ции в двоична-десятичном коде поступает непосредственно на информационные входы вычитающих счетчиков 22.

В счетчиках 22 производится запись информации о перемещениях рабочего органа 19 по соответствующим координатным осям. Одновременно с выходов регистров 8 информация о координатных перемещениях поступает в преобразователи 11. Преобразованная информация в двоичном коде поступает на соответствующие интеграторы 12. На другой вход каждого интегратора 12 поступают импульсы от одного и того же генератора рабочих подач блока 10.

Интегратор 12 преобразует соответствующую кодированную информацию, выраженную числом шагов координатной сетки в двоичном коде, в распределенную по времени последовательность командных импульсов. При этом частота их следования (по каждой координате) пропорциональна величинам перемещений по соответствующим координатным осям.

Преобразованная информация с выхода преобразователей 11 кода также поступает на первый и второй входы блока 13. Блок 13 сравниэает информацию, поступившую на первый вход, с информацией, поступившей на второй вход, следующим образом (фиг.4). На первый и второй входы каждого блока

31 равнозначности подаются логические "0" или."1" в соответствии со значениями двоичных чисел, выражающих перемещение рабочего органа 19 по. осям х и у числом шагов координатной сетки. Сравнение чисел осуществляется поразрядно, начиная со старшего и-го разряда Если х ; — 1 и у„ = О, то с выхода элемента И-НЕ 35 и-ого блока 31 равнозначности на вход элемента И-НЕ 32 поступает логический ,"0". В этом случае на выходе блока

13 появляется логическая "1 . В противном случае, при хп, у„4, с выхода элемента И-НЕ 35 и-ого блока

31 равнозначности на вход элемента

И-НЕ 32 и на третий вход и-1-ого блока 31 равнозначности поступает логическая "1". B и-1-ом блоке 31 равнозначности сравнивается и-1-ый разряд двоичных чисел таким же образом. Аналогично сравниваются последующие разряды двоичных чисел В результате на выходе блока 13 при большем числе шагов перемещения по оси х появляется логическая "1", а в противном случае — логический "0".

Преобразованная информация о перемещениях органа 19 с выхода преобразователей 11 поступает на первый и второй -входы коммутатора 14, на выходе которого образуется информация о перемещении по.приоритетной координате следующим образом (фиг.5).

На первый и второй входы блока 37 подаются логические "0" или "1" в соответствии со значениями двоичных чисел, выражающих перемещение по осям х и у числом шагов координатной сетки, а на третий и четвертый

l входы каждого блока 37 подаются ло813371 гические "0" или "1" с выхода блока 13 в зависимости от величин переме- щений рабочего органа 19 по осям х и у. Если число шагов перемещений по оси х больше числа шагов перемещений по оси у, т.е. если х у, то с выхода блока 13 на третий вход каждого блока 37 поступает логическая "1", а на четвертый вход логический "0". В этом случае на выходе коммутатора 14 записывается число в двоичном коде, соответствующее перемещению рабочего органа 19 по оси х. В противном случае, т.е. если х у, то с выхода блока 13 на третий вход каждого блока 37 поступает ло.— гический "0", а на четвертый вход логическая "1". В этом случае на выходе коммутатора 14 записывается число в двоичном коде, соответствующее перемещению рабочего органа 19 по оси у . Таким образом, на выходе коммутатора 14 всегда образуется информация о перемещении рабочего органа 19 по приоритетной координате.

С выхода коммутатора 14 информация кода приоритетной координаты поступает на вход сумматора 15, который прибавляет к двоичному коду и разрядное двоичное число TTT...TT следующим образом (фиг.6). К каждому разряду прибавляют единицу и единицу переноса, если она возникает при прибавлении единицы к младшему разряду. Это обеспечивается для первого разряда элементом HE 39, а для следующих разрядов — блоками 40 сложений.

