Способ определения направления вращения инструментального магазина и устройство для его осуществления
Изобретение относится к электроавтоматике промышленных магазинов, а именно к управлению вращением по кратчайшему пути инструментальных магазинов обрабатывающих центров и ГП-модулей. Целью изобретения является повышение точности и надежности устройства в работе и расширение его технологических возможностей за счет обеспечения вращения инструментального магазина с произвольным числом инструментальных гнезд по кратчайшему пути. Способ заключается в кодировании гнезд магазина, определении позиции каждого инструмента или гнезда в любой отрезок времени и подачи нужного инструмента для смены. Устройство собрано на известной элементарной базе (релейно-контактных и интегральных схемах, программируемых, контроллерах, микроЭВМ) и представляет собой логическую схему, на выходе дающую сигнал поворота магазина по или против часовой стрелки. 2 с.п.ф-лы, 7 ил. 4J ё
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51)5 В 23 В 15/00
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
О, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21)4404188/08 (22) 08.02.88 (46) 07.01.92, Бюл. ¹ 1 (71) Горьковское стан костроительное п роизводственное объединение (72) Е.А,Чернов и А.Е.Журавлев (53) 621.941 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
¹ ã11660099661166, кл. В 23 0 13/00, 1986. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРАВЛЕНИЯ ВРАЩЕНИЯ ИНСТРУМЕНТАЛЬНОГО
МАГАЗИНА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯЯ (57) Изобретение относится к электроавтоматике промышленных магазинов, а именно к управлению вращением по кратчайшему пути инструментальных магазинов обрабаИзобретение относится к электроавто.матике промышленных механизмов, а именно к управлению вращением по кратчайшему пути инструментальных магазинов обрабатывающих центров и ГП-модулей.
Целью изобретения является повышение точности и надежности устройства в работе и расширение его технологических возможностей за счет обеспечения враще-. ния инструментального магазина с произвольным числом инструментальных гнезд по кратчайшему пути.
На фиг. 1 изображены аппликации и кодирование "квазидвоичным кодом" 24-х инструментального магазина; на фиг. 2 — то же 17-ти инструментального магазина, на фиг. 3 — то же 12-и инструментального мага„„SU „„1703265 А1 тывающих центров и ГП-модулей. Целью изобретения является повышение точности и надежности устройства в работе и расширение его технологических возможностей за счет обеспечения вращения инструментального магазина с произвольным числом инструментальных гнезд по кратчайшему пути, Способ заключается в кодировании гнезд магазина, определении позиции каждого инструмента или гнезда в любой отрезок времени и подачи нужного инструмента для смены. Устройство собрано на известной элементарной базе (релейно-контактных и интегральных схемах, программируемых, контроллерах, микроЭВМ) и представляет собой логическую схему, на выходе дающую сигнал поворота магазина по или против часовой стрелки. 2 с.п.ф-лы, 7 ил, зина; на фиг. 4 — блок-схема устройства; на фиг. 5 — то же, логическая часть; на фиг. 6— принципиальная схема устройства определения направления вращения 24-х инструментального магазина; на фиг. 7 — то же, логическая часть.
Для описания принимаем следующие условные обозначения:
Т01, Т02, Т04, Т08, Т10, Т20, Т40, Т80— двоично-десятичный код задания номера инструмента от устройства 4ПУ;
Т (— ), Т (— ), Т -) — квазидвоичNe Ne (й*
>1 22 23 ный код задания на выходе преобразователя кодов;
1703265,Ц « ) * . (N
КА (), (-) . К А — ) кваэидво) 22 23 ичный кг<л кпмандоаппарата, контролирующего фактическое положение и«с< румян-лльного магазина.
В качесгве примера для вывода общих законо <ерностей рассмотрим магазин с конкретнь<м числом инструментов, например N 24. 0< ределим разряды квазидвоичного кола
N/2 24/2 — — 12; N/2 ==24/4=-6, N/2 24/8 3; N!2 =24/16=1,5 .2;
N/2 - 24/32- 0,75 —. 1, Итак, «ге гнезда магазина можно закодировать пятью разрядами 12-6-3 — 2-1.
Аппликация магазина с числом инструментов 24 и принцип кодирования гнезд приведены на фиг. 1.
