Линейно-круговой интерполятор

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено14.07.75 (21) 2156105/24 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 25,04.7 Бюллетень № 15 (45) Дата опубликования описания18.05.77 (») 555381 (51) М. Кл, Сг 05 В 19/18

Государственный комитет

Совета Мнннстров СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 621-503. .55 (088,8) (72) Автор изобретения

В. Л. Кошкин (71) Заявитель (54) ЛИНЕЙ НО-КРУГОВОЙ ИНТЕРПОЛЯТОР

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и предназначено для использования в системах программного управления стенками с несколькими одновременно работающими инструментами.

Известен двухкоординатный линейный интерполятор, построенный на двоичных умножителях, который содержит постоянную память для хранения программ окружности единичного радиуса и устройства, поз- 10 воляющие осуществлять умножение программы интерполяции окружности единичного радиуса на величину требуемого радиуса, и осуществляет линейную и круговую интерполяцию, но использует при этом прин- 15 цип двоичного умножителя и хранения программы единичной окружности (1).

Недостатком этого интерполятора является невозможность одновременного управления работой двух суппортов. 20

Известен также линейный интерполятор с изменяемой структурой, построенный на принципе двоично-десятичного умножителя

Он может осуществлять одновременное управление работой нескольких рабочих орга- 25

2 нов (до трех), но не в состоянии обеспечить одновременное управление нарезанием двух цилиндрических резьб и круговую интерполяцию (2), Наиболее близким техническим решением к изобретению является линейно-круговой интерполятор, содержащий первый блок задания скорости, импульсный датчик и по каждой координате счетчик импульсов и последовательно соединенные управляющий ключ, реверсивный счетчик, блок ключей и сумматор, выход которого подключен к управляющему ключу другой координаты (3).

Недостатком такого интерполятора является его непригодность для одновременного управления работой двух инструментов, что приводит к необходимости использования в таких случаях двух дорогостоящих интерполяторов и сужает функциональные возможности интерполятора.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей линейно-кругового интерполятора.

Это достигается тем, что в интерполятор введены второй блок задания скорости, пер555381

Интерполятор состоит из реверсивных счетчиков 1, 2, кодовые выходы которых через блоки ключей 3, 4 присоединены ко входам сумматоров 5, 6.

Выход импульса переполнения сумматора 5 является первым выходом интерполятора и, кроме того, присоединен через управляющий ключ 7 ко входу реверсивного счетчика 2, а через седьмой элемент И 8 и второй элемент ИЛИ 9 — ко входу счетчиza импульсов 10.

Выход импульса переполнения сумматора 6 является вторым выходом интерполяУ.„ тора и, кроме-,-" фого, присоединен через уп-. 1." 4

60 вые элементы И, НЕ, ИЛИ, второй и третий элементы И, последовательно соединенные четвертый и пятый элементы И, втрой элемент НЕ и шестой элемент И и по каждой координате седьмой и восьмой элементы И, второй элемент ИЛИ и последовательно соединенные третий элемент НЕ, девятый элемент И и третий элемент ИЛИ. Причем выходы седьмого и восьмого элементов И каждой координаты через второй элемент

ИЛИ подключены ко входу счетчика импульсов данной координаты, выход счетчика импульсов первой координаты через четвертый элемент И подключен ко входу третьего элемента НЕ данной координаты и через последовательно соединенные первые элементы И и HE — к одному из входов восьмого элемента И данной координаты, соединенного со вторым блоком задания скорости, выход счетчика импульсов второй 20 координаты подключен ко входу третьего элемента HE данной координаты и к одному из входов пятого элемента И. Выход первого блока задания скорости соединен через второй элемент И со входом первого 25 элемента ИЛИ, импульсный датчик подключен ко входам девятых элементов И и через третий элемент И вЂ” к другому входу первого элемента ИЛИ, выход которого через шестой элемент И подсоединен ко вхо- зр ду восьмого элемента И второй координаты и к одним из входов третьих элементов

ИЛИ, выходы которых соединены с управляющими входами блоков ключей соответствующих координат, Выходы сумматоров под- 35 ключены ко входам седьмых элементов И обеих координат, причем выходы сумматоров и выход восьмого элемента И перво— координаты являются выходами интерполятора, 40

На фиг. 1 показана функциональная схема интерполятора; на фиг. 2 — четверть интерполируемой окружности с соответствующими обозначениями исходных и конечных точек участка круговой интерполяции. 45 равляющий ключ 11 ко входу реверсивного счетчика 1, а через седьмой элемент И 12 и втрой элемент ИЛИ 13-ко входу счетчика импульсов 14. Выход первого блока задания скорости 15 через второй элемент

И 16 и первый элемент ИЛИ 17 подключен к управляемому входу шестого элемента И 18, через третьи элементы ИЛИ 19 и 20 связан с управляющими входами блоков ключей 3 и 4, а через восьмой элемент

И 21 — со вторым входом второго элемента ИЛИ 9.