С выхода сумматора 15 информация, выраженная числом шагов координатной сетки наибольшего координатного перемещения, уменьшенная на единицу в двоичном коде, поступает на первые информационные входы делителя 16 частоты, на вторые управляющие входы которых поступают от соответствующих интеграторов 12, распределенные по времени последовательности командных импульсов, частота которых пропорциональна величинам перемещений по соответствующим координатным осям. Делитель 16 делит частоту командных импульсов, поступающих с интеграторов 12 на число, которое подано с выхода сумматора 15 следующим образом (фиг.2). Элемент И 30 каждой ступени 27 деления обеспечивает подсчет входных импульсов в обратном порядке. Когда очередной входной командный импульс на втором входе делителя 16 должен перевести его из

d0

65 выходной импульс с последней ступени

27 деления поступает на третий вход каждой ступени 27 деления и вновь устанавливает делитель 16 в состояние, соответствующее информации, поступающей на первые входы делителя

16 частоты. При этом коэффициент десостояния 000...0 в состояние TTT...TT ления составляет значение, которое на единицу больше числа, поступающего на первые входы делителя 16.Триггер 28 каждой ступени 27 деления обеспечивает деление частоты командных импульсов на два, а элементы

И-НЕ 29 обеспечивают запись в делитель 16 информации, поступающей на его первые входы. В результате многократного деления частоты импульсов, поступающих с выхода интегратора 12, которые распределены по времени неравномерно, на выходе делителя 16 неравномерность частоты импульсов ничтожно мала и не обнаруживается при перемещениях рабочего органа 19.

На фиг.3 приведены временны диаграммы работы делителя 16. На диаграмме а показаны входные импульсы, поступающие с выхода интегратора 12. Частота импульсов условно показана равномерной. На диаграммах б,в,...к в качестве примера показаны импульсы, выделенные на выходе делителя 16 при подаче логической "1" на первые входы делителя 16 соответствующим значимым разрядом чисел 1,2,3...,9 в

l двоичном коде соответственно.

В результате деления частоты командных импульсов с выхода делителя

16 частоты по приоритетной координате на вход соответствующего блока 17 управления приводом перемещения рабочего органа 19 поступают импульсы унитарного кода, частота которых рав-. на частоте приемистости шагового электродвигателя, не зависящая от величины перемещения.по приоритетной координате. A в результате деления частоты командных импульсов с входа делителя 16 по другой координате на вход блока 17 перемещения рабочего органа 19 поступают импульсы, частота которых меньше частоты приемистости шагового электродвигателя во столько раз, во сколько величина перемещения по ведущей координате больше величины перемещения по ведомой координате, т.е. пропорциональна тангенсу угла наклона отрабатываемого отрезка прямой к приоритетной координате. Таким образом, на вход блоков 17 поступают равномерно распределенные по времени командные импульсы, частоты которых связаны соотношением:

Р Х Х

Х уО у

М где f,f — частота импульсов соответствующих унитарных кодов, Гц.

Причем, частота импульсов унитарного кода по приоритетной координате равна частоте приемистости привода, т.е. если x)y, то f„= Го и f> с fo (3) если хну, то f < f и f f, (4) 813371

10 где f+ - частота приемистости привода, Гц.

Блок 17 осуществляет формирование и усиление управляющих сигналов, предназначенных для исполнительных m-фазных шаговых электродвигателей, рабо- 5 тающих по 2m-тактной системе коммутации фаз. Управляющие сигналы с выхода блока 17 поступают на приводы

18. Вращение вала шагового электродвигателя посредством передаточного Я механизма (планетарного редуктора) и шариковой винтовой передачи преобразуется в поступательное перемещение рабочего органа 19 по каждой координатной оси.

После перемещения рабочего органа

19 по одной из координатных осей на величину, равную одному шагу координатной сетки, - с выхода датчика 24 на счетный вход соответствующего счетчика 22 поступает импульс, кото- 20 рый уменьшает записанную в нем ранее информацию на единицу. При отработке рабочим органом 19 заданного перемещения счетчик 22 обнуляется. Одно-: временно с этим с выхода счетчика 22 на блок 17 поступает сигнал, запрещающий вход импульсов унитарного кода с выхода делителя 1б. Таким образом, обеспечивается приход рабочего органа 19 в заданную тоЧку без ошиб- у ки с точностью шага квантования,т.е. величины перемещения, соответствующей одному импульсу.