Вра<цая аппликацию магазина относи< pn<,t Ситуация I. Старшие разряды задания и исполнения равнь< между собой T12=-ÊÀ12, В этом случае вращение по часовой стрелке в соответствии с фиг.1 должно выполняться, если следующий по старшинству в сторону уменьшения разряд задания больше разряда исполнения, т.е. Тб > KA6; или если и эти разряды равны, то при условии большинства следующего разряда, т.е. при (TG=KA6) (ТЗ>КАЗ); или если и эти разряды равны, то вновь при большинстве следующего разряда, т.е. (T6=KA6) (ТЗ=КАЗ) (T2 > КА2) и т.д. Ситуациг< II, Старшие разряды задания и исполнения не равны между собой Т12 КА12. В этом случае вращение по часовой 40 стрелке должно выполняться, если следующий по старшинству в сторону уменьшения разряд задания меньше разряда исполнения, т.е, при Т6< КА6; или если эти разряды равны, то при меньшинстве следующего по старшинству разряда задания, т.е, при (T6=KA6) (ТЗ<КАЗ), и т.д. Таким образом, общее условие вращения по часовой стрелке можно записать так: ПО=(Т12=КА12) ((Т6>КА6) + (Т6=КА6) (TÇ> >KA3) + (Т6= — КА6) (TÇ- KAÇ) (T2>KA2) + +(Т6=КА6) (ТЗ=КАЗ) (Т2=КА2) (Т1>КА1)) + +(T12=KA12) ((Т6<КА6) <- (T6=- ÊÀ6) (ТЗ<КАЗ) + +(Т6=КА6) (TÇ ==КАЗ) (Т2< КА2) < (Тб=КА6). (ТЗ=КАЗ) (T2==KA2) (Т1<КА1)) и ПРОТИВ = ПО 55 Аналогично для магазина с числом инструментов, равным 17, аппликация которого показана на фиг, 2. Кваэидвоичный код 9--53-2-1. Логические уравнения IlO =- (T9--:KÀ9) ((Т5>КА5) + (T5=-ÊÀ5). (ТЗ>КАЗ) + (T5= — КА5) (TÇ=KAÇ) (Т2>КА2)<(Т5=-КА5) (TÇ=KAÇ) (Т2=-КА2) (Т1>КА1)) + (Т9 -КА9) ((Т5<КА5) + (Т5КА5) (T3 +(Т5==КА5) (ТЗ=КАЗ) (Т2=КА2) (Т1< КА1)) и ПРОТИВ = ПО По аппликации магазина с 12-тью инструментами, показанного на фиг. 3, легко видеть, что рассмотренные закономерности сохраняются. Это дает возможность говорить об универсальном способе определения кратчайшего пути, алгоритм которой общий для любого числа инструментов в магазине, т.е, ПО = (Г N*/2 = КА N*/2) ((Т М+/4> КА N*/4) + (T N*/4 = КА N*/4)(T N*/8 > КА N* /8)+ + (T й< /4: — KA N*/4)-(Т N+/8 .= КА N*/8) (Т: N*/16 > КА N*/16) + ...)+ (Т N+/2 р КА N*/2) ((T N+/4 < КА N*/4) + (Т N*/4 = КА N /4) (Т N+/8 < KA N*/8)+ (T N*/4: — KA N+/4) (Т N*/8-: == КА N*/8) (Т N+i16 < КА N*/16) + ...) и ПРОТИВ =- ПО. Блок-схема обобщенного устройства, реализующего заявляемый способ, приведена на фиг. 4,5. В ее состав входят устройство ЧПУ 1, выдающее двоично-десятичный код задания инструмента, подлежащего поиску; преобразователь 2 ВСД-кода устройства ЧПУ в квазидвоичный код; командоаппарат 3, определяющий номер гнезда, фактически находящегося в исходной позиции (в общем случае командоаппарат может выполняться в любом коде, но в этом случае его следует преобразователь в квазидвоичный); схемы равнозначности 4 и неравнозначности 5 старших разрядов кода задания T N*/2 и исполнения KA N*/2; схемы равнозначности 6, 7, 8(9, 10, 11)... следующих по старшинству в сторону уменьшения разрядов задания и исполнения N*/4, N*/8, N*/16, N*/32 .„и т,д. в зависимости от числа инструментов; схемы сравнения 12, 13, 14 ... на большее значение кодов задания N*/4, N*/8, N*/16 ... и т.д„ схемы сравнения 15, 16, 17 „, на меньшее значение кодов задания N*/4, N*/8, N+/16 „. и т,д.; схемы совпадения составляющей из двух групп и элементов И 18, 19 ... 20, 21 ... 