Устройство для циклового программного управления

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для управления сложным технологическим объектом, например станком любого назначения, роботом. Цель изобретения - упрощение конструкции и повышение надежности. Устройство содержит блок управления, многопозиционный переключатель, реле, переключатель перегрузки, привод, реле включения, управляющие элементы, которые могут быть в виде кулачков, толкателей или экранирующих флажков, а также первые и вторые диоды, первые и вторые резисторы, коммутационные элементы, храповое колесо, П-образную траверсу, управляемый контакт, токосъемные щетки, закрепленные на щеткодержателе, связанном с приводом, цепи управления. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОНЕТСНИК

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (51) G 05 В !9!02

fj j,f".(, „! »!! И

ГтИНП»:„:

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Й А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4188159/24-24 (22) 28. 01. 87 (46) 30.10.90, Бюл. !! 40 (75) Г.Г, Вочкянав (53) 621-.503.55(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1! 497560, кл. G 05 В 19/02. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИКЛОВОГО ПРОГРАМ!»!НОГО УПРАВЛЕ!1ИЯ (57) Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для управления сложным технологическим объектом, например станком любого назначения, роботом, Цель изобИзобретение относится к машиностроению и может быть использовано для циклового программного управления сложным технологическим объектом, например станком, промышленным роботом и другими технологическими установками, Цель изобретения — упрощение конструкции и повышение надежности, На фиг. 1 представлена блок-схема предложенного устройства; на фиг.2— его электрическая принциальная схема; на фиг.3 — вариант выполнения механической части устройства, Устройство 1 для циклавого пра граммного управления содержит блок

2 управления, многопозиционный переключатель 3, привод 4, реле 5, переключатель 6 нагрузки, блок 7 включения. Кроме того, на чертежах показа"

„„@11„„16ОЗЗ4З р ет ения — упр оцени е конструкции и повышение надежности. Устройство содержит блок управления, многопозиционный переключатель, репе, переключатель перегрузки, привоп„реле включения, управляющие элементы, которые могут быть в виде кулачков, толкателей или экрянирующих фчяжкав» а также первые и вторые диоды, первые и вто!лле резисторы, коммутационные элементы, хряпавае колесо, П-образную траверсу,, упрятэля< мый контакт, такосъемные щетки, эакреппенные на

i iеткадержятеле, связанном с TIpHBopoM» цепи управления, з,п. ф-лы, 3 ил» ны объект 8 уирявлевия„ рабочие артаны 9-11 которого снабжены приводами 17-! 4, коне ные выключатели 1520, угрявляющие элементы 21, которые могут быть выпалнетты B виде кулачков, талкателей»лти экрят1ирующттх»1элажков» в зависимости от конструкции применяемых конечт тх выключателей, неподвижные контакты 22-27, первый и второй подвижные контакты ?8 и 29, закрепленные на щеткодержателе 30, связанном с приводам 4, цепи 31-36 управления, первые резисторы 37-42, первые диады 43-45, вторые диоды 4651, третьи о » 57-57, вторые резисторы 58-63, резистор 64, управляемый контакт 65, якорь 66, П-образная траверса 67, кулачковый вял 68, толкатели 69-71, коммутацианны»е элементы 72-1, 72-2, 72-3, 72-4, 72-5, 1603343

72-6, рукоятка 73, храповое колесо

74, подпружиненная собачка 75, непод-, вижная ось 76, вертикальные направляющие,7 7 .

Чтобы диоды 52-57 использовать не только как элемент связи между реле 5 и соответствующим конечным выключателем через щетку 29, но и как элемент блокировки, обеспечивающей контроль завершенности соответствующих этапов цикла, последовательно с щеткой 28 включен резистор 64, равный по величине резистору 37-42. Поскольку эти блокировки нужны при автоматичес- 15 кой работе, а при наладочном (ручном) режиме управления могут быть излишними, поэтому резистор 64 зашунтирован управляемым контактом 65. Управление контактом 65 может быть ручным или автоматическим, реализуемым известными средствами. В частности, он может быть контактом переключателя нагрузки.

