Цифровая пневмогидравлическа: программно-следящая система

 

(ii)428359

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства— (22) Заявлено 13.10.71 (21) 1705188/18-24 с присоединением заявки №вЂ” (32) Приоритет—

Опубликовано 15.05.74. Бюллетень № 18

Дата опубликования описания 29.05.75 (51) М. Кл. G 05b 19/44

Государственный квинтет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621-525, 621-540 (088.8) (72) Автор изобретения

А. Ф. Домрачев (71) Заявитель

Киевский ордена Ленина политехнический институт имени 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (54) ЦИФРОВАЯ ПНЕВМОГИДРАВЛИЧЕСКА

ПРОГРАММНО-СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА

Настоящее изобретение относится к области автсматическо го управления и может быть применено для автоматизации, металлорежущих станков.

Известна цифровая пневмогидравлическая программно-следящая система, .например, для позиционной обработки на металлорежущих .станках, содержащая считывающее устройство, блоки сравчения и управления скоростью движения рабочего органа, каждый из .которых соединен через соответствующие последовательно соединенные усилитель, пневмомеханический преобразователь и гидроусилитель с гидродвигателем, и датчики точного и грубого отсчета, соединенные через соответствующие логические преобразователи с входа|ми блока сравнения.

С целью повышения быстродействия системы в ней установлен струйный блок памяти, подключенный к выходу считывающего устройства и входным каналам блока сравнения, и блок управления считыванием информации, подключенный к выходу считывающего устройства и выходу блока памяти.

Указанные отличия позволяют осуществить ввод числового задания на следующую позицию во время отработки системой предыдущей позиции.

На фиг. 1 приведена блок-cxei>a цифровой ,пневмогидравлической программно-следящей системы; на фиг. 2 — принципиальная схема блока памяти; на фиг. 3 — схема устройства управления считыванием информации.

Основными блоками системы являются: считывающее устройство СУ с механизмом перемещения перфоленты, блок сравнения

ЛБС, блок управления скоростью движения рабочего органа БУС, усилители мощности

УБ и УМ, пневмомеханпческие преобразователи в цепях быстрого и медленного движения соответственно ПБ и ПМ, гидроусплителп ГБ и ГМ, гидродвигатель ГД, редуктор Р, механизм станка М; устройство обратной связи, которое состоит из датчика точного отсчета

ДТ, логического преобразователя точного отсчета ЛПТ, датчика rpyooiro отсчета ДГ, его логического преобразователя ЛПГ; отсчетный редуктор ОР;, блок памяти БП и блок управления счнтыванпем информации БУЗС.

На схеме (фиг. 1) показаны взаимосвязи между всеми олоками. В целом по одной координате система представляет собой замкнутую программно-следящую систему. Предусмотрены разные скорости отработки программы: быстрые движения для подхода к заданному положению и медленная подача для точного позиционирования. Для работы всех рабочих органов станка по нескольким координатам (например К1, К, и т. д.) должен

428359

l5 быть предусмотрен блок цикловой автоматики

БЦА.

Блок цикловой автоматики БЦА формирует команды на выполнение подвода и отвода рабочего инструмента, начало цикла позиционирования по различным координатам, перемещения других механизмов, например закрепление заготовки, управление режимами резания на станке и т. д. К этому блоку поступают сигналы от датчиков Д рабочих орга,нов станка.

:Программоноситель в виде перфоленты проходит через бесконтактное устройство па,раллельного считывания СУ, которое обеспечивает шаговое перемещение на один кадр .для в вода задания на перемещение механизма М в следующую координату. Программа работы системы представляет собой информацию оо абсолютном значении заданного пере, мещения и записывается в цифровом коде.

Информация после считывания поступает в блок памяти БП, а затем в логический блок сравнения ЛБС, куда одновременно подается кодированная информация о фактическом значении координаты позиционирования. координата перемещения рабочего органа

|машины (налример, каретки станка) измеряется датчиком точного ДТ и грубого отсчета

ДГ устройства обратной связи. Датчики представляют собой бесконтактные преобразователи угла поворота,в цифровой пневматический код. Датчики точного и грубого отсчета работают как преобразователи типа «аналог— код» и в каждый промежуток времени выдают информацию о текущей координате позиционирования. Информация не теряется даже при снятии и возобновлении подачи .давления питающего воздуха.