22, 23; схемы ИЛИ 24, 25, 26; схема инвертора 27. Преобразователь 2 двоична-десятичнрого ВСД-кода в специальный кваэидвоичный индивидуален для каждого конкретного числа инструментов и выполняется по классическому принципу, Связи взаимное расположение в статическом состоянии элементов блок-схемы 1703265 (фиг. 4, 5), определяющей сущность способа, следующие. Двоично-десятичный код (ВСД) задания по адресу Т из устройства ЧПУ 1 поступает в преобразователь 2 ВСД-кода в специальный кваэидвоичный код. 5 Выходные ВСД-коды преобразователя 2 и командоаппарата 3, определяющего фактическое положение магазина относительно исходной позиции, поступают в схему логической части 4...27, которая 10 обрабатывает полученную информацию в соответствии с логическими уравнениями ПО = f Pn, KAn) и ПРОТИВ = ПО. Старшие разряды выходов преобразователя 2 и командоаппарата 3 соединены со схемами 15 равнозначности 4 и неравноэначности 5; следующие по старшинству (в сторону уменьшения) разряды соединены со схемами равнозначности 6 и 7, сравнения на большее значение 12, на меньшее значение 15; 20 следующие разряды — со схемами равнозначности 8 и т.д., сравнения на большее значение 13, на меньшее значение 16; самые младшие разряды (в данном примере) — со схемами сравнения на большее значе- 25 ние 14 и меньшее значение 17. Выход схемы 4 равнозначности старших разрядов соединен с выходной схемой И 22 первой группы; схемы 5 неравнозначности старших разрядов — с выходной схемой И 23 второй груп- 30 пы; схемы 6 равнозначности вторых по старшинству разрядов — со схемами И 18 и 20 соответственно первой и второй групп; схемы 7 равнозначности вторых по старшинству разрядов — со схемами И 19 и 21 35 соответственно первой и второй групп; схемы 8 равнозначности третьих по старшинству разрядов — co схемами И 19 и 21. Выходы схемы 12 сравнения на большее значение, схемы И 18 и 19 соединены с первой схемой 40 ИЛИ 24; а выходы схемы 15 сравнения на меньшее значение, схем И 20 и 21 соединены со второй схемой ИЛИ 25. Выход первой схемы ИЛИ 24 соединен с выходной схемой И 22 первой группы, а выход второй схемы 45 ИЛИ 25 — с выходной схемой И 23 второй группы. В свою очередь, выходы схемы И 22 и 23 соединены с третьей схемой ИЛИ 26, выход которой формирует выходной сигнал ПО вращения магазина по часовой стрелке. 50 Выход третьей схемы ИЛИ 26 соединен с инвертором 27, формирующим выходной сигнал "ПРОТИВ" вращения магазина против часовой стрелки. Практическую реализацию предлагае- 55 мого способа покажем, например, для магазина с числом инструментов N-24, логические уравнения для которого выведены ранее. Логические функции равнозначности, неравнозначности, сравнения на большее или меньшее значение, используемые в формулах, являются типовыми логическими функциями, т.е. (Т=КА)=Т КА+Т КА (ТЮКА)=Т- КА+Т КА (Т>КА)=Т.KA (Т<КА)=Т КА С учетом этого на фиг. 6, 7 показан релейно-контактный алгоритм логической части для N=24, пригодный для программирования программируемого контроллера или реализации на релейно-контактных аппаратах. Легко выполняется приведениелогическихуравнений,реализующих фиг. 5, к другой элементной базе, например бесконтактной. Связи и взаимное расположение в статическом состоянии элементов устройства (фиг. 6, 7), показывающего пример реализации способа, следующие. Выходы ВСД-кода задания из УЧПУ 1 связаны с преобразователем 2, формирующим сигналы включения реле 28-32 кодов задания Т1, Т2, ТЗ, Тб, Т12. Выходы ВСД-кода командоаппарата 3 включают реле 33 — 37 кодов исполнения КА1, КА2, КАЗ, КА6, КА12. Контакты реле 28 — 32 и 33 — 37 образуют логическую часть схемы устройства, где схема 38 равнозначности старших разрядов (Т12, КА12) соединена с первой схемой сравнения 39 (схемой неравнозначности) на большее значение и второй схемой 40 равнозначности следующих по старшинству разрядов (Тб, КА6); вторая схема 40 равнозначности соединена со второй схемой 41 сравнения на большее значение и третьей схемой 42 равнозначности следующих по старшинству разрядов (ТЗ, КАЗ), а третья схема 42 равнозначности соединена с третьей схемой 43 сравнения на большее значение и четвертой схемой 44 равнозначности следующих