Устройство позиционирования п механизмов

 

Изобретение относится к позиционному программному управлению механизмами и может быть использовано при числовом программном управлении металлорежущими станками, имеющими несколько позиционируемых механизмов. Цель изобретения - уменьшение времени позиционирования . Устройство позиционирования , например, п силовыми головками содержит электродвигатель 15, преобразователь 67, п блоков управления модуля управления 24, датчика 16-19 обратной связи, блок 34 выбора направления перемещения механизмов и блок 33 выбора величины скорости перемещения. Отличительной особенностью устройства является возможность позиционирования силовых головок из их любого произвольного первоначального положения , что сокращает время позиционирования . 7 ил. со с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 05 В 19/21

ГОСУДАРСТВЕ ННЪ|Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4713393/24 (22) 30.05,89 (46) 07.03,92. Бюл. М 9 (71) Московское специальное конструкторское бюро автоматических линий и агрегатных станков (72) E.È.Âèëüìñåí, А.И.Комков, Б,Д.Фельд. ман и Л.И.Фридман (53) 62-50 (088.8) (56) Патент ГДР N. 239305,. кл. Н 02 P 7/67, 1985.

- Патент США М 4580086, кл. 318/603, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ

В МЕХАНИЗМОВ (57) Изобретение относится к позиционному программному управлению механизмами и, 5U„„1718186 А1 может быть использовано при числовом программном управлении металлорежущи. ми станками, имеющими несколько поэиционируемых механизмов. Цель изобретения — уменьшение времени позиционирования. Устройство позиционирования, например, п .силовыми головками содержит электродвигатель 15, преобразователь 67, и блоков управления модуля управления 24, датчика 16 — 19 обратной связи, блок 34 выбора направления перемещения механизмов и блок 33 выбора величины скорости . перемещения. Отличительной особенностью устройства является возможность позиционирования силовых головок из их любого произвольного первоначального положения, что сокращает время позиционирования. 7 ил.

1718186

Изобретение относится к позиционному программному управлению механизмами и может быть использовано при управлении станками, имеющими несколько позиционируемых механизмов.Известно устройство .позиционированйя ЧПУ несколькими механизмами, перемещение которых осуществляется поочередно и независимо друг от друга ин10 дивидуальными двигателями.

Недостатком этого:устройства яеляется наличие двигателей по числу механизмов и выполнение поочередного позиционирования, что удлиняет цикл работы. механизмов.

Известно устройство позиционирования и механизмов, содержащее преобразователь . сигналов управления, электродвигатель, соединенный посредством вала и и электромагнитных муфт с ша20 риковыми гайками перемещения и механизмов, и электротормозов механизмов, п инкрементных датчиков положения, ходовой винт и модуль управления.

Недостатком этого, устройства-является

25 увеличенное время позиционирования; обусловленное необходимостью возврата механизма в исходное положение перед повторн ым позиционированием, Целью изобретения является уменьшеПоставленная цель достигается тем; что устройство позиционирования п механиз- мов, включающее преобразователь сигналов управления, электродвигатель, соединенный посредством вала и и электромагнитных муфт с и шариковыми гайками перемещения и механизмов, и электротормозов механизмов, п инкрементных датчиков положения, ходовой винт и модуль управления, содержит блок выбЬра направ40 ления перемещения механизмов; блок выбора величины скорости перемещения, а также и элементов НЕ и ступенчатый регулятор скорости, при этом модуль управле-. ния выполнен в виде и блоков управления 45 каждый из которых состоит йз реверсивного счетчика, блока задания координат позиционирования, блока сравнения координат и

