Устройство для программного управления скоростью подачи

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ СКОРОСТЬЮ ПОДАЧИ, содержащее последовательно соединенные первый и второй регистры, блок сравнения , выходы которого подключены к управляющим входам первого,коммутатора , и реверсивный счетчик, счетные входы которого соединены с выходами первого коммутатора, а разрядные выходы - с первыми входами блока сравнения, причем вход первого регистра соединен с входом установки кода подачи устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит первый и второй триггеры, первый, второй и третий элементы И, второй коммутатор., последовательно соединенные третий регистр, комбинационный сумматор, четвертый элемент И и первый управляемый делитель частоты ,- а также последовательно соединенные генератор импульсов, второй и третий управляемые делители частоты , и синхронизатор, выход которого соединен с информационным входом первого коммутатора, первые информационные входы второго коммутатора соединены с выходами второго регистра, второй информационный вход - с входом установки максимального кода подачи устройства, первые управляющие входы - с выходами первого и второго элементов и, второй управляющий вход- - с первым управляющим входом устройства, а выходы - с вторыми входами блока сравнения и информационными входами реверсивного счетчика, управляющий зход которого соединен с выходом третьего элемента И, первый вход которого связан с вторым управляющим входом устройства , а второй вход - с входом записи второго регистра, с входами установки в единицу первого и второго триггеров, с первым входом установки в ноль третьего управляемого делите .ля частоты и с пусковым входом устройства , вход установки в ноль пер (Л вого триггера соединен с входом останова устройства, первый вход первого элемента И соединен с единичным выходом первого триггера, второй вход .с первым входом второго .элемента И и с входом аварийного торможения устройства, а третий вход - с выходом второго элемента И, второй вход которого соединен с единичным выхоС35 дом второготриггера, соединенного входом установки в ноль с вторым входом установки в ноль третьего 4 управляемого делителя частоты и с входом торможения устройства, второй вход четвертого элемента И соединен DO с первьм синхронизирующим входом устройства и с входом записи третьего регистра, входы которого соединены с выходами комбинационного сумматора , другими входами подключенного к разрядным входам реверсивного счетчика, второй вход синхронизатора соединен с вторым синхронизирующим входом устройства, а управлякхцие входы первого и второго управляемых делителей частоты связаны с третьим управлякяцим входом устройства, причем выход первого управляемого делителя частоты является выхол кустройства.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУбЛИК

3(Я) G 05 В 19 18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

I (21) 3419864/18-24 (22) 09.04.82 (46) 15.01.84. Бюл. 9 2 (72) В.Л. Кошкин, Ю.A. Симецкий, A.È. Лапандин, Э.Т. Горбенко и В.Н. Балакирев (53) 503.55(088.8) (56) 1. Электроавтоматика станков.

Способы подготовки программ и интерполяторы для контурных систем числового управления станками. М., Машиностроение, 1970, с. 48-51.

2. Там же, с. 95.

3. Авторское свидетельство СССР

М 174248, кл. С 05 В 19/18, 1962 (прототип) . (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО

УПРАВЛЕНИЯ СКОРОСТЬЮ ПОДАЧИ, содержащее последовательно соединенные первый и второй регистры, блок сравнения, выходы которого подключены к управляющим нходам первого коммутатора, и реверсинный счетчик, счетные входы которого соединены с выходами первого коммутатора, а разрядные выходы — с первыми нходами блока сравнения, причем вход первого регистра соединен с входом установки кода подачи устройства, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит первый и нторой триггеры, первый, второй и третий элементы И, второй коммутатор; последовательно соединенные третий регистр, комбинационный сумматор, четвертый элемент И и первый управляемый делитель частоты; а также последовательно соединенные генератор импульсов, второй и третий управляемые делители частоты и синхронизатор, выход которого соединен с информационвым входом первого коммутатора, первые информационные входы второго коммутатора соединены с выходами второго регистра, второй информационный вход — с входом установки максимального кода °.Я0,„, ПЩ747 А подачи устройства, первые управляющие входы - с выходами перного и второго элементов И, второй управляющий нход. — с первым упранляющим входом устройства, а выходы — c вторыки входами блока сравнения и информационными входами реверсивного счетчика, управляющий =ход которого соединен с выходом третьего элемента

