Система программного управления двухсуппортным токарным станком

 

О П И С-А Н И Е вщщ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61)Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заянлено 13.0$-73(21) 1942821/18-24 с присоединением заявки № (б1) М. Кл.В 23в 11/0O

G 05в 19/18

Государственный квинтет

Севвтв Мнннстров СССР пв делам иэабретеннй н открытнй (23) Приоритет

Опубликовано 25 pg 75Бюллетень № 35 (®) УДК 621-503,55 (088.8) Дата опубликования описания

В. Л. Кошкин (72) Автор изобретения (71) Заявитель (S4) СИСТЕМА ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ

ДВУХСУППОРТНЫМ ТОКАРНЫМ СТАНКОМ

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для управления двухсуппортными токарными станками.

Известны системы программного управ- ления для двухсуппортных токарных станков, содержашие первый и второй коммутаторы, первую и вторую схему ИЛ1.!" и третий и четвертый коммутаторы, выходы которых соединены с входами первого и вто рого блоков управления соответственно и с входами третьей и четвертой схемы ИЛИ соответственно.

Однако этим системам .свойственна сложность программирования. 10

При составлении программ необходимо учитывать взаимные перемешения суппортов, чтобы обеспечить разнесение во времени моментов прохождения инструмента,ми обоих суппортов зон пересечения тра- 20 екторий, что в свою очередь накладывает жесткие ограничения на возможность использования коррекций скоростей подач, I стружкодробления, адаптивного управления и технологических обмоток, так как 26 указанные режимы нарушают временное

1 согласование движений. Уменьньшение вероятности возникновения аварийных ситуна- ций достигается путем увеличения запаса времени между моментами пересечении траекторий инструментов, что снижает быстродействие системы.

Цель изобретения — упрощение нрограмл1ирования и повышение быстродействия системы.

Достигается это благодаря тому что в

1 систему дополнительно введены устройство вычисления взаимного положения инструментов суппортов и блокировки и два устройства переключения. Выходы блоков управления через последовательно соединенные устройство вычисления взаимного положения инструментов суппортов, подключенное через устройство блокировки к первому коммутатору, связанному с блоками управления, второй коммутатор, вторую схел1у "ИЛИ и второе устройство переключения подсоединены к одним из входов третьего и четвертого коммутаторов и к входу первого устройства переключе.ния, выходы которого связаны с входами трет его и четвертого коммутаторов и

1второго устройства переключения, пру ой вход через первую г. > у "IIIIII", вхгпп ко-484938,б

15 торой объединены с соответствующими входами блоков управления третьего и четI вертого коммутаторов, подключен к другим входам второго коммутатора. Соответствующие выходы первого и второго . блоков уцравления соединены с одним из входов устройства блокировки и третьей и четвертой схемой "ИЛИ соответственно и через второй коммутатор — со входами третьего и четвертого коммутаторов соответственно. Кроме того, устройство блокировки содержит последовательно соединенные первый триггер, первую схему "И и второй триггер и последовательно coel-диненные третий триггер, вторую схему

"И" н четвертый триггер, причем единичные входы первого и третьего триггеров объединены с одним из входов второй и первой схем И" соответственно, их нулевые входы — с нулевыми входами второго и четвертого триггеров соответственно, единичные выходы второго и четвертого триггеров и входы первого и третьего триггеров соединены. с выходами и входами устройства соответственно.

На фиг. 1 — блок-схема предлагаемой системы, на фиг. 2 - схема: устройства блокировки.

Система состоит .из первого блока управления 1,- moporo. блока управления 2, первого коммутатора 3, устройства блокировки 4, устройства вычисления взаимного положения инструментов суппортов 5, второго коммутатора 6, первой

7 и второй 8 схем ИЛИ" соответственно, первого 9 и второго 10 устройства переключения соответственно, третьего и четвертого коммутаторов 11 и 12 соответственно, и третьей и четвертой схем

"ИЛИ" 13 и 14.

Выходы сигналов +, + у, блока

1 подключены к соответствующим входам блоков 5 и 13. Выходы сигналов: «+ X)

+ у, блока 2 подключены к аналогичным входам блоков 5 и 14. Выходы сигналов

"Чистовая (черновая) операция" блоков 1 и 2 подключены к входам блоков 4 и 6.