Выход импульсного датчика 22 через девятые элементы И 23, 24 соединен со вторыми входами третьих элементов ИЛИ

19, 20, а через третий элемент И 25 — со вторым входом первого элемента ИЛИ 17.

Выход сигнала нулевого состояния (сигнала переполнения) счетчика 10 присоединен через третий элемент HE 26 к управляющему входу девятого элемента И 23, а через пятый элемент И 27 и второй элемент

НЕ-28- к управляющему входу шестого элемента И 18.

Выход сигнала нулевого состояния (сигнала переполнения) счетчика импульсов 14 присоединен через четвертый элемент И 29 и третий элемент НЕ 30 к управляющему входу девятого элемента 24 ко второму входу пятого элемента И 27, через первый элемент И 31 и НЕ 32 — к управляющему входу восьмого элемента И 33.

Второй блок задания скорости 34 связан через восьмой элемент И 33 с тре— тьим выходоминтерполятора и вторымвходом второго элемента ИЛИ 13.

На фиг. 2 обозначены: R — радиус интерполируемой окружности;Хн,7н и Хк,Ункоординаты начальной и конечной точек участка интерполяции, а ip„a (р — углы наклона радиуса R к оси Х в начальной и конечной точках.

Интерполятор может работать в четырех режимах за счет изменения своей структуры.

В первом режиме интерполятор представляет собой круговой интерполятор, постр енный по принципу цифрового дифференциального анализатора, способный осуществлять одновременное управление работой только одного рабочего органа стакана.

Во втором режиме интерполятор преобразуется в устройство управления нарезанием конических резьб, способное управлять нарезанием такой резьбы инструментом одного из рабочих органов.

В третьем режиме блоки интерполятора преобразуются в два совершенно независимых устройства, а именно, в линейный цвухкс ординатный интерполятор и устройство уп555381

30 равления прямолинейными перемещениями, причем каждое иэ устройств может осуществлять независимое управление, своим рабочим органом.

В четвертом режиме блоки интерполято5 ра преобразуются таким образом, что превращаются в два совершенно независимых устройства управления нарезанием цилиндрических резьб, каждое из которых может осуществлять управление отдельным рабочим органом.

Рассмотрим работу предлагаемого интерполятора последовательно в каждом режиме. ,Пля организации структуры, соответствующей первому режиму, в интерполятор вводится управляющий потенциал первого режима Pl который открывает ключи 7, 11 и элементы И 8, 12, 16, 29, благодаря чему элемент 8 и элемент И 12 через элементы ИЛИ 9, 13 подключают выходы сигналов переполнения сумматоров 5 и 6 ко входам счетчиков 10, 14.

Ключи 7, ll, открытые тем же потенциалом, реализуют перекрестные связи между выходами импульсов переполнения сумматоров 5, 6 и входами реверсивных счетчиков 1, 2. Открытый элемент И 16 обеспечивает прохождение задающей частоты с выхода первого блока задания скорости 15 через элементы И 18 и элементы ИЛИ

19,20 к управляющим входам блоков ключей 3, 4.:= лемент И 20 передает сигнал нулевого состояния счетчика 14 на вход элемента И 27, Работает круговой интерполятор следующим образом, Координаты исходной точки дуги (см, фиг. 2) Хн, Ун заносятся в прямом коде в реверсивные счетчики 1 и 2, соответственно, а величины Ь У =У„-У„иьХ = Хк-Хн в дополнительном коде-в счетчики 10 и 14, При этом единичный сигнал с выхода элемента НЕ 28 откроет элемент И 18 и часгота с выхода блока задания скорости 15 через элементы И 16, ИЛИ 17, И 18, ИЛИ4

19, 20 начинает поступать на управляющие входы блоков ключей 3 и 4.

Каждый импульс, поступивший на входы ключей, вызывает суммирование текущих значений фукций Х;=Рсоаф; иУ; =%6 иФ;, храни- 50 мых в реверсивных счетчиках 1 и 2, с содержимым сумматоров 5 и 6, в которых накапливаются значения интегралов функций

4 А

Rcosipcctp v JRsin лис@ вычисляемые в лискиет ее

Чн че Н ном цифровом виде как сумма текущих значений функций Х = X(y) и У = У(ф) при единичных приращениях аргумента, т.e. когда имеет место (p;+z (р;+ 1.