И, первый вход которого связан с вторым управляющим входом устройства, а второй вход — с входом записи второго регистра, с входами установки в единицу первого и второго триггеров, с первым входом установки в ноль третьего управляемого делителя частоты и с пусковым входом уст- ж ройства, вход установки в ноль первого триггера соединен с входом оста нова устройства, первый вход первого элемента И соединен с единичным ны- („ ходом первого триггера, второй входс первым входом второго элемента

И и с входом аварийного торможения устройства, а третий вход — с выходом второго элемента И, второй вход которого соединен с единичным выходом второго триггера, соединенного входом установки в ноль с вторым входом установки в ноль третьего управляемого делителя частоты и с входом торможения устройства, второй вход четвертого элемента И соединен с первым синхронизирующим входом устройства и с входом записи третьего регистра, входы которого соединены с выходами комбинационного сумматора, другиМи входами подключенного а, к разрядным входам ренерсинного счетчика, второй вход синхронизатора соединен с вторым синхронизирующим входом устройства, а управляющие входы перного и второго управляемых делителей частоты связаны с третьим управляющим входом устройства, причем выход ц ного у пр а зля емо го дел и теля частоты является выхopn -. устройства.

1067473

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в системах числового программного управления станками. известно устройство для управления 5 скоростью подачи, состоящее иэ после-! довательно соединенных первого задающего генератора, делителя частоты, реверсивного счетчика, элементов НЕ, второго делителя частоты, второго эа- 1О дающего генератора, а также счетчика, схемы сравнения и задатчика, причем выход второго делителя частоты и схемы сравнения подключен к входам реверсивного счетчика и счет- 15 чика, выход задатчика — к схеме сравнения, вторые входы которой присоединены к выходам реверсивного счетчика (1}, Недостатком этого устройства является то, что величина ступенек разгона — торможения неодинакова, что усложняет вычисления участка торможения, кроме того, количество задаваемых скоростей невелико (всего 25

65), а объем электронного оборудования и сложность устройства значительны.

Изнестно также устройство задания скорости, состоящее из последовательно соединенных генератора тактовых импульсов, делителя, вентилей и регистра Г23 .

Однако такое устройство задает не величину подачи, а величину времени отработки кадра, что сильно сужает функциональные возможности устройства и делает его непригодным для использования и современных системах, н которых принято прямое задание < корости. 40

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для автоматического разгона н торможения двигателя станка с программным упРавлением, содержа- 45 щее задающий генератор, делитель частоты, соединенный с выходом генератора, и схему совпадения, подключенную к делителю частоты, блоку выработки кодированной программы и реверсивному счетчику (3} .

Недостатком этого устройства является большая неравномерность выходных сигналов, определяемая самим принципом действия двоичного умножителя, что приводит к снижению точности управления скоростью подачи °