Выходы сигналов "отключение (подключение) блокировок блоков 1,2 присоединены к управляющим входам блока 3, управляемые выходы которого подклочены к выходам устройства блокировки 4, а выходы к входам сигналов "запрещение пуска" блоков управления 1 и 2. Выходы сигналов технологических команд смены инструментов блоков управления обоих суппор тов 1 и 2 подключены к входам устройства вычисления взаимного положения инструментов 5, один из выходов сигнала от4 вод которого подключен к входу устройства блокировки 4, а второй выход сигнала "Отвод" и выход сигнала Подвод» подключены к входам второго коммутатора 6. Выход сигнала Отвод первого суп порта" блока 6 присоединен к входу сигнала "Технологический останов" блока 1, к одному из управляющих входов Tp bel о коммутатора 11 и через вторую схему . "ИЛИ" к входу сигнала Отвод устрой ства переключения 10, а выход сигнала

Отвод второго суппорта,, присоединен аналогично к входам блоков 2, 12 и через схему "ИЛИ 8 к устройству пере:ключения 10.

Выход сигнала "Подвод первого суппорта блока 6 подключен ко второму управляющему входу коммутатора 11 и через первую схему "ИЛИ 7 к входу . сигнала Подвод блока 9, а выход сигнала "Подвод второго суппорта присоедиf нен аналогично к входу четвертого коммутатора 12 и через схему ИЛИ 7 к устройству 9.Выходы управляющих сигналов устройств.; 9 и 10 подключены к коммутируемым входам «оммутаторов.

11 и 12. Выход сигнала Окончание от вода устройства 9 подключен ко входу сигнала Отвод" устройства 4, а выход ю ! 9 подключен к входу сигнала Подвод устройства 10. Выход сигнала "Окончание подвода устройства 10 подключен к коммутируемым в.ходам коммутаторов сигнала "Окончание подвода" устройства

ll н 12, соответствующие выходы которых подключены к входам сигналов "Тех,нологический пуск" блоков 1 и 2. Выходы третьей и четвертой схем "ИЛИ" 13, 14 присоедийены к входам схем управления, йриводами станка.

Устройство блокировок 4 состоит из триггеров 15-18 и схем И 19, 20. Выход сигнала : Черновая операция " первого блока управления подключен к единичному

) входу триггера 15 и входу схемы "И 20.

Выход сигнала "Черновая операция" первого блока управления подключен к нулевым входам триггеров 15, 17. Выход сигнала "Чистовая операция первого блока управления юдключен к единичному входу триггера 15 и входу схемы "И" 20.

Выход сигнала "Черновая операция второго блока. управления подключен к

: нулевым входам триггеров 16 и 18. Вы« ход сигнала Чистовая операция второго блока управления подключен к единичному ,входу триггера 18 и вюду схемы И" 19

Единичный выход триггера 15 присоединен (ко входам схемы "И 19, а единичный вы484938 ход триггера 18 — к. входу схемы "И 1

20. Выход схемы И" 19 присоединен к единичному входу триггера 17, а выход схемы. ".И 20 — к единичному входу триггера 16. Единичные выходы триггеров 16, 17 йрйсоединены к выходным клеммам сит-. налов 3апрешение пуска" первого и второго блоков управления.

Система работает следующим образом.

Программа обработки детали выполняется в виде двух независимых перфолент, одна из которых является программой первого суппорта, например токарного, вторая — второго, например расточного. VaJK1 дая из программ составляется независимо 15 от другой так, как будто обработку детали предполагается вести последовательно, а не одновременно. Это коренным образом упрощает составление программ и делает возможным использование стандартных 20 языков автоматического программирования.

Для исключения брака в результате одновременной обработки детали инструментами обоих суппортов в программах используются. три специальные команды. Команда "Чистовая операция указывает нв то, что прерывать выполнение инструментом данного прохода недопустимо по технологическим соображениям. Отсутствие этой команды в кадре программы воспринимается системой, как команда "Черновая операция . Команда Подключение блокировок и команда "Отключение блокировок используется только в том случае, если нри обработке детали имеет место пересечение траекторий чистовых операций инструментов первого и второго суппортов.

Условием возникновения возможности

; столкновения одновременно работающих инструментов обоих суппортов является одновременнре выполнение двух неравенств

Х + Х Х(а)„У +У = У(б), где. Х, У и Х, У вЂ” текущие коорди1. 1 . 2 2 наты. олижайших точек, работающих инструментов первого и второго суппортов, а

Х, У вЂ” расстояния между нулевыми положениями инструментов обоих суппортов.

