Формирователь управляющих сигналов для копировальных станков

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦКАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЪСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3496539/18-24 (22} 01.10.82 (46) 30.01.84.. Вюл. Р 4 (72) А.А.Аксенов (53) 621.869 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 487375., кл. G 05 В 11/32, 1975.

2. "Радио", 1979, Р 3, с. 54 (прототип). (54 )(57) 1. ФОР?4ИРОВАТЕЛЬ УПРАВЛЯЮЩИХ СИГНАЛОВ ДЛЯ КОПИРОВАЛЬНЫХ CTAHКОВ, содержащий автогенератор напряжения, первый выход которого через эмиттерный повторитель соединен с первым выводом первого накопительного конденсатора, подключенным к выходу порогового элемента, второй выход — с первым выводом второго накопительного конденсатора, подключенным к первому входу порогового

„„SU„„ 69 7 А

З(59 В 23 Q 35/08) Q 05 В 19/04 элемента, вторые выводы первого и второго накопительных конденсаторов соединены с нулевой шиной, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью расширения области применения в него введены анализатор входных воздей;ствий, первый ключ и последовательно соединенные задатчик эталонных напряжений, анализатор экстремальных значений, второй ключ, реверсивный счетчик и дешифратор, первый . выход которого соединен с управляющими входами первого и второго клю чей, а второй выход — с выходом формирователя, второй выход задатчика эталонных напряжений соединен с входом анализатора входных воздейст- Е

C .вий, выходы которого через первый ключ соединены с вторыми входами порогового элемента.

1069975

2,Формирователь по п. 1, о т л. и.ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности в работе,анализатор входных воздействий содержит в каждом канале последовательно соединенные пороговый элемент и элемент И-НЕ, выход которого соединен с вторым входом элемента И-НЕ другого канала, входы пороговых элеменros подключены к соответствук щим входам анализ атора входных воздействий; .

2 с выходного конденсатора напряжение поступает на регулирующий элемент. Изменение напряжения на

5 выходе производится путем уменьшения входного сопротивления по одному из двух управляющих входов "Меньше" или "Больше" порогового устройства.

При уменьшении входного сопротив 0 ления по входу "Меньше" выходной конденсатор начинает разряжаться, а напряжение срабатывания порогового устройства-падать. При уменьщении входного сопротивления по входу

15 "Больше" напряжение срабатывания порогового устройства возрастает в результате увеличения амплитуды напряжения автогенератора на нако пительном конденсаторе и увеличении тока подзаряда выходного конденса-. тора через эмиттерный повторитель.

Если оба управлякщих входа порогового устройства будут иметь высокое входное сопротивление, изменение напряжения на выходном конденсаторе прекращается и запоминающее устройство будет поддерживать его неизменным (2).

Недостаток известного устройства обусловлен узкой областью применеЗ0 ния, (осуществляется только запоминание положения регулятора ).

Цель изобретения — расширение области применения формирователя путем запоминания на неограниченное время параметра регулирования объектом в области, ограниченной заданным режимом, и автоматического переключения режима работы объекта управления при выходе па40 раметра регулирования за область ограничения.

Поставленная цель достигается тем, что в формирователь" управляю1

Изобретение относится к системам автоматизации производственных процессов и может быть использовано в системах управления технологическими процессами, управляемыми от ,одного входного воздействия, напри-, мер, при копировании замкнутого контура на станке с программным . управлением., Известна двухканальная следящая система, содержащая измеритель рассогласования, датчик обратной, связи, сумматоры, пороговый элемент, датчик рассогласования, компенсирующий блок, форми,зователь скоростного корректирующего сигнала и запоминающий блок (13.

Однако в указа ной следящей системе сигнал, пропорциональный заданной ошибке слежения, запоминается блоком памяти на все время слежения независимо от величины входного воздействия.Это сужает область применения системы, так как в процессе слежения за входным воздействием возникает необходимость запоминать его изменения на неограниченное время, нагример при слежении за входным воздействием в процессе копирования.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является запоминающее устройство, содержащее автогенератор, соединенный выходом с накопительным конденсатором, пороговым устройством и эмиттерным повторителем, соединенным с вторым входом порогового устройства и выходным конденсатором, напряжение на котором определяет порог срабатывания порогового устрой-. ства, а оно, в свою очередь; ограничивает амплитуду напряжения на накопительном конденсаторе. Поэтому при определенном соотношении напряжений на этих конденсаторах (почти равенстве / устройство находится в .равновесии и снимаемое