m блоков сравнения скороСтей перемещения, где m — число ступеней регулйрования

50 скорости, выход реверсивного счетчика соединен с первым входом блока сравнения координат. второй вход которого соединен с соответствующим выходом блока. задания координат позиционирования. первый выход блока сравнения координат соединен с первыми входами m блоков сравнения скоростей перемещения, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами блока задания координат позициние времени позиционирования.:: 30 онирования, выходы а блоков сравнения скоростей перемещения являются первой группой выходов блока управления, образующей первую группу выходов модуля управления:, соединенных с соответствующими входами блока выбора величины скорости перемещения. второй и третий выходй блока сравнейия координат являются второй группой выходов блока управления; образующей вторую. группу выходов модуля управления; соединенных с соответствующими входами блока выбора направления перемещения. механизмов,. вход реверсивного счетчика являетея входом блока управления, соединен с выходом соответствующего инкрементного датчика положения и является I-м входом модуля управления, где l и; m выходов.блока выбора величины скорости перемещения подключены к первой группе из m входов выбора величины скорости ступенчатого регулятора скорости, соединенного с преобразователе и сигналов управления, первая группа из двух выходов блока выбора направления перемещения механизмов подсоединена к второй группе . из двух входов вйбора направления перемещения механизмов регулятора скорости, вторая группа из и выходов блока выбора направления перемещения механизмов со- . единена непосредственно с выводами обмоток и электромагнитных муфт, а через п элементов НŠ— c входами и электротормозов механизмов; Блок выбора направления перемещения механизмов содержит пер- вую, вторую и третью группы из,n элементов

И каждая, первый и второй элементы ИЛИ, элемент НЕ и элемент. И, при этом выход первого элемента . ИЛИ соединен с вхо- дом элемента НЕ и первыми .входами элементов И первой группы, вторые входы . которых. соединены с п входами первого элемента ИЛИ, являющимися первой группой из и входов блока выбора направления перемещения. механизмов, выход элемента

HE подключен к первому входу элемента И, к второму входу которого подсоединен выход второго элемента ИЛИ, и выходов элементов И первой группы связан с первыми и входами элементов И второй группы, вторые и:входов которых соединены с и выходами элементов И третьей группы, первые входы которых подсоединены к выходу эле-. мента И, а вторые входы связаны с и входами второго элемента ИЛИ; являющимися второй rpynnoA из и входов блока вйбора направления перемещения механизмов, выходы первого элемента ИЛИ и элемента

И образуют первую группу из двух выходов блока выбора направления перемещения

1718186 механизмов, а выходы элементов И второй группы — вторую группу из п выходов блока выбора направления перемещения механизмов. Блок выбора величины скорости перемещения содержит m элементов ИЛИ; (m — 1) элементов HE и {m — 1) элементов И, при этом выход каждого i-го из m элементов ИЛИ. где (i 5 i m), кроме первого, соединен с первым входом i-го элемента И, второй вход которого подключен к выходу

I-го элемента НЕ, вход i-ro элемента НЕ соединен с выходом(1 — I)-ro элемента И, выход первого элемента ИЛИ связан с входом первого элемента НЕ, выход первого элемента

ИЛИ и выходы (m — 1) элементов И образуют группу из m выходов блока выбора величины скорости перемещения, а m групп из и входов каждая элементов ИЛИ образуют m групп иэ и входов каждая блока выбора величины скорости перемещения.

На фиг. 1 изображена схема устройства позиционирования; на фиг. 2 — схематичное расположение механизмов при позиционировании; на фиг. 3 — график изменения скоростей позиционируемых механизмов; на фиг. 4 — схема блока управления; на фиг. 5— схема блока выбора направления перемещения механизмов; на фиг. 6 —.схема блока выбора величины скорости перемещения механизмов; нэ фиг, 7 — схема регулятора скорости.

Устройство позиционирования содержит и механизмов, например четыре силовые головки 1 — 4 с режущими инструментами, перемещаемые посредством шариковых гаек 5 — 8, размещенных на ходовом винте 9, Гайки 5 †.8 посредством муфт 10 — 13 связаны с вращающимся валом

14, соединенным с приводным электродвигателем 15. На шариковых гайках 5 — 8 закреплены инкрементные датчики 16 — 19 обратной связи позиционируемых головок

1 — 4 и электротормоза 20 — 23.