С выхода счетчика 22 информация о перемещениях рабочего органа 19, выраженная числом шагов координатной сетки в двоично-десятичном коде, в относительной системе отсчета по соответствующей координатной оси поступает на первый вход блока 5 пульта 4. С выхода датчика 24 на счетный 40 вход соответствующего счетчика 23 также поступают командные импульсы после перемещения рабочего органа 19 по данной коордийатной,оси на величину, равную одному шагу координатной ф5 сетки. Если орган 19 перемещается в направлении, совпадающем с положительным направлением координатной оси, то ранее записанная в счетчике 23 информация увеличивается. Ирн проти- яб воположном направлении перемещения— уменьшается. Причем счет импульсов счетчик 23 начинает только по команде с датчика 26 после прохождения рабочим органом 19 абсолютного на,чало координат по данной оси. С вы;хода счетчика 23 информация о пере,мещениях органа 19, выраженная числом шагов координатной сетки в двоично-десятичном коде в абсолютной системе отсчета, по соответствующей 40 координатной оси поступает на второй вход блока 5 пульта 4.

Запись команды в кадре технологи.ческого процесса управляющей программы на программоносителе 2 осуществля- 45 ется в виде символа (названия) адреса и номера команды. Считанная с програм моносителя 2 блоком 3 команда технологического процесса записывается в регистры 9..После отработки органом

19 перемещений по осям х или у на величины, записанные в данном кадре, программоносителя 2 с пульта 4 в блок 20 поступает команда на выполнение технологических команд. Информация о командах технологического процесса с выхода регистров 9 поступает на соответствующие входы блока 20.

Маломощные сигналы регистров 9 усиливаются в блоке 20 и поступают непосредственно на исполнительныЕ элементы: промежуточные реле, пускатели и т.п. Контакты исполнительных элементов включают требуемые по технологическому процессу исполнительные механизмы, аппараты, устройства и т.п. — электромагнитные муфты, электродвигатели, ультразвуковой сварочный генератор и пр. Технологические команды систеьы ЧПУ, подаваемые в цепи управления цикловой автоматикой

СТО, выполняют следующие функции: поворот головки сварочного аппарата в направлении укладки объемного монтажного проводника;, подачу конца объемного монтажного проводника в рабочую зону головки сварочного аппарата, подвод и отвод головки сварочного аппарата от контактных площадок монтажной платы включение и выключение ультразвукового сварочного генератора; отрезку объемного монтажного проводника, после приварки второго конца проводника, снятие монтажной платы после окончания объемного монтажа проводников и установку следующей монтажной платы на координатный стол.

Во время выполнения технологических команд с пульта 4 поступает команда на блок 3 на считывание следующего кадра программы кодирования информации о перемещениях рабочего органа 19. После выполнения всех технологических команд с пульта 4 поступает команда в блок 17 на отработку .считанной с программоносителя 2 команды. Одновременно в блок 3 с пульта 4 поступает команда на считывание следующего кадра программы кодированной информации о командах технологического процесса. Автоматический цикл работы системы ЧПУ повторяется.

После окончания объемного монтажа в блок 17 поступает считанная с программоносителя 2 команда о перемещении органа 19 в исходное положение.

При достижении органом 19 исходного положения по одной из координатных осей срабатывает соответствующий датчик 25 и подает командный импульс

"Стоп" иа вход соответствующего блока 17.

По другой координатной оси рабочий орган 19 перемещается до срабатывания

813371

12 датчика 25. После прихода рабочего органа 19 в исходное положение поступает команда на автооператор, который производит снятие готовой монтажной платы и установку следующей платы на координатный стол. По окончании ра- ботй автооператора с пульта 4 на блок 3 поступает команда о начале .нового цикла работы системы ЧПУ СТО.

На фиг.7 приведена формульная схе-, ма цифровой части системы ЧПУ СТ0.

На первый вход каждого интегратора 12 от генератора рабочих подач блока 10 поступают импульсы, частота которых равна: о 1 (5) где f+ - частота импульсов генератора рабочих подач, Гц; и — число ступеней деления ,счетчика интегратора 12;, З1

f> — частота приемистости привода, Гц.

На вторые входы интеграторов 12 от преобразователей 11 поступает информация о координатных перемещениях, выраженная числом шагов координатной сетки в двоичном коде:

X = R X„„+Q „. +.„+2 X+ Х +2 X iO Хрф где хо, уо — величины координатных перемещений рабочего органа 19 по осям х и у соответственно, вы- 35 раженные числом шагов координатной сетки; х;, у — цифры двоичного кода, где i = 0,.1,2,...„n-1 принимают значения 0 4О или 1.