Для автоматического исключения cTQJ1K— новений в системе автоматически осуществ-к0 ляется непрерывное слежение за взаимным положением работающих инструментов обоих суппортов. При этом определяется возможность столкновения инструментами с некоторым упреждением блогодаря решению «@ неравенств

Х +Х ) Х- Х(в) У +У у, у(г

1 2 1 2 где A Х и A У предохранаюшне расстояния, т.е. расстояния между ближними то«кам инструментов в момент прерывания систе- мой программы работы одного из суппортов.

При обрабдтке деталей возможны три случая, каждый из которых определяет.особый режим работы системы.

П е р в ы и с л у ч а й. При обработке детали инструменты. обоих суппортов одновременно ни разу не занимают одну и ту же рабочую зону. В этом случае неравенства (a) и (r) не выполняются одновременно.

Второй случай. Приобработке детали инструменты обоих суппортов могут занимать одну и ту же рабочую зону, т.е. неравенства (в) и (г) выполняются одновременно, но в этот момент хотя бы о ин из инструментов выполняет черновую операцию.

Т р е т и и с л у ч в и . При обработ. ке детагш инструменты обоих суппортов могут занимать одну и ту же рабочую зону, т.е. неравенства (в), (г) выполняются одновременно и в этот момент о6а инструмента выполняют чистовые операции.

В первом режиме система р ботает . следующим образом. Программа первого суппортв вводится в блок управления 1 например интерполятор, и с его выходов управляющие сигналы + X, + У в виде

1 1 унитарных кодов поступают на входы ус тройства вычисления взаимного положения инструментов суппортов 5 и через схемы

"ИЛИ 13 на выход системы. Программа работы второго суппорта вводится в блок управления 2 и с его выходов управляю в . шие сигналы + Х, + У поступают на

2 2 входы блока 5 и одновременно через схемы. "ИЛИ 14 на выход системы. СигнаI ,лы+ X + ll+ X M+ HcIJQJII1 1 2 2 зуются в блоке 5 для определения момента одновременного выполнения неравенства (в) и (г). Кроме того в блок вы«нслеция взаимного положения инструментов 5 поотупают сигналы технологи«ескнх команд смены инструментов обоих суппортои пз б локов 1д 2, что позволяет автоматн«ески учитывать изменение размеров работа- ющих инструментов при их смене. Пока неравенства (в) и (г) не выполняются одновременно блок 5 никаких сигналои пе вырабатывает, и оба блока управ«ения 1 и 2 работают совершенно независимо пи своим программал1.

QTopoA режим работы возникал г в тoт

) момент, когда блок 5 обнаружива. ò одновременное вылолненне нераве и га (в) и (r). При этом он вырабатывает сцгпал

« и (Отвод, который поступает ца вход KoIl484938 л)утато()а 6, на управляюшие входы кото- рого воздействуют сигналы "Чистовая (черновая) операция" первого и второго блоков управления задаваемые в программах. Блок 6 вырабатывает сигналы "Отвод первого суппорта" или " Отвод второго суппорта" по специальному алгоритму, от которого в значительной степени зависит производительность станка. Так, если один из суппортов выполняет черновую опе» рацию, а другой — чистовую, то коммутатор

6 вырабатывает сигнал "Отвод" того супцорта, который ведет черновую обработку. В случае, если оба суппорта выполняют ., черновые операции, то вырабатывается сигнал "Отвод суппорта", имеющего меньшее время обработки при изготовлении данной детали,. так как его простой не скажется на обшее время изго)о))пения детали, и, следоютльно, не снизит производительность станка. Пусть в соответствии с описанным алгоритмом коммутатор 6 вырабатывает сигнал "Отвод первого суппорта". Этот сигнал поступает на вход сигнала "Технологический останов" блока управления 1, и прерывает e) o работу. Одновременно он поступает на у))раг)))яюший) вход коммутатора 11 и через схему ИЛИ" 8 на вход устройства переключения 10. Это устройство выраба- 3)

)ыв()(-.т сигналы отвода, которые через коммутатор 11, открытый сигналом "Отвод первого суппорта" и схемы " ИЛИ" 13 поступают на выход системы по каналу

У и обеспечивают отвод первого суппор-;@. га по координате У до некоторой точки, (1 фпк«прова иной специальнылл, подвижным или неподвижным маркером. после чего устройство 9 вырабатывает сигнал "Окончание отвода", который поступает на вход 40 . сигнала "Отвод" устройства 9. (}о этол(у си) нилу устройство 9 вырабатывает «пгH()J)) l> которые через коммуга) ор 1 1 и схемы "}}ЛИ" 13 поступают (i(() вход сll(.l(.-÷o) по каналу Х и обеспе45