Датчик точного отсчета имеет емкость восемь двоичных разрядов, что при шаге BIHHта, например, 5 ил обеспечивает разрешающую способность системы 0,02 мм. Датчик точного отсчета связан непосредственно с ходо,вым винтом. Датчик грубого отсчета соединен с винтом через редуктор с передаточным отношением 1: 128, имеет семь двоичных разрядов и предназначен для подсчета целых чисел оборотов винта.

Блок управления скоростью БУС отключает датчик точного отсчета при большой скорости отраоотки программы.

Грубый отсчет прекращается при совпадении информации от перфоленты и датчика грубого отсчета (в БУС формируется сигнал

r3) и система переключается на замедленную подачу рабочего органа станка. Останов рабочего органа происходит при совпадени|и информации от датчика точного отсчета ДТ и от перфоленты.

Блок сравнения ЛБС вначале принимает информацию от датчика грубого ДГ и затем точного, отсчета ДТ и может формировать сигналы: «больше», «меньше», «равно», Блок БУЗС, действуя на логические преобразователи ЛПТ и ЛПГ, обеспечивает

65 управление порядком считывания кодов с датчиков точного и грубого отсчета, а также переключает систему с большей на замедленную подачу механизма М.

Логические преобразователи .датчика точного отсчета ЛПТ и грубого отсчета ЛПГ являются преобразователями последовательного счета и состоят из пневматических элементов, которые обеспечивают надежное считывание информации по способу «двойной счетки».

Усилители УБ и УМ представляют собой маломощные быстродействующие пневматические усилителями с,выходной мощ ностью, достаточной для приведения в действие пневмомеханических преобразователей ПБ и ПМ соответственно цепей быстрых и медленных перемещений, от которых сигналы передаются на гидроусилители ГБ и ГМ. При медленной подаче усилитель ГБ отключен и рабочая жидкость поступает к гидродвигателю ГД только от гидроусилителя ГМ.

От гидродвигателя движен ие передается через силовой редуктор Р, винтовую пару к механизму станка М.,Непосредственно на винте закреплен диск, датчика точного отсчета

ДТ, а диск датчика грубого отсчета ДГ приводится .во,вращение от вал ика .отсчетного ре дуктора ОР.

В блоке памяти БП для каждого разряда двоичного числа предусмотрена своя ячейка.

Ячейки регистра имеют одинаковую структуру и могут, например, содержать следующие струйные логические элементы:.«НЕ», «ИЛИ—

НЕ», «Т» и «ИЛИ» (общий для двух ячеек).

На фиг. 2 показаны ячейки точного и грубого счета младшего и самого старшего разряда.

Для управления регистром предназначен олок управления считыванием информации

БУЗС, который представляет собой многотактное релейное струйное устройство, реализованное, например, на элементах «ИЛИ—

НЕ», «ИЛИ» и триггерах с,раздельными входами (фиг. 3).

Ввод программоносителя с информацией о новой координате .производится механизмом перемещения перфоленты блока СУ в процессе отработки заданной прежде координаты, которую запомнил блок памяти БП, т. е. во время обработки изделия на станке. Во время паузы между двумя переходами позиционирования в блоке памяти происходит стирание прежней информации и запись новой информ аци и.

В общем случае на входы регистра одновременно поступают пневматические сигналы о значении двоичных чисел Хп, Х г, Х„, и Х1т., Хгт, ..., Х „т. До начала позиционцрования от блока запуска и считывания информации БУЗС триггеры ячеек регистра выставляются в исходное .положение, что соответствует стиранию:информации в регистре. Для этого по шине «установка нуля» подается единичный сигнал YI — — 1, а по шинам «считывание информации грубого отсчета» и «считывание информации точного отсче428359

114 - 3 4 ХЗ + г4 та» подаются сигналы Y3 — — 1 и У = 1, котопые запрещают считывание информации с регистра в блок сравнения ЛБС. Число, которое необходимо записать в регистр, подается в параллельном .коде через инверторы 1 на входные элементы 2 («ИЛИ вЂ” НЕ») и пропускается через них при подаче от устройства управления запуском и считыванием информации управляющего импульса записи У3 —— О.

При этом переключаются триггерные элементы П, которые хранят введенную информ ацию.