Устройство позиционирования также содержит модуль управления 24, состоящий из блоков управления 25 — 28, каждый из которых включает реверсивный счетчик 29, вход которого является входом блока управления и i-ым входом модуля управления, где

1 l 4, при этом вход счетчика соединен с выходом одного из датчиков 16 — 19, блок

30 задания координат позиционирования, хранящий в памяти по координате t позици° онирования одной из. головок 1 — 4 и заданные расстояния тормозных путей, блок 31 сравнения координат и m блоков 32 сравнения скоростей перемещения, где m — число ступеней регулирования скорости, например m = 3, Первый вход блока 31 соединен с выходом реверсивного счетчика 29, второй вход блока 31 — с соответствующим выходом блока 30, а первый выход подключен к первым входам блоков 32> — 32з, вторые входы

5 которых соединены с соответствующими выходами блока 30. Выходы блоков 32 — 32з являются первой группой выходов блока управления, образующей первую группу выходов модуля управления 24, соединенных с

10 соответствующими входами блока 33 выбора величины скорости перемещения, второй и третий выходы блока 31 являются второй группой выходов блока управления, образующей вторую группу выходов модуля управ15 ления 24, соединенных с соответствующими входами блока 34 выбора направления перемещения механизмов, Блок 34 содержит первую, вторую и третью группу из четырех элементов И 35—

20 38, 39 — 42, 43 — 46 соответственно каждая, первый 47 и второй 48 элементы ИЛИ, элемент НЕ 49 и элемент И 50. Выход первого элемента ИЛИ 47 соединен с входом элемента НЕ 49 и первыми входами элементов

25 И 35 —, 38 первой группы, вторые входы которых соединены с входами первого элемента ИЛИ 47, являющимися первой группой из четырех входов блока 34 выбора направления перемещения механизмов, 30 Выход элемента НЕ 49 подключен к первому входу элемента И 50, к второму входу которого подсоединен выход второго элемента

ИЛИ 48. Выходы элементов И 35 — 38 первой группы связаны с первыми входами элемен35 тов И 39 — 42 второй группы, вторые входы которых соединены с выходами элементов

И 43 — 46 третьей группы, первые входы которых подсоединены к выходу элемента И

50, а вторые входы связаны с входами вто40 рого элемента ИЛИ 48, являющимися второй группой из четырех входов блока 34, Выходы первого элемента ИЛИ 47 и элемента И 50 образуют первую группу из двух выходов блока 34, Выходы элементов И 39—

45 42 второй группы — вторую группу из четырех выходов блока 34 выбора направления перемещения механизмов, Блок 33 выбора величины скорости перемещения. содержит элементы ИЛИ 51—

50 53, элементы И 54 и 55, элементы HE 56 и .57. Выходы элементов ИЛИ 52 и 53 соединены с .первыми входами соответственно элементов И 54 и 55, вторые входы которых . подключены к выходу соответственно эле55 ментов НЕ 56 и 57, Вход элемента НЕ 56 соединен с выходом элемента ИЛИ 51, э вход элемента HE 57 —.с выходом элемента

ИЛИ 54. Выход элемента ИЛИ 51 и выходы элементов И 54 и 55 образуют группу из трех выходов блока 33, а три группы из четырех

1718186

35

40 положения, на основании которого форми-,. руются сигналы — X>, -Х, -Хз, -Х4, Xt, Х2, Хз, 45

Х4, характеризующие управление перемещения соответствующей головки, поступающие в блок 34, и сигнал Ь = N — l, характеризующий разность между заданной и фактической координатой головки. 50

Сигнал Л поступает на блоки 321 — 32з. в которых сопоставляется расстояние каждой головки Ьдо заданной координаты l1, (2, !з, !

4 с величинами й, 6а, h3 нормированных тормозных путей. На выходе блоков 321 — 55

32з формируются сигналы а1. Ы, с1, соответствующие допустимым скоростям перевходов каждая элементов ИЛИ 51 — 53 образуют три группы иэ четырех входов каждая блока 33.

Три выхода блока 33 поДключены к первой группе из трех входов выбора величины скорости ступенчатого регулятора 58 скорости. Первая группа из двух выходов блока 34 подсоединена к второй группе из двух входов выбора направления перемещения механизмов регулятора 58 скорости.