1 чивают освод ))ерво) о супг)орта по координг)те Х до некоторой точки так же фикси}„

)>uH((lHH>)i <))(с u)i)oil,пым подвижным или непоцип,(и ил(лп)}>л()рол). В это время инструмент второго суппорта продолжает вы50 пс)пление операций в зоне, которую освобод))л для него первый суппорт. При этом

«го церемегпения фиксируются в блоке 5 вычисления взаимного положения инстру55 ментов и кик только он покинет зону, которул) занимал первый суппорт до отвода, го лоти бы одно из неравенств (в} или () ) (и рушится. При этом блок 5 вырабаi () ())ие.) (.ill нил "Подвод первого суппорта". l

} 60 г игнал этот поступает на второй управля- ! юшии вход коммутатора 11 и через схему "ИЛИ на вход сигнала "Подвод" устройства 9. Устройство 9 вырабатывает управляюшие сигналы, которые поступают через коммутатор 11 и схемы "ИЛИ" 13 на выход системы по координате + Х и

1 обеспечивают возврат первого суппорта в точку, из которой он был отведен. После этого устройством 10 вырабатывается сигнал "Окончание подвода, который поступает в устройство 9 в качестве сигнала "Подвод". По этому сигналу блок 9, вырабатывает управляюшие сигналы подвода, которые поступают на выход систе- мы по каналу +У через коммутатор 11 и схемы "ИЛИ" 13, что обеспечивает возврат суппорта по координате У в точку, 1 в которой он находился до отвода.

После чего устройство 10 вырабатывает сигнал "Окончание подвода", который через коммутатор 11 поступает на вход сигнала Технологический пуск" первого блока управления 1. I}o этому c)l)нилу блок 1 возобновляет обработку про-, грил)мы и первый суппорт заканчивает операцию, ранее прерианную, для того, чтобы освободить раоочую зону инструменту ьторого суппорта. В случае, если в соответствии с описи))пым алгоритмом, комл)утатор 6 вырабатывает сигнал "Отвод второго суппорта", то в силу симметрии схемы, система совершенно аналогично отведет второй суппорт, с последующим возврашепием его на место, при этом прерывается работа блока управления 2 и используются кол)мутатор 12 и схемы

"ИЛИ" 14.

Третий режим определяется возможностью возникновения ситуации, когда инструменты обоих суппортов выполняет чистовые операции и появляется необходимость прервать работу одного из них, что приведет к браку обрабатываемой дс.— тали по чистоте поверхности. Чтобы это- ) го не случилось, в систему введено у«тройство блокировки 4 и коммутатор 3. В

I)pol римме каждого из суппортов за нес.— колько кадров до чистовой операции, зона которой пересекается с зоной чистового прохода инструмента другого суппорта, записывается команда "Подключение блокирог)ок", которая с выходов блоков управления 1 или 2 поступает на коммутатор 3, после чего он начинает пропускать выходныс сигналы устройства блокировки 4 к соответствуюшим входам блоков управления 1 и 2. }-}a выходы блоI ки 4 поступают си) палы чис)овия оперы484938 тция." с первого и второго блоков управ1 ления 1 и 2 и сигнал Отвод с выхода

Ю V устройства 5. Устройство блокировки 4 вырабатывает сигналы, запрещающие обработку очередного кадра программы бло-. ками управления 1, 2 по ниже следую- / шему алгоритму.

Если первый суппорт выполняет чис,товую операцию, а второй так же соби-: рается выполнять чистовую операцию, то1 >0 устройство 4 вырабатывает сигнал "Блокировки" обработки кадра программы вто-: рого блока управления. Сигнал этот будет присутствовать на выходе устройства

4 до тех пор, пока первый суппорт не 15 закончит чистовую операцию, после чего он исчезнет и блок 2 начнет обработку следующего кадра. Если к моменту прихода кадра программы участка чистовой обработки первого суппорта, второй уже выполняет чистовую обработку, то будет выработан сигнал "Блокировка" отработки кадра второго суппорта. Таким образом, если на коммутатор 3 поступил сигнал

"Подключение блокировок, то выходные, и 25 сигналы устройства 4 делают невозможной ситуаш>ю при которой необходимо пре-; рвать выполнение чистОвой операции, так как исключается возможность одновре—

30 ! менного выполнения двух чистовых опе- раций. По окончании чистовой обработки участка, на котором возможно столкновение инструментов при выполнении чистовых операций, в программе задается команда "Отключение блокировок", которая закрывает ключи коммутатора 3, так как постоянное воздействие выходных сигналов устройства 4 на блоки 1 и 2 бесполезно и вызовет лишь снижение произво. дительности станка.

