Устройство для числового программного управления

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЧИСЛОВОГО ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ, содержащее генератор импульсов, блок задания скорости, первый элемент И, двухразрядный регистр и последовательно соединенные блок ввода программы, ;: дискретный интерполятор, первый блок элементов И и коммутатор, первые выходы двухразрядного регистра подключены к входам первого элемента И, выход которого соединен с вторым входом дискретного интерполятора, второй выход которого подключен к первому входу двухразрядного регистра, третий выход - к первому входу блока ввода программы, второй выход которого Соединен с первым входом блока заДания скорости, с вторым входом которого соединен выход генератора импульсов , отличающеес ятем, что, с целью повышения точности работы устройства, в него введены первый элемент ИЛИ, схема сложения по модулю два,Р -триггер, инвертор и последовательно соединенные второй регистр, второй блок элементов И, П-разрядный счетчик, второй элемент ИЛИ, второй элемент И и третий блок элементов И, второй вход которого соединен с выходом блока задания скорости , первый выход - с вторым входом двухразрядного регистра, второй выход - с вторым входом h -разрядного счетчика импульсов и с первым входом i первого элемента иЛИ, соединенного выходом с вторым входом первого (Л блока элементов И, а вторым входом с вторым выходом двухразрядного регистра , выход второго элемента ИЛИ через инвертор подключен к управляющему входу второго блока элементов И, а непосредственно - к С-входу, 1)-триггера,Б-вход которого соединен с первым выходом дискретного интерполятора и с первым входом сложения по модулю два, выход которой соединен с вторым входом второго элемента И, второй вход подключен к выходу) -триггера, R и 5 - установочные входы Которого являются входами устройства, выход генератора импульсов Соединен с третьим входом второго блока элементов И, вькод коммутатора является выходом устройства.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

COUHMNI °

РЕСПУБЛИН

1 А

09) (11) З(51) G 05 В 19/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ;

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧМРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3609122/24-24 (22) 07.04.83 (46) 15.11.84. Бюл. Ф 42 (72) В.Г.Сараев, Г.С.Власов и В.П.Проворов (71) Пензенское ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции производственное объединение "Завод им.фрунзе" (53) 621.503.55(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 826279, кл. G 05 В 19/18, 1981.

2. Устройство числового программного управления НЗЗ-1М. Техническое описание Г61.700.033ТО, 1975 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЧИСЛОВОГО

ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ, содержащее генератор импульсов, блок задания скорости, первый элемент И, двухразрядный регистр и последовательно соединенные блок ввода программы, дискретный интерполятор, первый блок элементов И и коммутатор, первые выходы двухразрядного регистра подключены к входам первого элемента И, выход которого соединен с вторым входом дискретного интерполятора, второй выход которого подключен к первому входу двухразрядного регистра, третий выход — к первому входу блока ввода программы, второй выход которого соединен с первым входом блока за" дания скорости, с вторым входом которого соединен выход генератора импульсов, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения точности работы устройства, в него введены первый элемент ИЛИ, схема сложения по модулю два, 3 -триггер, инвертор и последовательно соединенные второй регистр, второй блок элементов И, П-разрядный счетчик, второй элемент

ИЛИ, второй элемент И и третий блок элементов И, второй вход которого соединен с выходом блока задания скорости, первый выход — с вторым входом двухразрядного регистра, второй выход — с вторым входом И -разрядного счетчика импульсов и с первым входом первого элемента ИЛИ„ соединенного выходом с вторым входом .первого блока элементов И, а вторым входом— с вторым выхоцом двухразрядного регистра, выход второго элемента ИЛИ через инвертор подключен к управляющему входу второго блока элементов И, а непосредственно — к С-входу, Э-триггера, D -вход которого соединен с первым выходом дискретного интерполятора и с первым входом схемы сложения по модулю два, выход которой соединен с вторым входом второго элемента И, второй вход подключен к выходу2 -триггера, R и 5 — уста1 новочные входы которого являются входами устройства, выход генератора импульсов соединен с третьим входом второго блока элементов И, ф выход коммутатора является выходом устройства.