В механической части устройства 25 циклового программного управления (фиг.3 блок 7 включения выполнен в виде электромагнита, якорь бб которого закреплен на П-образной траверсе,67, концы которой являются опорами 30 вращения кулачкового вала 68 переключателя 6 нагрузки. На валу 68 путем определенной расстановки толкателей

69 записана программа автоматической работы управляемого объекта. Толкатели 69 сопряжены с толкателями 70, 71 коммутационных элементов 72-1

72-6 и управляемого контакта 65 переключателя 6. Толкатели 70 связаны с подвижными контактами или клапанами 40 коммутационных элементов, а толкатели 71 — с защелками, если они имеются и служат для удержания коммутационных элементов во включенном состоянии.

На валу закреплены рукоятка 73, щеткодержатель 30 и храповое коле" со 74, с которым взаимодействует подпружиненная собачка 75, установлен" ная на неподвижной оси 76. Храповой механизм, состоящий из храпового колеса 74, подпружиненной собачки 75, неподвижной оси 76, представляет собой простейший вариант конструкции движущего привода 4. fI-образнаЯ траверса 67 установлена в вертикальных . направляющих 77 с возможностью возвратно-поступательного движения.

Цикл работы управляемого объекта состоит из отдельных технологических микроопераций, например из элементарных движений рабочих органов: "вверх", !!Вперед"! !!зажим!!у "вниз" э !!Отвод!!э

"подвод и т,п, Цикл автоматической работы устройства циклового программного управле" ния состоит иэ основных этапов, реализующих упомянутые микрооперации, и. вспомогательных этапов, предназначенных для реализации нужд самой системы управления. К вспомогательным относятся такие этапы, как "Пуск цикла", "Включение задержки", т.е, выдержки времени "Проскок", во время которого происходит пропуск некоторых этапов общего цикла, "Стоп цикла", "Возврат устройства в исходное состояние" и др.

Цикл работы документально представляется в виде циклограммы, т.е. графически или в виде таблицы — перечня этапов цикла в том порядке, в каком они будут реализованы.на практике.

Согласно циклограмме подключаются цепи 31-36 управления к многопозиционному переключателю 3 и распределяются толкатели 69 по поверхности кулачкового вала 68.

Кроме этого, для каждого управляе" мого объекта составляется программа блокировок, в соответствии с которой вводятся в блок 2 управления диоды 4345 и другие элементы блокировки. Программа блокировок определяет условия, при которых реализуется циклограмма, т.е. условия, при которых работа на объекте будет безопасной, безаварийной и качественной.

Вспомогательные этапы здесь не рассматриваются подробно потому, что, во-первых, эти = òàïû физически реализуются также, как и основные этапы, во-вторых, эти этапы и средства их реализации являются известными для всех управляющих устройств.

Блок 2 управления состоит из цепей 31-36 управления, каждая из которых обеспечивает управление опреде-" ленным этапом цикла, отдельной микрооперацией. Каждая цепь управления имеет конечный выключатель, т.е. ограничитель ее действия. В традицион- ных релейных схемах конечные выключатели непосредственно или через средства размножения сигналов включеНа фиг.2 цепь 31 упранления подключена к контакту 22, я ее конечный выключатель 17 — к контакту 23, цепь

32 подключена к контакту 23, à ее выключатель 19 — к контакту 24 и т.д., т.е. цепь управления подключена к одному контакту, а ее конечный выключатель — к соседнему. 15

Чтобы указать на принадлежность конечных выключателей 15-20 цепям

31-36 управления, личин связи конечных выключателей 15-?0 с диодами 5257 расположены на чертеже вблизи тех 20 цепей, которым они принадлежат, действие которых они ограничивают.

Конечные выключатели здесь, как и в известных системах управления, ис" пользуются не только кяк ограничите- 2S ли в собственных цепях управления, но и как элементы блокировки в других цепях. Например, конечный выключатель

19 является конечным выключателем для цепи 32 управления и использует- 30 ся кяк элемент блокировки в цепи 34 управления посредством диода 45.

В качестве конечных выключателей используются ие только путевые датчики (фиг.1), но и другие дискретные датчики, тяк называемые реле давления., времени, скорости, счета и др, Устройство работает следующим образом.