Интегратор 12 преобразовывает соответствующую кодированную информацию в распределенную по времени последовательность командных импульсов, частота следования которых рав- 4> на

f =f: — =Я Е вЂ” =Х. f

4 .2п п Х о ,к я о o +n оу тгo

f =e ::----"-2 f Ч 8 !

2 и Х- 0 з 2 Чо О оэ

50 где fg, fg — выходная частота командных импульсов соответ- ствующих интеграторов, Гц»

Таким образом, выходная частота командных импульсов интеграторов 12 прямо пропорциональна величинам перемещений по соответствующим коорди- фф натным осям.

Информация о координатных перемещениях также поступает на соответствующие входы блока 13, который срав нивает поразрядно информацию, посту- д пившую на один из входов, с информацией, поступившей на другой вход. На выходе блока 13 образуется логическая "1" или логический "0" по следующему алгоритму: о 1 если Х07тХ

supfx;r J=j „**.

На другой вход коммутатора 14 поступает информация с блока 13 в виде .потенциального сигнала логической "1" или логического "0", в соответствии пгоритму (10). На выходе коммутато- ра 14 образуется информация о величи.не приоритетной координаты по следующему алгоритму

Информация о величине приоритетной координаты с выхода коммутатора

14 поступает на вход сумматора 15.

В сумматоре 15 к величине приоритетйой координаты в двоичном коде при- . бавляется и-разрядное двоичное число 111...1. На выходе сумматора 15 образуется информация о величине приоритетной координаты, уменьшенной на единицу по следующему алгоритму:

X Vof f Х -М, ее и o)70

> . п0,„1 ць „„Хо о (12)

Информация о величине приоритет,ной координаты, уменьшенной на единицу, с выхода сумматора 15 одновременно поступает на информационные входы обоих делителей 16, на вторые входы которых поступают командные импульсы с выходов соответствующих интеграторов 12. Делитель 16 делит частоту командных импульсов интегра-, .торов 12 на число, соответствующее числу шагов приоритетной координаты.

Частота импульсов унитарного кода на выходе делителей 16 частоты соответственно равна: о о о о

4„ х:Р У 3m (коцо) з

,если Х Hf о

= хо о о

0 Й SGAMX 4Ч у (g$) о

t .r:I(X У )

0 0 o

М у пуан (о Зо

go 0 f0, Всли Х Ч

Z,, ac y, У (И) 13

14

813371 где n I> — скорость вращения вала

ШЭД, об/с; и, — число импульсов на один оборот вала ШЭД; 35 ; -<»(

Скорость вращенйя ходового винта

ШВП равна п Е 40 п -4 = —.- — ) (16) ввп i, и, где пц@д — скорость вращения ходового винта ШВП, об/с; — передаточное число передаточного механизма.

Линейная скорость перемещения рабочего органа 19 по координатной оси равна

>О

Ч.=8 >.> —. f

6 Я

i щзп i -н, ir .где Ч - линейная скорость перемеще1 ния рабочего органа по одной из координатных осей, мм/с;

S - шаг ШВП, мм. $5

Контурная скорость перемещения рабочего органа 19 равна ф % уй чмiivм

М ) (18), где V - контурная скорость, мм/с>

Чх,Ч вЂ” линейные скорости перемещения рабочего оргаыа по соответствующим коор где f<,Еу - частота импульсов унитарного кода на выходе соответствующего делите ля 16, Гц.

Таким образом, частота импульсов унитарного кода по приоритетной (ведущей) координате равна частоте приемистости привода, а частота импульсов унитарного кода по ведомой координате меньше частоты приемистости привода и пропорциональна тангенсу угна наклона отрабатываемого отрезка - © прямой к приоритетной координате.

На фиг.8 приведен алгоритм работы: системы по одной из координатных осей. В аналоговой части можно выде,лить два основных алгоритма: 13

1) Преобразование частоты импульсов унитарного кода в скорость перемещения рабочего органа.

2) Преобразование числа импульсов унитарного кода в величину перемеще" Щ ния рабочего органа.