по старшинству разрядов (Т2, КА2); четвертая схема 44 равнозначности соединена с четвертой схемой 45 сравнения на большее значение младших разрядов (Т1, КА1), образуя общую параллельную цепь, соединенную с выходным реле 46. Схема 47 неравнозначности старших разрядов соединена с первой схемой 48 сравнения на меньшее значение и пятой схемой 49 равнозначности. Схема 49 равнозначности соединена со второй схемой 50 сравнения на меньшее значение и шестой схемой 51 равнозначности; шестая схема 51 равнозначности соединена с третьей схемой 52 сравнения на меньшее значение и седьмой схемой 53 равнозначности. Седь1703265 мая схема 53 равнозначности соединена с четв .р T0i1 схемой 54 сравнения на меньшее значение, образуя общую параллельную цепь, также соединенную с выходным реле 46, образующим признак ПО врашения магазина по чаcоRой стрелке. Размыкающий контакт 55 реле 46 включает выходное реле 56 ПРОТИВ, формирующее с,и нал вращения против часовой стрелки. Устроиство работает следующим образом, Код инструмента, подлежащего поиску, выдается и дооично-десятичном коде (T01, Т02, Т04, Т08, Т10, Т20) от устройства ЧПУ 1. Преобразователь 2, выполненный по классической схеме, преобразует двоично-десятичный код УЧПУ в специальный квазидвоичный код Т1, Т2, ТЗ, Т6, Т12. Каждому разряду этого кода соответствует выходное реле преобразователя 28-32 соответсгвенно. Фактическое положение инструмсч тального магазина относительно исходной позиции, отмечено на фиг. 1 знаком " реугольник", определяется командоаппаратом КА, разряды которого КА1, КА2, КА6, КА12 выполнены в том же квазидвоичном коде. Каждому разряду командоаппарата соответствуют выходные реле 33 — 37 соответственно, Логическая часть схемы, имеющая два выходных реле вращения ПО 46 и ПРОТИВ 56, построена на контактах реле 28-37 в соответствии с логическими уравнениями, реализующими предлагаемый способ определения кратчайшего пути, и содержит схемы равнозначности 38 и неравнозначности 47 старших разрядов "12", по две схемы равнозначности разрядов "6" (40, 49), разрядов "3" (42 и 51), разрядов "2" (44 и 53), а также схемы неравенства разрядов "6" (39 и 48), разрядов "3" (41 и 50), разрядов "2" (43 и 52) и рззрядов "1" (45 и 54). Предположим, что в исходной позиции находится гнездо Гь 1, как показано на фиг. 1,определяемого кодом КА1, КА2. КАЗ, КА6, КА12 а поиску подлежит инструмент, находящийся в гнезде N. 11 и задаваемый от УЧПУ кодом T11=-Т1 Т2 TÇ 16-Т12. Так как равны старшие коды (Т12==КА12), то замыкаег".: хема 38 равнозначности, и так как следующий по старшинству код задания Т6 больше кода КА6, то замыкается схема неравнозначности 39, анализ следующих разрядов не имеет значения, по цепи 38-39 включается реле 46 вращения по часовой стрелке, реле 56 выключается, Аналогично для других инструментов. Если поиску подлежит инструмент N 24, задаваемый кодом Т24=Т12. T2 Т1, 5 55 то из-за неравенства кодов старших разрядов (T12=-KA12) схема 38 равнозначности имеет разрыв цепи, и дальнейшие цепи 39— 45 можно не рассматривать. Цепочка неравнозначности 47 замкнута, однако разомкнуты цепи неравенства 48 разрядов "6" и равнозначности 49. Общая цепь реле 46 обесточена, следовательно, включается реле 56 вращения против часовой стрелки, Аналогично для остальных инструментов, кодируемых кодами T13 — Т24. Формула изобретения 1, Способ определения направления вращения инструментального магазина, заключающийся в сравнении кодов задания инструмента, подлежащего поиску, с кодом гнезда инструмента, фактически находящегося в исходной позиции, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения технологических возможностей, формируют Специальный квазидвоичный код, образуемый при делении числа гнезу в магазине N на двоичный ряд 2, 2, 2, 2 ..., (2" >N) с округлением до большего целого числа и оканчивающийся единицей, причем сравнение начинается со старших разрядов квазидвоичных кодов задания и фактического положения, и в зависимости от их равенства или неравенства кратчайшее направление вращения определяется по сравнению на большее или меньшее значение следующих по старшинству в сторону уменьшения разрядов, а при их равенстве по сравнению на большее или меньшее значение третьих по старшинству разрядов и так далее, до самых младших разрядов. 