Цель изобретения — повышение точности. бО

Поставленная цель достигается тем, что н устройство для программного управления скоростью подачи, содержащее последовательно соединенные первый и второй регистры, блок б5 сравнения, выходы которого подключены к управляющим входам первого коммутатора, и реверсивный счетчик, счетные входы которого соединены с выходами первого коммутатора, а разрядные выходы — с первыми входами блока сравнения, причем вход первого регистра соединен с входом установки кода подачи устройства, введены первый и второй триггеры, первый, второй и третий элементы И, второй коммутатор, последонательно соединенные третий регистр, комбинационный сумматор, четвертый элемент И и первый управляемый делитель частоты, а также послецонательно соединенные генератор импульсов, второй и третий управляемые делители частоты и синхронизатор, выход которого соединен с информационным входом первого коммутатора, первые информационные входы второго коммутатора соединены с выходами второго регистра, второй информационный вход — с входом установки максимального кода подачи устройства, первые управляющие входы — с выходами первого и второго элементов И, второй управляющий вход — с первым управлякнцим входом устройства, а выходы — с вторыми входами блока сравнения и информационными входами реверсивного счетчика, управляющий вход которого соединен с выходом третьего элемента И, первый вход которого связан с вторым управляющим входом устройства, а второй вход — с входом записи второго регистра, с входами установки н единицу первого и второго триггеров, с первым входом установки в ноль третьего управляемого делителя частоты и с пусковым нходом устройства, вход установки н ноль первого триггера се>единен с входом останона устрОйства, первый нход первого элемента И соединен с единичным выходом первого триггера, второй вход — с первым входом второго элемента И и с входом аварийного торможения устройства, а третий вход — с ныхадом второго элемента И, второй вход которого соединен с единичным выходом второго триггера, соединенного входом установки в ноль с вторым входом установки н ноль третьего управляемого делителя частоты и с входом торможения устройства, второй вход четвертого элемента И соединен с первым синхронизирукнцим входом устройства и с входом записи третьего регистра, входы которого соединены с выходами комбинационного сумматора, другими нходами подключенного к разрядным нходам реверсивного счетчика, второй вход синхронизатора соединен с вторым синхронизирующим входом устройства, а управляющие входы перного и второго

1067473 управляемых делителей частоты связа- на выходах указанного коммутатора . ны с третьим управляющим входом уст- кода подачи (, присутствующего на ройства, причем выход первого управ- его первых информационных входах. ляемого делителя частоты является C выходов второго коммутатора 7 выходом устройства. указанный код воздействует на вторые

На фиг.l представлена структурная 5 входы блока 8 сравнения, на первые схема устройства; на фиг.2 — времен- входы которого воздействуют выходные ные диаграммы скоростей, задаваемых сигналы реверсивного счетчика 9. на выходе устройства; на фиг.3 - вре- На одном из выходОв блока сравнеменная диаграмма сигналов на выходе ния 8 появляется сигнал, указывакваий устройства; на фиг. 4,5 и б представ-1О на то, что заданный код скорости полены функциональные схемы второго дачи больше текущего значения кода коммутатора, синхронизатора и третье- скорости подачи (F ), находящегося го управляемого делителя частоты в реверсивном счетчике 9. Этот сигнал соответственно. поступает на один из управляющих

Устройство (фиг. 1) содержит первый15 входов первого коммутатора 10, бларегистр 1, второй регистр 2, первый годаря чему импульсы частоты ускоретриггер 3, второй триггер 4, второй. ния (f,), поступающие на информационэлемент И 5, первый элемент И б, вто- ный вход первого коммутатора 10 пророй коммутатор 7, блок 8 сравнения, ходят на один из его выходов и пореверсивный счетчик 9, первый комму- о даются на суммирующий счетный вход татор 10, комбинационный сумматор реверсивного счетчика 9. Код в ревер-

11, третий регистр 12, четвертый эле- сивном счетчике 9 начинает увеличимент И 13, синхронизатор 14, гене- ваться по линейному закону.. ратор 15 импульсов, второй управляе- Комбинационный сумматор ll и тремый делитель 16 частоты, третий уп- >5 тий регистр 12 образуют накапливаюравляемый делитель 17 частоты, третий щий сумматор, который по сигналу, элемент И 18, первый делитель 19 приходящему на вход записи третьего регистра 12, прибавляе= к содержимоВторой коммутатор 7 (фиг.4) содер- му последнего код, находящийся в жит элементы ИЛИ 20-25, элементы этот момент. в реверсивном счетчи