Аналоговая часть системы ЧПУ CTO включает шаговый злектродвигатель (ШЭД) 43, передаточный механизм (пла-. нетарный редуктор) 44 и шариковую винтовую передачу 9ЯВП) 45, 1

Скорость .вращения вала ШЭД 43 прямо пропорциойальна частоте импульсов унитарного кода и w — -, (45) 30

У динатным осям, мм/с соответственно равны

"х= .,„ (9) V == - g (2О)

i ° и м s и,,у

Величина контурной скорости перемещения. рабочего органа 19 зависит от величин координатных перемещений рабочего органа 19 по осям х и у и пропорциональна частоте импульсов унитарного кода нри х>у г (ч v = —. + = +(, ) х" у юй х у j N„kQ>)> (21) при, хну

v= ч"ч, = >М- . < ()

«8 х "М 4> х J и. цо (Ь2) Непостоянство контурной скорости перемещения рабочего органа 19 не превышает f2 при х= О (у = 0) т>)>, к о> (23) ч ."- -f ч „=. F 32=62 V. (24) при x= у где Ч„,;„ — наименьшая контурная скорость, равная линейной скорости перемещения только по приоритетной координате, мм/с, У,„ — наибольшая контурная скорость при перемещении рабочего органа на одинаковые величины по обеим координатным осям, мм/c

При подаче на обмотки управления

ШЭД 43 командных импульсов унитарного кода его вал делает число оборотов, определяемое соотношением

К =И /й

»>р»» (25) где М,ц — число оборотов ШЭД;

И - число импульсов, унитарного кода.

При этом ходовой винт ШВП 45 совершает число оборотов, равное

М „"-И /i N/i N, (26)

> где L - величина перемещения рабочего органа по одной из координатных осей, мм. где К ьз- число оборотов ходового винта ШВП.

Величина перемещения рабочего органа 19 по одной из координатных осей пропорциональна числу импульсов унитарного вода и равна

L-S È „=В И)(и„), (27) 15

813371

Таким образом, аналоговая часть системы ЧПУ СТО преобразует цифровую информацию — частоту и количество импульсов унитарного кода, соответственно, в скорость и величину перемещения рабочего органа 19. Причем, скорость перемещения рабочего органа

19 пропорциональна частоте импульсрв унитарного кода, а величина перемещения — количеству импульсов унитарного кода.

На фиг.9 приведена в качестве примера теоретическая траектория перемещения рабочего органа 19 на семь и пять шагов координатной сетки по осям х и у соответственно (х = 7, Ь у «5) . При подаче на первые входы

) интеграторов 2и импульсов оТ генератора блока 10 с выхода интеграторов 12 на вход делителей 16 поступают соответственно, д И, = 7 импульсов и д N 5 импульсов, с частотой

I следованйя, соответственно> 1„ = 7fp и f> = 510 . После поступления на и р первые входы интеграторов йи 2 х

N 2" 7 импульсов от генератора блока 10 с выхода соответствующих делителей 16 на вход блоков 17 поступают соответственно, Nx = йдйу = 7No импульсов и й,) = NpaNp 5 N импульсов с частотой следования, соответствен,но,fx » «- 0 и f =„у„ . Значение коэфй фициента Hp определяется по формуле

5,» (9 о (28) где йо — число импульсов на один шаг перемещения по координатной сетке;

Q — шаг прямоугольной координатной сетки, мм;

q — шаг квантования (цена импульса), т.е. величина перемещения рабочего органа, соответствующая одному импульсу, мм.

Например, при q = 0,1 мм и 0 =

=2,5 мм, имеем Np = 25 импульсов, . NX 7йй«175 импульсов и йу =5йо «125 импульсов. При этом за один и тот же промежуток времени с выхода делителей 16 частоты выдаются 7 импульсов по координате х и 5 импульсов по координате у.

При отработке первого импульса унитарных кодов рабочий орган 19 перемещается по осям х и у на величину шага квантования q = 0,1 мм.

При поступлении 7 импульсов по координате х рабочий орган 19 по оси % перемещается на величинудх =qxp=

0,7 мм,одновременно с этим по коордийате у поступает 5 импульсов и .рабочий орган 19 по оси у перемещается на величину ду « у0« 0,5 мм (Фиг.9).