Приводом 4 вручную, с помощью рукоятки 73 или автоматически устанавливают переключатели 3 и б и определенную позицию, которая имеет не только номер, но и наименование .той микрооперации, которая может быть здесь 45 (в этой позиции) реализована, Установка переключателя 6 нагрузки н определенную позицию есть не что иное, как выбор или подготовка к включению определенного привода 1?, 13 или 14 объ- 50 екта 8 управления. Одновременно многокомпоэиционнь и переключатель 3 подключает к реле 5 соответствующую цепь управления и ее конечный выключатель.

Если имеющиеся н цепи управления 55 блокировки не препятствуют прохождению управляющего сигнала, то реле 5 включается и включает яблок 7 включения, срабатывание которого обеспе40

5 160334 ны в свои цепи управления, т.е. в цепи, действие которых они ограничивают. Здесь же конечные выключатели

15-20 ни прямо, ни косвенно не соединены со своими цепями.

3 6 чивает передачу энергии через переключатель 6 нагрузки на выбранный привод, например на привод 14. привод 14, получив энергию, начинает работать и сообщает необходимое движение рабочему органу 9„ который, совершив необходимую работу, нажмет на конечный выключатель 15, который выключит ре" ле.5 и тем самым выключит блок 7"включения и привод 14.

Для рассмотрения более детальной работы устройства предположим, что объект 8 — это промробот в виде руки с захватом. Рука может совершать следующие движения: вперед, назад с по мощью привода 12, ннерх, вниз с помощью привода 13 и зажим и раэжим рабочего органа 9 с помощью привода 14.

Поскольку приводы 12-14 ренерсивные, то переключатель 6 нагрузки имеет по паре коммутационных элементов

72-1 — 72-6 для включения каждого привода. Поскольку приводы 12-14 пневматические, то коммутационные элементы 72 выполнены н виде клапанов, соединенных с одной стороны с источником сжатого воздуха, а с другой— с соответствующими входами приводов— ппенмоцилиидрон.

1

После установки переключателей 3,6 рукояткой 73 н первую позицию и подачи напряжения ня клеммы "+", "-" реле 5 включается по цепи: "+",64„28, 22,37,31,46,5,29,23,53,17,60,"-". Реле 5 включает электромягшп блока 7 г включения, якорь бб которо о сообщает. траверсе 67 и кулячкоьому валу 68 движение вверх, при котором соответствующие толкятели 69 нажимают на толкатели 70 коммутационного элемента

72-1 и управляемого контакта 65. Коммутационный элемент 72-1 открывается и включает привод 13, контакт 65 замыкается, Привод 12 посредством рабочего органа !0 перейещает захват робота внерх. В начале хода вверх конечный выключатель 18 освобождается, т.е замыкается,. однако "минус" с его выхода не прервет подачу управляющего сигнала через цепь 31 управления, так кяк поданный через контакт 65 сигнал положительный закроет проход более слабому отрицательному сигналу, ослабленному резистором 60, Таким образом, контактом 65 нейтрализуется блокировка через диод 52 пт выключателя 18.. Так нейтрализуются блокиров1603343

55 кй через диоды 52-57 при управлении реверсивными, следующими друг sa другом ходами при автоматической работе.

В конце. хода рукИ робота вверх нажимается, т.е. размыкается выключатель 17, который прерывает питание. реле 5 от клеммы "-" и, тем самым, выключает .его. Реле 5 выключает электромагнит блока 7. Якорь 66, траверса 67 с кулачковым валом 68 под действием своей тяжести опускаются в исходное положение, при этом храповое колесо 74 зацепляется очередным зубом за подпружиненную собачку 75 и поворачивается на один шаг вместе с валом 68 и щетками 28,29. Таким образом, вал 68 и щетки 28,29 переведены во вторую позицию. Коммутационные элементы 72-1 и управляемый контакт

65 возвращаются в исходное состояние под действием своих возвратных пружин.