1124251

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в устройствах для программного управления металлорежущими станками. 5

Известно устройство для программного управления, содержащее последовательно соединенные генератор импульсов, счетчик импульсов, блок управления, первый элемент И, блок 10 ввода программы, блок буферной папяти, блок рабочей памяти и интерполятор, последовательно соединенные блок коррекции, блок перезаписи информации и первый логический блок, выходы которого соединены с вторыми входами блока рабочей памяти, последовательно соединенные блок анализа координат, блок триггеров коррекции и второй элемент И, выходом подклю- gp ченный к второму входу блока перезаписи информации, а также третий элемент И, первым входом соединенный с вторым входом блока триггеров коррекции, вторым входом — с вторым выходом блока управления, а выходомс вторым входбм блока буферной памяти, четвертый и пятый элементы И, блок шестых элементов И и второй логический блок, который первым входом через четвертый элемент И соединен с вторыми входами блока анализа координат, первыми входами блока шестых элементов И и выходами блока буферной памяти, второй вход четвертого элемента И соединен с вторым входом блока управления, третий выход которого соединен с вторыми входами блока рабочей памяти, четвертый выход — с первым входом пятого40 элемента И, вторым входом соединенного с вторым входом второго логического блока, третьи входы которого подключены к вы<одам блока рабочей памяти, а выходы — к второму входу интерполятора, выходы блока шестых элементов И соединены с четвертыми входами блока рабочей памяти (11.

Недостатками описанного устройства являются невысокая надежность вследствие большой конструктивной сложности, а также невысокая точность из-за отсутствия возможности коррекции люфтов приводов подач станка в начале автоматической работы вследствие отсутствия информации о знаках перемещения приводов подач в наладочном режиме работы.

Наиболее близким к предлагаемому является .устройство для числового программного управления, содержащее генератор импульсов, блок задания скорости, элемент И, коммутатор, последовательно соединенные блок ввода программы, дискретный интерполятор, регистр, вентиль, выходами подключенный к входам коммутатора, а вторым входом — к второму выходу дискретного интерполятора, второй вход которого соединен с выходом элемен та И, а третий выход — с входом блока ввода программы, подключенный вторым выходом к первому входу блока задания скорости, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход — с вторым входом регистра, вторым и третьим выходами подключенного к входам элемента И.

Устройство работает следующим образом. Программа обработки, записанная на перфоленту и состоящая из отдельных кадров, считывается блоком ввода программы, с которого в двоичном коде поступает на интерполятор и содержит числовую информацию о величинах перемещения, знаки приращений, координаты перемещения и вид интерполяции (линейная, круговая), а также — на блок задания скорости, определяя частоту следования его выходных импульсов, соответствующих заданной скорости подачи приводов.

В режиме интерполяции сигналы на отработку перемещений (переносы) с дискретного интерполятора поступают на вход регистра, где накапливаются шаги, считываемые импульсами блока задания скорости. Импульсы с выхода регистра подаются на вход вентиля, где в зависимости от знаков приращения, поступающих в течение времени реализации алгоритма интерполяции отрабатываемого кадра с триггера знаков (Т ) интерполятора, распределяются по выходам "+" или " -" и подаются на соответствующие входы

Коммутатора. Коммутатор распределяет импульсы по фазам шагового двигателя. а привод подач при этом производит перемещения по координате согласно знаку приращения и числовой информации, поступающей с интерполятора.

Выходная частота интерпслятора значительно больше программируемой.

Перевод работы интерполятора в истинный масштаб времени осуществляется с

3 11 помощью элемента И, на котором вырабатывается сигнал, блокирующий интерполятор при накоплении двухразрядным регистром двух единиц. Интерполятор ждет импульс с выхода блока задания скорости, считывающего один импульс из регистра. Таким образом, скорость перемещения приводов подач определяется частотой следования импульсов с выхода блока 3 задания скорости.