30 рсивном счетчике

3 И-HE 26-31, элемент И 32. 9. Поскольку на вход записи третьего

Синхронизатор 14 (фиг.5) содержит регистра 12 и на второй вход чет0$ -триггер 33, D -триггер 34 и элемент вертого элемента И 13 поступает постоянная тактовая частоты f, то выг, Третий управляемый делитель 17 ходная частота элемента И 13, управчастоты (фиг.б) содержит счетчики 35 ляемого сигналом переполнения с вы36 и 37, элемент И 38 и элемент хода сумматора 11 и стробнруемого частотой,g пропорциональна коду в реверсивном счетчике 9. СледовательУстройство работает следующим об- но, при увеличении кода в реверсив40 ном счетчике 9 частота с выхода

Сигналом предварительной установ- четвертого элемента И 13 также возки реверсивный счетчик 9 устанавлива- растает, а при уменьшении — уменьется в нулевое состояние, первый шается. Тем самым реализуется разгон триггер 3 и второй триггер 4 уста- и торможение, а также плавный перенавливается в нулевое состояние. 45-ход с одной скорости на другую. Во

Код скорости подачи Г, записанный избежание суммирования ложных кодов, непосредственно в мм/мин, заносится возникающих во время переносов в в первый регистр 1 промежуточной -реверсивном счетчике 9, на информапамяти. ционном входе коммутатора 10 устаПо сигналу на пусковом входе Уст- новлен синхронизатор 14 тактируемый

I ройства код скорости подачи Р пере- частотой синхронизации, которая .писывается во второй регистр 2 и од- разнесена по фазе с частотой . новременно оба триггера 4 и 3 уста- Исходная частота f, из которой навливаются в единичное. состояние. формируется частота подачи, выбираетВыходной сигнал второго триггера 4 ся следующим образом. поступает на второй вход второго Пусть максимальная скорость подаэлемента И 5, на первом входе кото- чи, которую необходимо задавать, рого ввиду отсутствия инверсного равна 12000 мм/мин. Ближайшее двоичсигнала -.аварийного торможения имеет- ное число вида 2 1 большее 12000 ся разрешающий потенциал. есть 16384. При цене одного импульса

В результате выходной сигнал 60 0,001 мм 12000 мм/мпн соответствует элемента И 5 поступает на третий ин- выходная частота 200000 Гц. Но ковертирующий вход первого элемента

Иб за эффициент уменьшения частоты ц ф

ы ци рсзапрещая его открывание, и на вым дифференциальным анализатором, первый управляющий вход второго ком- образованным реверсивным счетчиком мутатора 7, что вызывает появление g5 9, комбинационным сумматором 11 pet

1067473 гистрси 12, при коде в реверсивном счетчике 9, равно 12000, ранен

12000 16384. Следовательно, для того, чтобы на выходе элемента И 13 при коде 12000 в реверсивном счетчике 9 была частота 200000 Гц, на вход записи регистра,)(2 и первый вход элемента И 13 необходимо подавать ,частоту f»(200000xl6384) : 12000 =

273066 Гц 273 кГц.

ПоступлЕние частоты на суммирующий вход реверсивного счетчика 9 продолжается до тех пор, пока текущее значение кода P н реверсивном счетчике 9 и заданное значение Г во втором регистре 2 не окажутся равны- 15 ми. Тогда блок 8 сравнения вырабатывает сигнал равенства, который зак. рывает первый коммутатор 10, и прохождение частоты на суммирующий вход реверсивного счетчика 9 прек- 20 ращается. С этого момента и до прихода нового значения кода подачи

Г во второй регистр 2 на выходе четвертого элемента И 13 будет постоянная частота, соответствующая коду 25 подачи Г непосредственно в мм/мин.

Если новый код подачи Г окажется больше Г,, то аналогично рассмотренному выше случаю блок 8 сравнения вырабатывает сигнал ),, и код н реверсивном счетчике 9 возрастает до нового значения Г, при этом пропорционально возрастает и частота на выходе четвертого элемента И 13.