Выдача записанного в регистре числа производится через элементы 8 (элементы

«ИЛИ вЂ” НЕ»), при подаче на ннх управляющего сигнала У3 = О, разрешающего считывания ин формац ии с ячеек груоого отсчета.

В этом случае подается запрет на считывание информации с ячеек точного отсчета регистра

У< = 1. Затем одновременно подаются сигналы Y4 — — О, У3 = 1, которые соответственно разрешают считывание с ячеек точного отсчета и запрещают считывание с ячеек грубого отсчета. Элементы 4 («ИЛИ») пропускают на блок сравнения то число, которое считывается в данный момент.

Вариант схемы блока БУЗС, приведенной на фиг. 3, обеспечивает автоматическое управление запуском и считыванчем информации в пневмогидравлической следящей системе.

Действительно, при подаче питания в с»стему элемент памяти П, на верхнем выходе выдает единичный сигнал Т„который переключает элементы П, и П4 в исходное положение, в исходном положении также будет элемент Ï3. В исходное положение выставятся элементы непосредственно перед усилителями У3 и У4. Таким образом перед осуществлением цикла будут поданы сигналы: запрет на стирание информации (!I — — О после повторителя У вЂ” — О), запрет записи информации (l, = 1, У3 = 1), запрет считывания информации с ячеек грубого отсчета регистра (l3 — — 1, Y3 = 1), запрет считывания информации с ячеек точного отсчета регистра (!4 — — 1, Y4 — — 1), запрет на перемещение перфоленты (!3 — — О, У-, = О). Перед ячейками блока памяти БП ставятся повторители для усиления сигналов

12 ° ° - 15После нажатия на кнопку пуска (К„= 1), триггер П, выдает оигнал Т, и замыкает обратную связь через элементы 1 («ИЛИ вЂ” HE») и 2 («ИЛИ»). Этим самым регистр грубого и точного отсчета получает разрешение для работы. В это же время элемент памяти Ï3 благодаря сигналу К„= 1 направит сигнал

T3 = 1 = 1 в цепочку усилителей 5 шины У, от которого выставятся ячейки груоого и точного отсчета в нуль, т. е. в нпх сотрутся предыдущие числа.

Так как перед каждой ячейкой по шине Уь установлены усилители 5, то ячейки перебрасываются в нуль последовательно одна за другой от разряда к разряду, сигнал Х> о

55 том, что последняя ячейка и в результате,все ячейки блока памяти переброшены в:нуль можно снять после последнего усилителя 5 в шине У,.

Сигнал Х вЂ” — 1 переключит элемент .памяти

П3 вверх, от элемента памяти сигнал

Т3 — — S> = О поступит на отключающий вход элемента П>. На усилителях 5 шины У, снимается команда «стереть запись», т. е. в рег истр подается сигнал Т, = 1, = О. Одновременно с нижнего выхода триггера П3 нулевой сигнал Т3 = 1, = О подается на усилители 5 шины У3 и происходит запись числа Х г, A зг, ..., Х г,в ячейках, регистра грубого отсчета и ч исла Х т, Хвт, ..., Х„т — в ячейках точного отсчета.

;После операции записи информации, т. е. после того как сигнал пройдет по всем усилителям 5 шины У3, в регистре образуется сигнал Х3 — — О, который iHHBBpTHpi в элемент 8 (Х3 —— 1), выставляет триггер П4 так, что сигнал Т4 — — l, = 1 с его верхнего выхода запретит запись информации в регистре. В это же время Х, = 1 поступает на элемент 4 («ИЛИ вЂ” НЕ»), на выходе которого .получается сигнал l3 = О, он пройдет по линии В на блок управления скорости БУС и включит быструю подачу рабочего органа станка. Подтверждающий сигнал оо этом Z3 = 1 подхватит команду l3 = О, Y3 — — О («разрешить считывание с ячеек грубого отсчета») и одновременно после инвертирования l3 — — 13 — — 1 включит усилитель 5. Сигнал Y3 —— 1 приведет в действие механизм перемещения перфоленты.

Перфолента передвинется на один кадр. Интерзал времени, в течение которого происходит быстрая подача, достаточен, чтобы сработал механизм перемещения пе рфоленты. В это же время сигнал l3 — — О включает логический преобразователь грубого отсчета.