По окончании отработки кадра интерполятором формируется в блок ввода программы сигнал "Конец отработки кадра", по которому блоком ввода программы производится считывание последующего кадра.

До начала интерполирования последующего кадра после выдачи в блок ввода программы сигнала Конец отработки кадра" знак последующего перемещения записывается в триггере знаков интерполятора, где хранится в течение реализации алгоритма интерполяции (2) .

Недостатком известного устройства является его низкая точность из-за погрешности, возникающей в результате люфтов приводов подач при смене направления перемещения.

Цель изобретения — повышение точности путем коррекции погрешностей приводов подач.

24251

30 й-разрядный счетчик, второй элемент

ИЛИ, второй элемент И и третий блок элементов И, второй вход которого соединен с выходом блока задания скорости, первый выход — с вторым входом двухрЛзрядного регистра, второй выход — с вторым входом и -разрядного счетчика импульсов и с первым входом первого элемента ИЛИ, соединенного выходом с вторым входом первого блока элементов И, а вторым входом — с вторым выходом двухразрядного регистра, выход второго элемента ИЛИ через инвертор подключен к управляющему входу вто ого блока элементов И, а непосредственно к С-входу 37-триггера,Ц -вход которого соединен с первым выходом дис" кретного интерполятора и с первым входом схемы сложения по модулю два, выход которой соединен с вторым входом второго элемента И, второй вход поключен к выходу D òðèããåðà, R u

5- установочные входы которого являются входами устройства, выход генератора импульсов соединен с третьим входом второго блока элементов И, выход коммутатора является выходом устройства.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

40

50

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для числового программного управления, содержащее генератор импульсов, блок задания скорости, первый элемент И, двухразрядный регистр и последовательно соедииенные блок ввода программы, дискретный интерполятор, первый блок элементов И и коммутатор, первые выходы двухразрядного регистра подключены к входам первого элемента

И, выход которого соединен с вторым входом дискретного интерполятора, второй выход которого подключен к первому входу двухразрядного регистра третий выход — к первому входу блока ввода программы, второй выход которого соединен с первым входом блока задания скорости, с вторым входом которого соединен выход генератора импульсов, введены первый элемент ИЛИ, схема сложения по модулю два,D -триггер, инвертор и последовательно соединенные второй регистр, второй блок элементов И, Устройство содержит блок 1 ввода программы, дискретный инте рполятор 2, блок 3 задания скорости, генератор 4 импульсов, первый регистр 5, первый элемент И6„ коммутатор 7, блок элементов И 8, 9, 10, второй элемент

И 11, двоичный П вЂ разрядн счетчик 12 импульсов, 3 -триггер 13, схему 14 сложения по модулю два, второй регистр 15, первый и второй элементы

ИЛИ 16, 17 и инвертор 18.

На эпюрах фиг. 2 изображены сигналы: 19 — выходные импульсы блока 3 задания скорости; 20 — сигнал на вы— ходе триггера знаков дискретного интерполятора 2; 21 — сигнал "Конец коррекции" на выходе элемента ИЛИ 17;

22 — сигнал на выходец) -триггера 13;

23 — сигнал "Разность знаков" на выходе схемы 14 сложения по модулю два;

24 — корректирующие импульсы на втором выходе вентиля, поступающие на первый вход-элемента ИЛИ 16; 25 — импульсы истинных размерных перемещений

1124251 на выходе регистра 5, поступающие на второй вход элемента ИЛИ 16, Счетчик 12 реализует операцию счета сигналов (импульсов), поступа.ющих на его вход. По способу;кодиро- 5 вания счетчик относится к позиционному классу (двоичному) кодирования, по назначению — к вычитающему. Ем" кость счетчика и определяется максимальным числом сигналов, которое может быть зафиксировано на счетчике, и зависит от числа каскадов (разрядов) счетчика.