Цикл укаэанных перемещений повторяется N>« 25 раз. По окончании отработки унитарных кодов рабочий орган

19 перемещается по оси х на величину х «й® дх«25 ° 0,7 = 17,5 мм, что соответствует заданным 7 шагам координатной сетки (Q = 2,5 мм), а по оси у — на величину у =НО.4y = 25 ° 0,5=

:12,5 мм, что соответствует заданным

5 шагам координатной сетки. Таким образом, рабочий орган 19 перемещается по отрабатываемому отрезку прямой

OA и приходит в заданную точку А без ошибки. Причем погрешность отработки траектории не зависит от величины задаваемых координатных перемещений, выраженных числом шагов координатной сетки, и не превышает f2q, так как погрешность по каждой оси всегда меньше q шага квантования (цены импуль15 са) .

Возможен вариант исполнения системы ЧПУ СТО, по которому величина приоритетной координаты, уменьшенная на единицу, выраженная числом шагов

20 координатной сетки, в двоично-десятичном коде записывается на программоноситель 2 ° Считанная блоком 3 эта информация записывается в регистр устройства 7 памяти. С выхода блока

7 через преобразователь двоично-десятичного кода в соответствующий двоичный код информация о величине . приоритетной координаты поступает одновременно на информационные входы обоих делителей 16. В этом случае упрощается структура системы ЧПУ, так как исключаются общие блок 13 сравнения, коммутатор 14 и сумматор 15. Однако при этом несколько усложняется математическая подготовка программы, З5 наносимой на программоноситель 2.

По другому варианту в программоноситель 2 записывается в кодированном виде значение коэффициента деления частоты импульсов генератора блока

40 10 задания скорости. Коэффициент уменьшения частоты генератора назначается в зависимости от угла наклона траектории отрабатываемого участка к приоритетной координате. Считанная

4 блоком 3 ввода информация о коэффициенте уменьшения частоты генератора записывается в регистр устройства 7 памяти. С выхода устройства 7 памяти информация поступает на вход блока 10 ур задания скорости. Введенный метод определения угла наклона обеспечивает высокую точность поддержания величины постоянства контурной скорости порядка >5%. В основном варианте исполнения системы ЧПу непостоянство величины контурной скорости - порядка

41%. Однако реализация его связана с существенным усложнением схемы генератора блока 10 задания скорости, поэтому этот вариант исполнения может быть рекомендован лишь при повышенных требованиях к постоянству контурной скорости.

По классификационным признакам предлагаемая система ЧПУ СТО является контурной, импульсно-шаговой, зам17

18 813371

Кнутой, со встроенным линейным интерполятором.

Предлагаемая система ЧПУ СТО аппаратурно и схемно проста, обеспечивает равномерное распределение командных импульсов унитарного кода по времени, обеспечивает удобство получения импульса окончания цикла интерполирования, обеспечивает приход рабочего органа в заданную точку без ошибки, при этом погрешность отра- © ботки прямой не превышает T цены импульса. Кроме того, непосредственно обеспечивается равенство. частоты командных импульсов унитарного кода по приоритетной координате частоте приемистости привода. аппаратурная и S схемная простота этой системы ЧПУ совместно с системой обратной связи повышает надежность работы специального технологического оборудования.

Формула изобретения

Система числового программного управления "Трасса-КП", содержащая блок задания скорости, выходом соединенный со входами интеграторов, устройство ввода программы, выход которого подключен ко входу устройства памяти, первым выходом .соединенного с блоком технологических команд, З и по каждой координате управления последовательно соединенные блок управления, шаговый привод, датчик положения и первый блок сравнения,выход которого соединен с управляющим входом блока управления, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью упрощения и повышения надежности системы, в нее введены последовательно соединенные общие блок сравнения, коммутатор и сумматор и по каждой координате управления — делитель частоты, выход которого подключен ко второму входу блока управления, информационный вход — к выходу интегратора, а управляющий вход — к выходу

Общего сумматора, первые и вторые входы общих блока сравнения и коммутатора соединены со вторым и третьим выходами устройства памяти соответственно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

В 223465, кл. G 06 F 9/00, 1967.

2. Кузнецов Ю.В., Боровков В.И.

Устройство числового программного управления металлорежущими станками,, модель "Контур 2ПТ-71".ËÄÍTÏ. Nexa

l низация и автоматизация производственных процессов и установок, 1975 (прототип).

813371

СОставитель H.Швен

Редактор И.Касарда Техред С.Мигунова Корректор С-Шекмар

Эаказ 771/59 Тираж 940 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал IIIIII "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4