Импульсы переполнения сумматоров 5 и 6 являются выходными импульсами интерполятора по первому и второму выходу, соответственно, причем каждый импульс переполнения сумматора 5 подсчитывается счетчиком 10 и уменьшает на "1" текущее значение функции Pgpgip,, хранимой в реверсивном счетчике 2. В то же время каждый импульс переполнения сумматора 6 подсчитывается счетчиком 14 и увеличивает на

ll lP

1 текущее значение функции йсовЦ хранимой в реверсивном счетчике 1. Благодаря этому . осуществляется двойное интегрирование дифференциального управления вида у + у =О, поэтому с выходов сумматоров 5, 6 снимаются унитарные коды, пропорциональные

aV=aßiiи Р и Х=ь RсоЬФТак будет продолжаться до тех пор, пока счетчики 10, 14 не установятся в нулевое состояние и по цепи элементов И и

HE 27, 28 закроется элемент И 18. В этот момент закончится интерполяция дуги (фиг. 2) инструмент переместится в точку с координатами, (К, к

Во втором режиме интерполятор представляет собой устройство управления нареэанием конических резьб.,Бля организации этой структуры в него вводится управляющий потенциал второго режима Р2, который открывает элементы И 8, 12, 25, 29. Это обеспечивает поступление импульсов переполнения сумматоров 5 и 6 через элементы И 8 и 12 и элементы ИЛИ 9, 13 на входы счетчиков 10, 14,связь выхода сигнала цулевого положения счетчика 14 через элемент И 29 со входом элемента И 27 и связь выхода импульсного датчика 22, установленного на шпинделе станка, через элементы И 25 и ИЛИ 17 со входом элемента И 18, При работе в этом режиме выходные импульсы датчика 22 с выхода элемента И

18 через элемент ИЛИ 19,20 поступают на управляющие входы блоков ключей 3, 4.

Поступление каждого импульса на входы блоков ключей 3, 4 обеспечивает прибавление к содержимому сумматора 5 кода шага резьбы 8, занесенного предварительно в реверсивный счетчик 1, а к содержимому сумматора 6 — кода подъема резьбы на оборот

h, занесенного предварительно в реверсивный счетчик 2.

В результате этого импульсы переполнения будут выходить с выходов сумматоров 5, 6 с частотой, пропорциональной э и k, что и обеспечивает нужный режим движения резца.

Счетчики 10, 14 определяют момент окончания нареэания резьбы и закрывают элемент И 18 по цепи элементов 27, 28. где,Р— объем сумматора. к

Следовательно, когда на элемент И 27 поступит с выхода счетчика 10 сигнал, закрывающий элемент И 18, с первого и второго выходов интерполятора уйдет количество импульсов, точно равное ЬХ и ьУ

Устройство управления линейными перемещениями работает следующим образом.

Это достигается благодаря занесению в них дополнительного кода длины резьбы и конечного значения высоты подъема резьбы Н.

В третьем режиме интерполятор представляет собой комбинацию линейного двухкоординатного интерполятора и устройства управления прямолинейными перемещениями, которые работают совершенно независимо.

Для организации такой структуры в интерполятор вводится управляющий потенци- щ ал третьего режима Р3, который открывает элементы И 16, 21, 31, 33 и поступает на второй вход элемента И 27. Благодаря этому организуется связь первого блока задания скорости 15 через элементы И 16, ИЛИ 17, И 18, 21 и ИЛИ 9 с выходом счетчика 10, а также связь второго блока задания скорости 34 через элемент И 33 — с третьим выходом устройства и через элемент ИЛИ 13 — со вхо- 20 дом счетчика 14.

Линейный интерполятор работает следующим образом.

Величины перемещений Х и еУ заносят ся в счетчики 1 и 2. Счетчик 10, период 25 которого равен объему сумматора 5 (6), устанавливается в состояние нуля. Импульсы с выхода блока 15 по цепи элементов

16, 17, 18, 29, 20 поступают на управляющие входы блоков ключей 3, 4 и, одно- 30 временно, через элементы И 21 и ИЛИ 9на вход счетчика 10. При этом коды приращений суммируются в сумматорах 5, 6, а импульсы переполнения сумматоров являются унитарными кодами, поступающими 35 на выходы, Особенностями линейного интерполятора по сравнению с другими линейными интерполяторами, построенными на принципе