Если заданный код Г окажется меньше Г,, то блок 8 сравнения вырабатывает сигнал F < P, который коммутирует выходную частоту f> синхронизатора 14 через первый коммутатор 10 на вычитающий вход реверсивного с:етчика 9, код в реверсивном 40 счетчике 9 начинает уменьшаться, вызывая пропорциональное уменьшение частоты на выходе четвертого элеменга И 13 до тех пор, пока блок 8 сравнения не нырабатынает сигнал ра- 45 венства., отключающий первый коммутатор 10.

Так устройство работает в основном Режиме прямого задания скоРости подачи н мм/мин и обеспечивает линейный разгон и торможение.

Так как частота ускорения f янляется величиной постоянной, то и ускорения н устройстве постоянны и не зависят ни от заданных величин

Г и с;, ни or их разностей (фиг.2а), Частота ускорения f> по=тупает на вход синхронизатора 14 от генератора импульсов 15 через второй управляемый делитель 16 частоты и третий управляемый делитель 17 частоты с изменяемым и заранее выбранным коэффициентом деления н виде запаянной установки. Коэффициент деления треть его управляемого делителя 17 часто- 65 ты определяется при прочих равных условиях- динамикой привода станка.

Сигналами Пуск и Торможение указанный делитель 17 каждый раз устанавливается в нулевое положение для того, чтобы участки разгона и торможения были всегда одинаковыми;

В режиме торможения и останона сигнал Торможение поступает на вход второго триггера 4 и третьего управляемого делителя 17 частоты, устанавливая их в нулевое состояние.

Выходной сигнал второго триггера 4 через второй элемент И 5 отключает выходные сигналы второго xo yraroра 7. При этом выходным сигналом второго элемента И 5 открывается первый элемент И 6, и его выходной сигнал через первый управляющий вход второго коммутатора 7 устанавливает на его выходах единицу в младшем разряде, что соответствует минимальной скорости подачи. После окончания торможения до минимальной скорости сигналом останова первый триггер 3 устанавливается в нуленое состояние, и его выходной сигнал отключает первый элемент И б.

Сигналы торможения и останона поступают от интерполятора или другого устройства отсчета пути, например от конечников, при устанонке управляемых элементов станка н нулевую точку. Сигнал торможения .ожет рассчитываться заранее н программе или же автоматически, т.е. при разгоне вычисляется участок торможения.

В режиме ускоренного хода (фиг.2б) на второй управляющий вход второго коммутатора 7 поступает сигнал, который отключает вход второго коммутатора 7, связанный с выходом второго регистра 2, и подключает максимиль ный код подачи ma< р который задан н виде уставки на нторых информационных входах второго коммутатора 7 „

В нашем примере коду Г„„„„= 12000

coorsетстнует частота на выходе чет.вертого элемента И 13, линейно возрастающая до 200 кГц.

В аварийном режиме (фиг.2в) сиг- нал аварийного торможения поступает на первый элемент И б, запрещая его открывание, и через второй элемент

И 5 поступает на первый управляющий вход нторого коммутатора 7, который отключает информацию на входе блока

8 сравнения, и код н реверсивном счетчике 9 уменьшается до нуля с частотой f После снятия сигнала аварийного торможения происходит разгон до ранее заданной скорости.

В режиме ступенчатого изменения скорости подачи (фиг. 2г) сигнал подается на первый вход третьего элемента И 13, 1067473

Выход второго коммутатора 7 подключен к параллельным входам реверсивного счетчика 9.

По сигналу Пуск, подаваемому на второй вход третьего элемента

И 18, его выходной сигнал подается на управляющий вход реверсивного счетчика 9 и осуществляет параллельную запись кода скорости подачи в укаэанный реверсивный счетчик . На выходе элемента И 13 при этом появляется частота, соответствующая заданной скорости подачи. В режиме кратного изменения выходной частоты сигнал подается на управляющие входы первого 16 и второго 19 управляемых 15 делителей частоты. Делитель 19 частоты имеет такой же коэффициент деления, как и делитель 16. Сигнал управляет переключением коэффициентов деления укаэанных делителей таким образом, чтобы коэффициент деления делителей были обратно пропорциональны (если коэффициент деления делителя 19 равен единице, то коэффициент деления делителя 16 должен быть максимальным, например 1000) .