На А разрядах счетчика возможна предварительная запись двоичного кода 1 числа. Например, можно реализовать счетчик 12 на n3 -триггерах. Инверсный выход3 -триггеров соединяется со своимЗ -входом, образуя таким образом и счетных триггеров, а прямой выход,?1 предыдущего триггера подключается к синхрониэирующему С-входу последующего. 3 -входы 3 -триггеров используются для предварительной записи двоичного кода числа. Прямые выходы

Р-триггеров являются выходами счет-, чика 12.

Устройство работает следующим образом.

ЗС

После включения устройство устанавливается в исходное состояние, причем разряды счетчика 12 импульсов устанавливаются в нулевые состояния, по которым с выхода tl-входного элемента ИЛИ 17 формируется сигнал

"Конец коррекции", уровень которого соответствует уровню логического "О" и который пройдя через инвертор 18, разрешает на время одного такта импульсов генератора 4 проход двоичного кода с и -разрядного регистра 1„" через вентиль 10 на входы вычитающего двоичного счетчика 12 импульсов. В регистре 15 хранится корректирующий код, значение которого прямо пропорционально величине люфта привода подач. Корректирующий двоичный код записывается на разряды счетчика 12 импульсов. В случае нулевого кода на регистре 15 на выходе элемента ИЛИ 17 постоянно присутствует сигнал Конец коррекции", по которому с частотой импульсов генератора 4 производится перезапись нулевого кода в счетчик 12 импульсов и блокировка прохождения сигнала, "Разность, знаков" с выхода схемы 1"4 сложения по модулю два через элемент И 11 на вход вентиля 9, В случае записи кода, отличного от нуля, в счетчик12 импульсов с.выхода элемента ИЛИ 17

3 сигнал "Конец коррекции" снимается и в этот момент (по переднему фронту снятия сигнала "Конец коррекции") на триггер 13 по)3 -входу записывается знак приращения с триггера знаков (Т + ) интерполятора 2 (фиг. 2, эпюры 20, 2.1, 22).

Автоматическому режиму работы устройства предшествует наладочный режим, по которому производятся перемещения приводов подач от станка с целью выхода на исходную точку начала отработки программы обработки со знаками "+" или "-", которые записываются на триггер 13 по входам

R и 5 соответственно.

В автоматическом режиме работы предлагаемого устройства считывание программы блоком t ввода программы и запись информации в интерполятор 2, блок 3 задания скорости производятся аналогично работе известного устройства (2g .

В случае разности знаков преды-, дущего и последующего перемещений, хранящихся в триггере 13 и триггере знаков (Т+) интерполятора 2 соответственно, на выходе, схемы 14 сложения по модулю два формируется сигнал "Разность знаков", который, пройдя через элемент И 11 при условии отсутствия сигнала "Конец коррекции" (т.е. записи ненулевого кода на счетчик 12 импульсов) с выхода элемента ИЛИ 17, переключает импульсы блока 3 задания скорости с входа вентиля 9 на его второй выход, откуда импульсы поступают на первый вход элемента ИЛИ 16 и на вцчитающий вход счетчика 12 импульсов (фиг. 2, эпюры 20-24). В то же время импульсы блока 3 задания скорости с первого выхода вентиля 9 не подаются на вход регистра 5, и при накоплении последним двух единиц (шагов интерполятора) элемент И 6 вырабатывает сигнал, блокирующий дискретный интерполятор 2. Начало реализации алгоритма интерполяции на время действия сигнала "Разность знаков" с выхода ñõåмы 14 сложения по модулю два задерживается, следовательно„ с выхода регистра 5 импульсы не поступают на второй вход элемента ИХЯ 16. Импульсами блока 3 задания скорости с второго

8 /

50

7 11242 выхода вентиля 9 считывается двоичный код корректирующего значения погрешности со счетчика 12 импульсов. Счетчик 12 импульсов досчитывает до нулевого содержания в и разрядах, и элемент ИЛИ 17 формирует сигнал "Конец коррекции", по которому переписывается корректирующий код с регистра 15 на разряды счетчика 12 импульсов .через вентиль 10. С выхода элемента 10