ULLED {цифро-дифференциального анализато- 40 ра является способ определения момента окончания отработки участка, основанный не на подсчете количества выходных импульсов на выходе каждой координаты, а на подсчете количества суммирований величин 45 ьХ ид7, которое должно быть равно oRему сумматора, Действительно можно записать:

4ХРк ЙУРк ьХ= — и ьУ= р Р 50

Величина перемещения в дополнительном коле заносится в счетчик 14, Импульсы частоты, определяющей скорость подачи с выхода второго блока задания скорости 34, через элемент И 33 поступают на третий выход устройства и через элемент ИЛИ 13на вход счетчика 14. Сигнал переполнения счетчика 14 по цепи элементов 31, 32 закрывает элемент И 33. Отработка линейного участка заканчивается, В четвертом режиме интерполятор работает как два совершено независимых устройства управления нарезанием цилиндрической резьбой. ,Пля этого в интерполятор вводится управляющий потенциал четвертого режима Р4, который открывает элементы И 8, 12, 23, 24, 29. Величина шагов нареэаемых резьб 5< и 6 заносится в реверсивные счетчики 1, 2, длины нареэаемых резь б

L, ИЬ вЂ” в счетчики 10, 14. Нарезание резьбы осуществляется за счет поступления импульсов с выхода датчика 22 через элементы H 23, 24 на управляющие входы блоков ключей 3, 4. Благодаря этому коды шагов резьб суммируются в сумматорах

5, 6 и импульсы переполнения сумматоров являются выходными унитарными кодами.

Выходные импульсы подсчитываются счетчиками 10, 14, а сигналы переполнения этих счетчиков закрывают через элементы

НЕ 26 или 30 элементы И 23 или 24, соответственно, при этом нареэание соответствующей резьбы заканчивается, Так как менее 5% деталей содержат сферические поверхности и менее 1% - конические резьбы, то основными режимами работы интерполятора являются третий и четвертый режимы, использование которых позволяет осуществлять одновременное управление работой двух инструментов фактически одним интерполятором и делает применение второго интерполятора не нужным, что обеспечивает значительное снижение стоимости системы.

Формула изобретения

Линейно-круговой интерполятор, содержащий первый блок задания скорости, импульсный датчик и по каждой координате счетчик импульсов и последовательно соединенные управляющий ключ, реверсивный счет чик, блок ключей и сумматор, выход которого подключен к управляющему ключу другой координаты, отлич ающийся тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей, в него введены второй олок задания скорости, первые элементы

555381

l0

И, НЕ, ИЛИ, второй и третий элементы И, последовательно соециненные четвертый и пятый элементы И, второй элемент НЕ и шестой элемент И и по каждой координате седьмой и восьмой элементы И, второй элемент

ИЛИ и последовательно соединенные третий элемент НЕ, девятый элемент И и третий элемент ИЛИ, причем выходы седьмого и восьмого элементов И каждой координаты через второй элементИЛИ подключены ко входу счетчика импульсов данной координаты, выход счетчика импульсов первой координаты через четвертый элемент И подкгпочен ко входу третьего элемента НЕ данной координаты и через последовательно соединенные первые элементы И и НЕ - к одному из входов восьмого элемента И данной координаты, соединенного со вторым блоком задания скорости, выход счетчика импульсов второй координаты подключен ко входу третьего элемента НЕ цанной координаты и к одному из входов пятого элемента И, выход первого блока задания скорости соединен через второй элемент И со вхс дом первого элемента ИЛИ, импульсный 25 датчик подключен ко входам девятых элементов И и через третий элемент И к другому входу первого элемента ИЛИ, выход которого через шестой элемент И подсоединен ко входу восьмого элемента И второй координаты и к одним из входов третьих элементов ИЛИ, выходы которых соединены с управляющими входами блоков ключей соответствующих координат, выходы сумматоров подключены ко входам седьмых элементов И обеих координат, причем выходы сумматоров и выход восьмого элемента И первой координаты являются выходами интерполятора.

Источники информации. принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

М 260973 М. Кл" & 06 Q 7/30 or

26.08.68 r.

2, Авторское свидетельство СССР

М 503211, М. Кл. Gr 05 В 19/18 от

03.09.73 г.

3. Дригваль П. П. цифровые дифференциальные анализаторы . М., "Советское радио, 1970 г. стр 7-8, 395, 555381

Составитель B. Cyxux

Редактор 3. Афанасьева Техред M- uK» Корректор Б. Югас

Заказ 457 /22 Тираж 106 2 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент". r. Ужгород ул. Проектная, 4