2. Устройство определения направления вращения инструментального магазина по кратчайшему пути, состоящее из цепей задания номера инструмента, цепей выходных реле задания, цепей командоаппарата. подключенных к входу логической части, о тличающееся тем,что,сцелью повышения точности и надежности в работе, устройство снабжено преобразователем двоично-десятичного кода задания в специальный квазидвоичный код, к входам которого подключены выходы цепей задания от УЧПУ, а к выходам — входы логической части, а логическая часть принципиальной схемы снабжена одной схемой равнозначности и одной схемой неравнозначности старших разрядов, схемами равнозначности следующих по старшинству в сторону уменьшения разрядов задания и исполнения, схемами сравнения на большее значение кодов задания и исполнения, схемами сравнения на меньшее значение кодов задания и исполнения, двумя группами элементов И и тремя элементами ИЛИ, причем старшие разряды 1703265 10 выходов преобразователя и командоаппарата подключены к входам схем равнозначности и нера внозначности старших разрядов. а последующие разряды — к входам соответствующих схем равнозначности 5 последующих разрядов и схем сравнения на большее и на меньшее значение кодов задания и исполнения, выход схемы равнозначности старших разрядов соединен с вых выходным элементом И первой групп, 10 ход схемы неравнозначности старших разрядов соединен с выходным элементом И второй группы, к второму входу которого подключен выход второго элемента ИЛИ, к первому входу которого подключена первая 15 схема сравнения на меньшее значен вто ом чение, ко рому — выход первой схемы И из второй группы, к одному из входов которой подклюсле чен выход первой схемы равнозначно сти дующих по старшинству разрядов. а к 20 другому — вторая схема сравнения на меньшее значение и к последующим входам второго элемента ИЛИ подключены выходы последующих элементов И второй группы к 25 входам которых подключены выходы схем равнозначности последующих разрядов, соответствующих этому элементу и выход по следующей схемы сравнения на меньшее значение, а ко второму входу выходного элемента И первой группы подключен выход первого элемента ИЛИ, к первому входу которого подключена первая схема сравнения на большее значение, ко второму — выход первой схемы И из первой группы, к одному из входов которой подключен выход первой схемы равнозначности следующих по старшинству разрядов, а к другому — вторая схема сравнения на большее значение. и к последующим входам первого элемента ИЛИ по к д лючены выходы последующих элементов И первой группы, к входам которых подключены выходы схем равнозначности последующих разрядов соответствующих этому элементу и выход последующей схемы сравнения на большее значение, а выходные элементы И первой и второй групп подключены к входам третьего элемента ИЛИ, 1703265 1703265 zz. v(pJ ПО Риг 9 /1 о г и ч F с к A я fh с.т4 4(! с Д к4(н) 4 K4 (-,/ 1703265 мсть г.. -02 г КЛ2 ЛГПИ, Составитель В. Жиганов Редактор Г. Наджарян Техред M.Mîðãåíòàë Корректор О, Ципле Заказ 19 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета па изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 "у 7 лор