Поскольку устройство вычисления взаимного положения инструментов реагиру> ет на одновременное выполнение неравенств (в) и (г) независимо от момента их 4 возникновения, то очевидно, что свободное использование ручных коррекций,скоростей подач, стружкодробления, адаптивного управления и технологических остановок не можем нарушить работу систе- щ мы, а лишь сдвинет во времени моменты вмешательства устройств 3-12 в обработ-| ку детали по заданным программам. Производительность станка, оснащенного такой системой, в силу оптимизирующих ал- 55 горитмов блоков 4-6 всегда выше, чем у стайков,> оснащенных обычными системами, кроме того она не зависит от квалифИкации технолога-программиста .

Устройство блокировок 4 работает сле10 дующим образом. Первоначально все триг-> геры блока находятся в нулевом состоянии, поэтому сигналы блокировок на единичных выходах триггеров 16, 17 отсутствуют.

Сигналом Чистовая операция первого суппорта триггер. 15 устанавливается в состоянии "1 ", но состояние триггера

16 не изменится, так как схема "И" 20 закрыта по второму входу нулевым сигналом триггера 18. Если теперь придет сигнал "Чистовая операция" второго суппорта, то он установит в "1" триггер 18 и через схему "И" 19, открытую сигналом

1" триггера 1 5, установит в "1" триггер, на единичном выходе которого появится сигнал "Блокировка" пуска блока управления 2 второго суппорта.

Сигнал "Черновая операция" первого суппорта установит в нулевое положение триггера 15 и 17. При этом сигнал "Блокировка пуска блока управления второго суппорта Исчезнет.

Если первым придет сигнал "Чистовая операция " второго суппорта, а вторым—

"Чистовая операция .первого, то в силу симметрии схемы блока будет выработан сигнал "Блокировка" .пуска управления первого суппорта. .

Предмет изобретения

1. Система программного управле>>ия двухсуппортным токарным станком, содержащая первый и второй коммутаторы, первую и вторую схему ИЛИ" и третий и четвертый коммутаторы, выходы которых соединены со входами первого и второго блоков управления соответствеш>о и со входами третьей и четвертой схемы

"ИЛИ" соответственно, о т л и ч а ю— ш а я с я тем, что, с целью упрощения. программирования и повышения быстродействия системы, в нее введены устройство вычисления взаимного положения инстру(ментов суппортов и блокировки и два устройства переключения, причем выходы блоков управления через последовател> »о соединенные устройство вычисления взаимного положения инструментов суппортов, подключенное через устройство блокировки к первому коммутатору, связанному с блоками управления, второй коммутатор, вторую схему ИЛИ" и второе устройство переключения подсоединены к одним из входов третьего и четвертог о коммутаторов и ко Йходу; первого устройства переключения, н>ходь> которого связаны со входами третьего и четвертого (... коммутаторов и второго устройства пе-!

484938 реключения, а другой вход через первую схему "ИЛИ", входы которой объединены с соответствуюшими входами блоков управления третьего и четвертого коммутаторов подключен к другим входам второго коммутатора, и соответствуюшие выходы первого и второго блоков управления соединены с одним из входов устройства блокировки и третьей и четвертой схемой "ИЛИ" соответственно и через второй коммутатор — со щ входами третьего и четвертого коммутаторов соответственно.

2. Система поп. 1, отличаю— ш а я с я тем, что устройство блокиров12 ки содержит последовательно соединенные первый триггер, первую схему "И" и второй триггер и последовательно соединенные третий триггер, вторую схему И" и четвертый триггер, причем единичные входы первого и третьего триггеров объединены с одним из входов второй и первой схем "И" соответственно их нулевые входы с нулевыми входами второго и четвер- i того триггеров соответственно, единичные выходы второго и четвертого триггеров и входы первого и третьего триггеров соединены с выходами устройства соответственно.

484938

Составитель Н.Белинкова

Техред Я.Дцй

Редактор Е.Гончар

Корректор ц Аук

Предприятие сПатент», Москва, Г-59, Бережковская иаб., 24

Заказ // Изд, At tpL/) Гираж 1001

Подписное.

llHHll11H Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, 113035, Раушская наб., 4