Регулятор 58 скорости содержит резисторы 59 — 61 и электромагнитные реле с обмотками 62 — 66 и контактами 61.1, 63.1, 64.1, 65.1, 66.1, подключенными на вход преобразователя 67 сигналов управления, управляющего электродвигателем 15, Вторая группа из четырех выходов блока 34 выбора направления перемещения меха.низмов соединена непосредственно с выводами обмоток электромагнитных муфт 10—

13, а через элементы НЕ 68 — 71 — с входами электротормозов 20 — 23.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии силовые головки

1 — 4 могут находиться в произвольном положении (см. фиг. 2а). При этом в счетчиках

29 блоков управления 25- 28 модуля управления 24 хранится ранее накопленная информация (количество импульсов, поступивших от датчиков 16 — 19), соответствующая исходным координатам головок

1 — 4. В блоках 30 задания координат позиционирования блоков управления 25 — 28 содержится информация о заданных координатах позиционирования l1 lz, (з, (4 головок и их нормированных тормозных путях й,hp. Æ;

Посредством блока 31 сравнения координат производится сравнение заданных координат позиционирования каждой головки с координатами и их фактического мещения V>, Vz, Чз головок в зависимости от фактической координаты и заданного рас5

25 стояния тормозных путей, поступающие в блок 33, В представленном на фиг. 2 примере предполагается, что расстояния координат головок 1 -4 превышают все величины тормозных путей, что позволяет начать перемещение головок с максимальной скороСтью

VM>«. Блок 34 создает команду на одновременное перемещение головок 1 -3 влево по чертежу, а головки 4 вправо. Блок 33, анализируя сигналы блоков 321 — 32з блоков управления 25 — 28, формирует команду на групповое перемещение головок 1 -3 влево с минимальной из выбранной блоками 321—

32з скоростью перемещения, которая в описываемой исходной фазе работы (момент времени to. см. фиг. 3) равна Чмакс. В результате данного процесса командой, поступающей с второй группы выходов блока 34 выбора направления перемещения, производится включение электромагнитных муфт

10 — 12, а с первой группы выходов блока 34 и выхода блока 33 подаются управляющие сигналы соответственно на первую и вторую группу входов регулятора 58 скорости. С выхода последнего сигнал поступает на вход преобразователя 6Т, который включает электродвигатель 15 (см. фиг. 1) на вращение с частотой, соответствующей Чмакс Вращение вала 14 через муфты 10 — 12 передается на гайки 5 — 7 ходового винта 9 и датчики 16 — 18 головок 1 — 3. При этом головки 1 — 3 начинают двигаться влево (фиг.

2a) со скоростью Ч макс

При подходе головки 3 к заданной координате (з (фиг. 2, б) блок управления 27 в момент времени t> формирует команду на переключение привода на первую тормозную скорость Чт, в момент времени t2 — на вторую тормозную скорость Ч г и в момент времени тз — на останов привода (см. фиг. 3).

При этом команды блоков управления 25 и

26 не изменяются. Блок 33, анализируя команды блоков управления 25 — 27, выбирает для управления преобразователем 67 режимы минимальных скоростей. В результате этого электродвигатель 15 вращается с частотой, определяемой командами блока управления 27, т.е, с частотой, обеспечивающей пози.1ионирование головки 3 в заданной координате. При этом головки 1 и 2 перемещаются со скоростью, определяемой режимом движения головки

3 (см. фиг. 3, а, б, в).

После остановки головки 3 ее муфта 12

° отключается и одновременно через элемент

НЕ 70 включается электротормоз 22, Далее аналогично последовательно производится позиционирование головки 1 (см. фиг. 2, в) и головки 2 (см. фиг. 2, г).

1718186

После завершения позиционирования головок 1 — 3 по команде с блока 34 производится реверсирование электродвигателя

15 для позиционирования головки 4, которое осуществляется аналогично описанному, Таким образом, предлагаемое устройство йозволяет сократить время позиционирования силовых головок.