3. Формирователь по и. 1, о т л и ч а ю щ-.и и с я тем, что анализатор экстремальных значений содержит в каждом канале пороговый элемент, через одновибратор подключенный к выходу анализатора экстре-, мальных значений, входы пороговых элементов соединены с .соответствующими входами анализатора экстремальных значений. щих .сигналов для копировальных

45 станков, содержащий автогенератор напряжения, первый выход которого через эмиттерный повторитель соеди1 нен с первым выводом первого нако1069975 пительного конденсатора, подключенным к выходу порогового элемента, второй выход — с первым выво- . дом второго накопительного конденсатора, подключенным к первому входу порогового элемента, вторые выводы первого и второго накопительных конденсаторов соединены с нулевой шиной, введены анализатор входных воздействий, первый ключ и последовательно соединенные задатчик эталонных напряжений, анализатор экстремальных значений, второй ключ,. реверсивный счетчик и дешифратор, первый выход которого соединен с управляющими входами первого и второго ключей, а второй выход вЂ,с выходом формирователя, второй выход задатчика эталонных напряжений, соединен с входом анализатора входных воздействий, выхо которого через первый ключ соединены с вторыми входами порогового элемента.

С целью повышения надежности формирователя в работе анализатор входных воздействий содержит в каждом канале последовательно соединенные пороговый элемент и.элемент И-НЕ, выход которого соединен с вторым входом элемента И-НЕ другого канала, входы пороговых элементов подключены к соответствующим входам анализатора входных воздействий.

Кроме того, анализатор экстремальных значений содержит в каждом канале пороговый элемент, через одновибратор подключенный к выходу анализатора экстремальных значений, входы .пороговых элементов соединены с соответствующими входами анали затора экстремальных значений.

На фиг. 1 изображена структур ная схема формирователя управляющих сигналов для копировальных станкову на фиг. 2 - структурная схема следящей системы управления станком с программным управлением, работающим .в режиме копирования с подключенным к ней .формирователем управляющих сигналов; на .фиг. 3 - схема. ббхода контура детали .на фиг. 4 схема анализатора входных воздействий) на фиг. 5 — схема анализатора экстремальных значений.

Формирователь содержит анализатор

1 входных воздействий, первый ключ 2, запоминакщий блок 3, содержащий ав-тогенетатор 4, второй накопительный конденсатор 5, пороговый элемент 6, эмиттерный повторитель 7 и первый накопительный конденсатор 8, анализатор 9 экстремальных значений, второй ключ 10, реверсивный счетчик 11, дешифратор 1? и задатчик 13 эталонных напряжений.

Формирователь подключен (фиг. 2) к системе управления станком с программным управлением 14, содержащей блок 15 задания скорости, электронный коммутатор 16, блок 17 импульснофазовых преобразователей, блок.18 тиристорных преобразователей, при- воды 19 подач станка и копировальный прибор 20.

Анализатор 1 входных воздействий

10 (фиг. 4 J содержит пороговые элементы

21 и 22, выполненные, например, по схеме триггера Шмитта, и элементы

И-HE 23 и, 24.

Анализатор 9 экстремальных значе)5 ний фиг» 5) содержит. пороговые элементы 25 и 26 и одновибраторы 27 и 28.

На фиг. 1, 2, 4 и 5 обозначены . напряжение U входного воздействия ды 20 постоянного тока напряжени,0

,о

Я., E 6 постоянного тока от задатчика, ойределяющие точность слежения за входным воздействием, напряжения

0 с,„ и Uzщ,„ постоянного тока от задатчика, ограничивающие область экстремальных значений контролируемого параметра, напряжение U к постоянного тока на вчходе запоминающего.устройства, сигнал N на

k переключение режима .работы формирователя и ебъекта,управления, которым, например, Может служить станок с программным управлением 14, работающим в режиме копирования и

35 содержащим блок 15 задания скорости электронный коммутатор 16, блок 17 импульсно-фазовых преобразователей, блок 18 тиристорных преобразователей, приводы 19 подач станка и копировальный прибОр 20.

40 Принцип работы формирователя управляющих сигналов при использовании его в следящей системе управления станком с программным управлением, работающим в режиме ко-.