По окончании операции считывания информации с ячеек грубого отсчета, т. е. после того как на логическом блоке сравнения получен результат «равно» и отключена цепь быстрого перемещения (УБ — ПБ — ГБ), от блока управления скоростью БУС подается сигнал г3 — — О, после элемента 4 («ИЛИ вЂ” НЕ») будет сигнал l3 — — 1, Y3 — — 1, запрещающий считывание информации с ячеек грубого отсчета. Начинается медленная подача рабочего органа станка, это подтверждает сигнал,"4 — — 1, который поступает от блока управления cI4îростью БУС. Кроме того, после запрета считывания информации с ячеек грубого отсчета выдается сигнал Х3 —— 1. Логическая схема перед усилителем У4 соорана по структурной формуле:

В этом случае разрешечие на сч, тыкание информации с ячеек точного отсчета 14 — — О по шине У. будет дано только при подаче единичных сигналов Х3 = 1, Z4 — — 1, подтверждающих запрет считывания с регистра грубого

428359 отсчета н:начало медленной подачи. Во всех остальных случаях будет подан сигнал 14=1, запрещающий считывание информации с ячеек точного отсчета регистра. Одновременно с .разрешением считывания информации с ячеек точного отсчета регистра (l4 — — 1 4 — — О) сигнал

l4 —— О включит логичесиий преобразователь точного отсчета ЛПТ.

После прихода механизма станка М в заданную координату подается запрет,на считывание числа Х1т, Х т, ..., Х„т, для чего от блока управления скоростью БУС подается сигнал Z4 — — О. Это соответствует положенгцо «равно» блока оравнения ЛБС, и означает что медленная подача закончена.

Формируется с игнал !4 — — 1, Y4 — — 1, который запретит считывание информации с ячеек точного отсчета. Продолжается подача сигналов

«запрет стирания информации» (1,=0, Y> — — 1), «запрет записи» (l — — 1, Y — — 1), «запрет считывания с ячеек грубого .отсчета» (1з — — 1, 1 з — — 1). ,После того как блок цикловой автоматики

БЦА подтвердит, что рабочий инструмент завершил размерную обработку в заданной координате и может быть начато .перемещение рабочего органа станка в новую координату, подается сигнал «подготовка ц икла» (т„,„„=

=1). Этот сигнал по схеме «ИЛИ» поступит в логические блоки (rq —— .1) и все элементы выставятся в положение начала цикла.

Подготовка цикла будет закончена тогда, когда с|игнал по линии А подготовит блок управления скоростью БУС, блок оравнения

ЛБС, логические преобразователи информации датчиков положения ЛПТ и ЛПГ. По контрольной про бивке в перфоленте должно быть проверено, подана ли перфолента с новыли числами в считывающее устройство.

Отдельные сигналы Х;,-с, Хлпт, Хлпг подтверждающие готовность системы к работе, .сформируют сигнал;„=1, который по схе5 ме «ИЛИ» (,", = 1) будет .подан в систему и заодно в блок управления запуском и считыванием информации и цикл повторится, т. е. инструмент будет выведен в новую .координатуу.

Ю Таким образом, в предлагаемой системе обеспечивается преселективный .ввод числовой информации и тем самым 1исключаются потери времени.

Предмет изобретения

Цифровая пневмогидравлическая программно-следящая система, например, для по20 з иционной обработки,на металлорежущих станках, содержащая считывающее устройство, блоки сравнения и управления скоростью .д вижения рабочего органа, каждый из которых соединен через соответствующие последо25,вательно соединенные усилитель, пневмомеханический преобразователь и .гидроусилитель с гидродвигателем, и датчики точного и грубого отсчета, соединенные через соответст вующие логические преобразователи с входами зо блока сравнен ия, отличающаяся тем, что, с целью повышения быстродействия системы,,в ,ней установлен струйный блок памяти, подключенный к выходу считывающего устройства и входным .каналам блока сравнения, и

35 блок управления считыванием информации, подключенный к выходу считывающего устройства и выходу блока памяти.

428359 иг. j

Редактор Л. Цветкова

Корректор В. Гутман

Подписнос

Тип. Харьк. фил, пред. «Патент»

8 лог

&амам

r„) е „ll5C

Фыг 2

Составитель Б. Шевченко

Техред А. Камышннкова

Заказ 84/406 Изд. ¹ 1592 Тираж 760

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, К-З5, Раушская наб., д. 4/5