Формула изобретения

1, Устройство позиционирования и механизмов, содержащее преобразователь сигналов управления, электродвигатель, соединенный посредством вала и и электромагнитных муфт с и шариковыми гайками перемещения и механизмов, и электротормозов механизмов, и инкрементных датчиков положения, ходовой винт и модуль управления, отл и ч а ю щеес я тем, что, с целью уменьшения времени позиционирования, оно содержит блок выбора направления перемещения механизмов, блок выбора величины скорости перемещения, а также и элементов НЕ и ступенчатый регулятор скорости, при этом модуль управления выполнен в виде и блоков управления, каждый из которых состоит из реверсивного счетчика, блока задания координат позиционирования, блока сравнения координат и m блоков сравнения скоростей перемещения, где

m — число ступеней регулирования скорости, выход реверсивного счетчика соединен с первым входом блока сравнения координат, второй вход которого соединен с соответствующим выходом блока задания координат позиционирования, первый выход блока сравнения координат соединен с первыми входами m блоков сравнения скоростей перемещения, вторые входы которых соединены .с соответствующими выходами блока задания координат позиционирования, выходы m блоков сравнения скоростей перемещения являются первой группой выходов блока управления, образующей первую группу выходов модуля управления, соединенных с соответствующими входами блока выбора величины скорости перемещения, второй и третий выходы блока сравнения координат являются второй группой выходов блока управления, образующей вторую группу выходов модуля управления, соединенных с соответствующими входами блока выбора направления перемещения механизмов, вход реверсивного счетчика является входом блока управления, соединен с выходом соответствующего инкрементного датчика положения, и является i-ым входом модуля управления, где (1 и); m выходов блока выбора величины скорости перемещения подключены к первой группе из а входов выбора величины скорости ступенчатого регулятора скорости, соединенного с преобразователем сигналов управления, первая группа из двух выходов блока выбора. направления перемещения механизмов подсоединена к второй группе из двух входов выбора направления перемещения механизмов регулятора скорости, 10 вторая группа из и выходов блока выбора направления перемещения механизмов соединена непосредственно с выводами обмоток и электромагнитных муфт, а через п элементов НЕ с входами и электротормозов механизмов.

2. Устройство по и. 1, от л и ч а ю щ е ес я тем, что блок выбора направления перемещения механизмов содержит первую, 15 вторую и третью группы из и элементов И каждая, первый и второй элементы ИЛИ, элемент КЕ и элемент И, при этом выход первого элемента ИЛИ соединен с входом элемента НЕ и первыми входами элементов

И первой группы, вторые входы которых соединены с и входами первого элемента

ИЛИ, являющимися первой группой из и входов блока выбора направления перемещения механизмов, выход элемента НЕ подключен к первому. входу элемента И, к второму входу которого подсоединен выход второго элемента ИЛИ, п выходов элементов И первой группы связаны с первыми и

30 входами элементов И второй группы, вторые и входов которых соединены с и выходами элементов И третьей группы, первые

35 входы которых подсоединены к выходу элемента И, а вторые входы связаны с и входами второго элемента ИЛИ. являющимися второй группой из п входов блока выбора направления перемещения механизмов, выходы первого элемента ИЛИ и элемента

И образуют первую группу из двух выходов блока выбора направления перемещения механизмов, а выходы элементов И второй группы — вторую группу из и выходов блока выбора направления перемещения механизмов.

45 (гп — 1) элементов НЕ и (m — 1) элементов И, при этом выход каждого i-го из m элементов

ИЛИ, где (1 < 1 < m), кроме первого, соединен с первым входом i-го элемента И, второй вход которого подключен к выходу i-го элемента НЕ, вход i-го элемента НЕ соединен с выходом (i — 1)-го элемента И, выход первого элемента ИЛИ связан с входом первого элемента НЕ, выход первого элемента ИЛИ и

3. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е50 с я тем, что блок выбора величины скорости . перемещения содержит m элементов ИЛИ, 11

1718186

12 выходы (m — 1) элементов И образуют группу из m выходов блока выбора величины скорости перемещения, à m групп из п входов каждая элементов ИЛИ образуют m групп иэ и входов каждая блока выбора величины скорости перемещения.

1718186

Ом 1Б (17;М;

1718186

Фиа,6

Фиа. 7

Составитель Г. Филиппова

Редактор M. Стрельникова Техред M.Mîðråíòýë Корректор Q. ципле

Заказ 881 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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