Во второй позиции реле 5 включается по цепи: "+",64,28,23,38,32,47, 5,29,24,54,19,62,"-", Механизм устройства 1 срабатывает так же, как и в первой позиции, в результате чего соответствующим толкателем 69 будет включаться клапан — коммутационный ,элемент 72-S, через который энергия.. подается на привод 12. Последний посредством рабочего органа ll подает захват робота вперед. В конце хода руки робота вперед срабатывает конечный выключатель 19, который прерывает питание реле 5 от клеммы "-", т.е. выключает его. После отключения реле 5 механизм устройства возвращается в исходное положение, а вал 68 и щетки 28,29 устанавливаются в третью позицию.

Описанные включения реле 5 в первой и во втброй позициях состоялись, так как конечные выключатели 16,20 были нажаты, т.е. разомкнуты, и тем самым "разрешали" включение реле 5 через цепи 31, 32 управления. Если бы выключатель 16 бып замкнут, то ток от резистора 38 почти весь прошел бы через диод 44, выключатель 16, резистор 59 на клемму "-", а не через реле 5, так как сопротивление реле (входное сопротивление, если реле 5 электронное) в несколько раз больше сопротивления резистора 59. Таким образом, блокировки через диоды 43-45, а также через диоды 52-57 осуществ10

ЗО

35 ляются путем шунтирования высокоомного реле 5 малым сопротивлением.

В третьей позиция реле 5 включается по цепи: "+"64,28,24,39,33,48,5, 29,25,55,58,"-". Здееь включается привод 14 зажима захвата робота, Когда захват надежно зажат, срабатывает, т.е. замыкается выключатель !5, через который "пл с" подается на катод диода 55 и запирает его, в результате реле 5 выключается.

В последней позиции реле 5 включается по цепи: "+"64,28,27,42,51,5, 29,22,52,18,61,"-". Здесь совершается ход руки робота вниз посредством клапана — коммутационного элемента

72-2 и привода 13. Это реверсивный ход относительно хода, управляемого цепью Зl,.поэтому при включении первого хода робота потребовалась нейтрализация блокировки через диод 52.

Если какой-нибудь этап цикла не завершен, т.е. реле 5 отключится до срабатывания конечного выключателя цепи, с которой оно в данный момент соединено, то следующий этап не начнется, так как этот не сработавший конечный выключатеЛь через соответствующий диод 52-57 блокирует реле S в следующей гозиции; Например, если бы не завершился первый этап, то во второй позиции реле 5 не включилос бы иэ-за блокировки цепи, состоящей из диода 53, выключателя 17 и резистора 60, в которой выключатель 17 замкнут, так как не нажат иэ-за неза вершенности хода руки робота вверх.

Формула иэ обр етения

l. Устройство для циклового программного управления, содержащее много" позиционный переключатель .управления, щеткодержатель которого механически связан с подвижной частью переключателя нагрузки и валом, подключенного к блоку включения, выход которого соединен с входом переключателя,на" груэки, а вход - с выходом промежуточного реле, вход которого соединен с первым подвижным контактом многопозиционного переключателя управления, второй подвижной контакт которого подключен к первому выходу блока пнтания, к неподвижным контактам многопозиционного переключателя управления подключены и цепей управления, каждая из которых содержит последовательно

1б03343

10 соединенные первый резистор и первый диод, подключенный к входу промежуточного реле, выход конечных выключателей соединен через второй диод в соответствии с заданной программой управления с выходом соответствующей цепи управления, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью упрощения кон", . струкции и повышения надежности, в него введены третьи диоды, входами соединенные с выходами конечных выключателей, а выходами — с соответствующими неподвижными контактами многопозиционного переключателя управления, причем первый и второй подвижные

I контанты, закрепленные на щеткодержателе, подключены к соответствующей цепи управления и к выходу, соответствующему этой .цепи управления, тре" тьего диода.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что между первым входом блока питания и вторым подвижным контактом многопозиционного переключателя управления включен резистор, параллельно которому подключены управляемые нормально разомкнутые контакты.

1603343

Уб

Корректор С. Шекмар

Заказ 3384 Тираж 670 Подписное

ВНИКПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Составитель Е. Волков

Редактор M. Келемеш Техред Л..Сердюкова

70 б7