45 пирования °

В процессе копирования изменение наклона поверхности копира контро,лируется электроразрядным датчиком копировального прибора 20, выходное напряжение которого, пропорциональное величине электроразряд: ного промежутка между датчиком и копиром, поступает в анализатор 1 где сравнивается по величине на пороговых элементах 21 и 22 (фиг.4) с заданным по точности копирования ВЕ напряжения Ug,и и 0 Б . По результатам сравнения укаэанных напряжений на выходе анализатора 1 вырабатывается сигнал "Больше" или

"Меньше" в виде низкого выходного сопротивления по соответствующему входу Б или М запоминающего блока 3, в результате чего изменяется величина выходного напряжения U к

1069975 являющегося функцией искомого угла копирования с к

При копировании поверхности с постбяйным углом копированиями„(позиция М на фиг.3 ) все узлы форййроваТеля управляющих сигналов 5 находятся в устойчивом состоянии, при этом ошибка слежения Я<Я напряжение Б (0).cU, на вйходах

Б., и .Ф анализатора 1 высокий потенциал, соответствующий высокому )p выходному сопротивлению, напряжение Ок пропорционально величине угла о „ и находится в пределах анализатора 9 счетные импульсы отсутствуют а состояние реверсивного счетчика 11 и дешифратора 12 соответствуют режиму работы следящей системы в четвертом квадранте плоскости XY. Напряжение О„ воздействует на вход аналого-цифрового преобразователя блока 15 задания скорости, на выходе которого частота F импульсов унитарного кода по координатам Х, Y пропорциональна текущему .углу копирования сС . Импульсы унитарного кода, проходя через коммутатор 16, поступают на вычитающие входы импульсно- фазовых преобразователей блока 17 координат Х, Y величина и направление фазового сдвига которых определяют скорость и направление перемещения приводов 19 подач станка, управляемых через блок 18 тиристорных преобразователей. 35.

В позиции крутизна поверхности имеет экстремальную точку, в Которой направление перемещения по координате ю изменяется на положительное,соответствующее работе в третьем 40 квадранте плоскости XY. Уменьшение с к при обкатке угла вызывает увеличение ошибки f вследствие запаздывания следящей системы. Расстояние между датчиком копировального 45 прибора 20 и "копиром увеличивает-,, ся пропорционально ему увеличивается напряжение U, и при U ) 086 срабатывает пороговый элемент 21, который высоким потенциалом на выходе переводит выход элемента И-НЕ 23 в нулевое состояние. Обусловленное этим низкое сопротивление по входу запоминающего блока 3 включает через размыкающие контакты ключа 2 пороговый элемент 6, который повышает напряжение порога срабатывания путем увеличения амплитуды напряжения автогенератора 4 на накопительном конденсаторе 5. В результате увеличивается ток подзарядки 60 накопительного конденсатора 8 через эмиттерный повторитель 7, повышается напряжение Ок . Изменение напряжения Uz воздействует через блок 15 задания скорости и коммута- 65 тор 16 на входы блока 17 импульснофазовых преобразователей, у которых величина угла фазового сдвига по координате Х увеличивается, а по координатеУуменьшается. Пропорционально фаэовому сдвигу изменяются скорости приводов 19 подач станка.

Увеличение скорости по Х и уменьшение по у изменяет направление вектора результирукщей скорости в сторону уменьшения расстояния между датчиком копировального прибора 20 и копиром. Ошибка слежения уменьшается, уменьшается напряжение U<, которое при04,((ф бприводит к выключению,порогового элемента 21, низкий выходной потенциал которого переводит выход элемента И-HE 23 в единичное состояние. Его высокое выходное сопротивление выключает пороговый элемент б, который запоминает уровень выходного напряжения U на конденсаторе 8 как уровень его порогового напряжения. Аналогичная картина происходит до тех пор, пока датчик копировального прибора 20 не выйдет в экстремальную точку Ъ, в которой скорость. по координате Y станет равной нулю, а напряжение 0„ близким к напряжению 0 „. Дальнейшее перемещение на экстремальную точку увеличивает расстояние между датчиком копировального прибора 20 и копиром, так. как наклон поверхности копира изменяется в обратную сторону ° Напряжение 0 увеличивается и при