ИЛИ 17 при отсутствии нулевого кода в разрядах счетчика 12 импульсов снимается сигнал "Конец коррекции", в момент снятия которого с синхронизирующего входа триггера 13 по 3 -вхо- 15 ду записывается знак предстоящего размерного перемещения с триггера знаков (Т ) интерполятора 2 в триггере 13, в результате чего с выхода схемы 14-сложения по модулю два 20 снимается сигнал "Разность знаков", отсутствие которого переключает импульсы блока 3 задания скорости с входа вентиля 9 на первый его выход. Поступление импульсов с второ- 25 го выхода вентиля 9 на первый вход элемента ИЛИ 16 и на вычитающий вход счетчика .12 импульсов прекращается (фиг. 2, эпюры 19-24). Количество импульсов, прошедших через элемент 30

ИЛИ 16 с первого входа на выход, прямо пропорционально двоичному коду корректирующего значения погрешности, хранящемуся в регистре 15.

С поступлением импульсов блока 3 задания скорости с первого выхода вентиля 9 на регистр 5 начинается реализация алгоритма интерполяции. и осуществление перевода работы ин- терполятора 2 в истинный масштаб времени аналогично работе известного устройства (2g .

Импульсы с выхода регистра 5 подаются на второй вход элемента

ИЛИ 16 (фиг. 2, эпюр 25). Корректирующие импульсы, поступающие на первый вход, и импульсы истинных размерных перемещений, поступающие на второй вход элемента ИЛИ 16 (фиг.2, эпюры 24, 25) проходят на его выход и подаются на вход вентиля 8. Распределение импульсов на вентиле 8 и коммутаторе 7 производится аналогично работе прототипа.

Следовательно, приводом подач производится отработка корректирующей величины люфта в случае смены знака направления перемещения и истинного размерного перемещения по координате в соответствии со знаком перемещения и числовой информацией, считываемыми блоком 1 ввода программы с перфоленты, и значением корректирующего кода, хранящегося в регистре 15.

В случае совпадения знаков предыдущего и последующего перемещений на выходе схемы 14 сложения по модулю два сигнал "Разность знаков" не формируется, чем разрешается проход импульсов блока 3 зад ния скорости с входа вентиля 9 на его первый выход. Импульсы подаются на вход регистра 5 и считывают шаги интерполятора 2 с регистра 5 на второй вход элемента ИЛИ 16, в то время как на второй выход вентиля 9 не проходят

I импульсы блока 3 задания скорости, т.е. считывание корректирующего кода со счетчика 12 импульсов не производится, В качестве базового объекта яожет быть выбрана система числового программного управления НЗЗ-1Ì. Корректирующие величины поправок на радиус и длину инструмента, начальное смещение и т.д. вводятся с помощью программы обработки, по которой производится опрос соответствующей корректирующей линейки, где записано значение корректирующего кода.

Наряду с необходимостью коррекции длины и радиуса инструмента необходимо учитывать погрешность, вносимую люфтами кинематических систем станков, значительно влияющими на точность обработки деталей. В системе НЗЗ 1М компенсировать погрешность на люфт возможно в процессе редактирования программ. А поскольку в процессе эксплуатации величина погрешности непостоянна, то возникает необходимость пересоставления программ с учетом нового значения погрешности.

Предлагаемое устройство обеспечивает коррекцию погрешности на люфт. Значение погрешности предварительно замеряется и заносится в 11 разряды второго регистра.

Таким образом, применение предлагаемого устройство позволяет сущест венно снизить погрешность обработки, зависящую от люфтов приводов подач, повысить производительность труда на

1124251 металлорекущих станках с ЧПУ за счет ускорения процесса внесения поправки на люфт путем ликвидации непроизвоl0 дительных затрат времени на процесс обмера первой пробной детали или пересоставление программ.

1124251

ВНИИПИ Заказ 8277/35 Тираж 841 Подписное

Филиал ПЛП "Патент", г.Уагород, ул.Проектная, 4