Это условие необходимо для поддержания постоянного ускорения: если, например, выходная частота будет уменьшена в 100 раз, то и ускорение на выходе устройства уменьшится в

100 раз; а если величина участков разгона и торможения останется прежней, значит на этих участках e 100 раз уменьшится затрачиваемое время, следовательно, производительность уменьшится в 100 раз, что недопустимо.

Делитель 16 компенсирует изменение ускорения на выходе устройства: если делителем .19 выходная частота 40 уменьшена в 100 раз, то делителем

16 частота ускорения f óâåëè÷èâàåòñÿ в 100 раз.

Второй коммутатор 7 работает следующим образом. 45

Код подачи через элементы ИЛИ 2025 поступает на входы элементов

3 И-НЕ 26-31 и затем на выход, В режиме ускоренного хода на выходе всех элементов ИЛИ 20-25 появляются единичные выходные сигналы, которые проходят на выходе через все те элементы 3 И-HE 26-31, третьи входы которых не подключены к шине установки Г„,о„, так как на этих входах имеется запрет. Подбором разрядов, подключенных к этой шине, устанавливают максимальную скорость хо" лостого хода для конкретного станка.

При аварийном торможении все элементы

3 И-HE 26-31 закрываются, а на вход элемента И 32 подается сигнал единицы, поэтому на выходе — код нулевой скорости.

При торможении на вход элемента

И 32 подается нулевой сигнал, в результате на выходе появляется код минимальной пощачн (0000...01> обратный код 1111...110).

Синхронизатор 14 (фиг.5) работает следующим образом.

В исходном состоянии на единичных выходах обоих триггеров 33 и 34 нулевые сигналы. С приходом импульса на вход S -триггера 33 íà его выходе и на D --входе триггера 34 появляется паложительный сигнал.

Тактовыми импульсами с частотой

f 273 кГц триггер 34 устанавливается в единичное состояние. На выходе элемента И 35 появляется синхронизированный сигнал fö . Сигнал с нулевого выхода триггера 34 переклю-. чает триггер 33 в исходное состояние.

По окончании тактового импульса р триггер 34 также устанавливается в исходное состояние.

Третий управляемый делитель 17 частоты работает следующим образом.

Первоначально сигналом Пуск или Торможение - счетчики 36 и

37 устанавливаются в ноль . Частота поступает на вход младшего разряда счетчика 36,. Счетчик начинает считать, причем импульсы переполнения его четвертого разряда поступают на счетный вход счетчика 37. Установкой перемычек выходы счетчиков подключаются к входам элемента И 38.

Отсутствие перемычки воспринимается элементом И 38 как постоянный единичный сигнал. Счетчики 36 и 37 считают до тех пор, пока на всех подключенных к элементу И 38 выходах не появятся единицы. Тогда срабатывает элемент

И 38 и через элемент ИЛИ 39 сбрасывает счетчики 36 н 37 в ноль. Выходной сигнал на выходе элемента И 38 и является выходным сигналом делителя. Произвольно меняя установку перемычек, можно произвольно изменять коэффициент деления делителя от 2 до 256 °

Применение изобретения позволяет упростить программирование за счет использования режима максимальной подачи сократить брак за счет режима аварийного торможения, расширить номенклатуры деталей за счет деталей с упорами и глухими резьбами, нарезание которых невозможно без задания ступенчатой подачи, повысить точность за счет высокой равномерности выходных импульсов, причем высокая равномерность следования выходных импульсов данного устройства . существенно повышает в ряде случаев чистоту обрабатываемой поверхности, что позволяет отказаться от шлифования.

)067473

Фиа 2

1067473

10б7473 фиг 6

Составитель Ю. Апарин

Редактор Л, Веселовская Техред Л .Ач Корректор В. Бутяга

Заказ 11209/51

Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4.