0А, ),U срабатывает пороговый элемент 21, который приводит к понижению сопротивления по входу Б запоминающего блока 3. Пороговый элемент б срабатывает по входу Б и увеличивает напряжение Ок, которое при0„)0 приводит к срабатыванию порогового элемента 25, выходной потенциал которого передним фронтом запускает одновибратор 27. Сформированный им импульс поступает через размыкающие контакты ключа 10 на вычитающий счетный вход счетчика 11, состояние которого уменьшается на единицу, и на выходе дешифратора 12 формируется команда й„ коммутатору 16 на переключение входа импульсно-фазового преобразователя . блока 17 по координате Y c вычитающего на суммирующий. Напраа-. ление фазового сдвига становится положительным, и перемещение по координате происходит в положительном направлении "+Y . Одновременно дешифратор 12 формирует команду на включение ключей 2. и 10. Ключ 2 через замыкающие контакты подключает выход 5 анализатора 1 к входу М порогового элемента 6 и выход hh к входу 6, Ключ 10 через раэмыкающие койтакты подключает выход "-" ана1069975 лизатора 9 к входу "+" счетчика 11, а выход "+" к входу "-". Низкое сопротивление по входу Pl порогового устройства 6 уменьшает. напряжение Ц„, которое при U <0; д выключает пороговый элемент 25 и уменьшает величину фазового сдвига, а следовательно, и скорость по координате Х и увеличивает по координате Y . Расстояние между датчиком копировального прибора 20 и копиром уменьшается,.уменьшается напряжение U, и при U <Ц, выключается пороговый элемейт 21, который низким потенциалом на выходе переводит выход элемента И-HE 23 в единичное состояние. Высокое сопротивление по входу М выключает пороговый элемент 6, которое запоминает напряжение (I> .как функцию текущего угла Ык и сохраняет

его неизменным до изменения наклона копируемой поверхности.

В позиции С поверхность копира имеет экстремальную точку, копирование из которой производится в четвертом квадранте плоскости XY

В экстремальной точке скорость по координате (равна нулю, а напряжение 0к близко к U „„„. Дальнейшее перемещение за экстремальную точку уменьшает расстояние между датчиком копировального прибора 20 и копиром. Напряжение

0, уменьшается, и при0< 0 срабатывает пороговый элемент 22, который переводит выход элемента . И-HE 24 в нулевое состояние. Низкое сопротивление по входу 5 включает пороговый элемент 6, в результате чего напряжение U увеличивается и при0„),0 „срабатывает пороговый элемент 2э, который запускает. одновибратор 27. Сформированный импульс, проходя через замыкающие контакты ключа 10, поступает на суммирующий вход счетчика 11. Состояние счетчика 11 увеличивается на единицу, и на выходе дешифратора 12 формируется команда N коммутатору 1 6 на переключение направления сдвига фазы по координате Y . Направление перемещения по координате Y производится в сторону -Т . Одновременно дешифратор 12 формирует команду на выключение ключей 2 и 10 и выходы анализаторов 1 и 9 подключаются к соответствующим входам блока 3 и счетчика 11. Низкое сопротивление по входу Я порогового элемента 6

5 уменьшает напряжение Ок, которое при Uw< 0> „выключает пороговый элемент 25 и уменьшает фазовый сдвиг а соответственно, и скорость подачи па координате Х и увеличивает па

10 координате Y . Расстояние между датчиком копировального прибора 20 и капиром увеличивается, напряжение

U увеличивается, и при 0 7++ пороговый элемент 22 выключается, переводя выхад элемента И-НЕ 24 в единичное состояние. Высокое сопротивление по входу М выключает.пороговый элемент 6, которое запоминает величину напряжения к как функцию

20 текущего угла копирования а к до следующего изменения наклона поверхности, Для повышения надежности рабаты устройства выход элемента И-НЕ 23 подключен к первому входу элемента

И-HE 24, выход которого соединен с вторым входом элемента И-НЕ 23. Это позволяет исключить одновременное включение управляющих входов $ и М порогового. элемента 6.

Предлагаемое устройство позволяет осуществлять управление процессом .копирования замкнутых контуров с заданной точностью от одного вход35 ного воздействия путем запоминания на неограниченное время найденного текущего угла копирования и автоматически переключать режим работы станка при выходе контролируемого

4О параметра за зацанную область ограничения. Это расширяет область применения формирователя, а именно позволяет упростить копировальную систему, что дает повышение надежности

45 системы в работе и увеличение точности копирования, влияющих на качество изготовления деталей.

Использование предлагаемого устройства позволяет изготавливать де50 тали с шаблона, эталона, макета да получения программы. В результате сокращаются простои станка и увеличивается коэффициент ега загрузки.

1069975 и ф

Фиг. 3

Фиг.5

Составитель N.Øâåö

Редактор A.Огар Техред О.Неце Корректор А.Тяско

Заказ 11619/17 Тираж 771 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4