Контурная система программного управления

 

О П И С А Н И Е пщ 568938

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Соииалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 05.04.76 (21) 2344865/24 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.08.77. Бюллетень № 30

Дата опубликования описания 29.09.77 (51) М. Кл. б 05В 19f38

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621-503.55 (088.8) (72) Автор изобретения

А. А. Лихачев

Московский ордена Ленина авиационный институт им,. Серго Орджоникидзе (71) Заявитель (54) КОНТУРНАЯ СИСТЕМА ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано на станках с программным управлением.

Известна система цифрового управления, которая может обеспечивать работу станка в контурном и позиционном режимах, состоящая из цифровой вычислительной машины, приводов и датчиков положения. Цифровая вычислительная машина производит вычисления траектории и положения инструмента, преобразования и коррекцию входной информации. Вычисление траектории и положения инструмента производится путем интерполяции, вычисления текущих координат для индикации и определения позиции, сравнения участков позиционирования по координатам для определения закона изменения скорости движения и выделения участков торможения

Я

Недостатками такой системы программного управления являются необходимость в сложной аппаратуре подготовки информации для ввода ее в систему управления, сложность самой системы управления и, как следствие, большая вероятность отказов.

Известно устройство распределения импульсов цифрового управления в одном из Х и Y направлений, согласно которому несколько различных точек сравниваются устройствами вычитания и сравнения импульсов относительно эталонных (опорных) точек, задаваемых функциональными генераторами с целью распознавания среди них точек наибольшего при5 ближения к эталонным и распределения последующих импульсов на основе результатов сравнения (2).

Недостатками такого устройства являются необходимость применения дополнительных

10 устройств, выдающих эталонные импульсы, предназначающиеся только для распознавания величины и знака последующих командных импульсов и не используемых непосредственно в процессе цифрового управления, что

15 снижает надежность системы, отсутствие устройств, компенсирующих ошибки перемещений, необходимость в интерполяторе контурной системы управления.

Наиболее близким техническим решением к

20 данному изобретению является контурная система программного управления, содержащая устройство ввода программы, подключенное к задатчику скорости, устройство управления и по каждой координате устройство регулирования скорости, подключенное к устройству ввода программы, и последовательно соединенные блок управления исполнительным органом, подключенный через датчик скорости к первому блоку сравнения, исполнительный орган, соединенный с устройством фиксации, датчик

568938 перемещения, подключенный к преобразователю «перемещение — напряжение», и второй блок сравнения, один из входов которого через блок памяти соединен с устройством ввода программы, а выход второго блока сравне- 5 ния подключен ко входу устройства управления (3).

Недостатками такой системы являются ограничение точности отслеживания перемещений в результате того, что определение 10 ошибок подачи производится по отклонениям скорости, определяемой цифровым тахометром, без учета ошибок перемещений, система регулирования скорости подачи не выдает импульсов, компенсирующих ошибки переме- 15 щения, а только разрешает формирование импульсов команд при отрицательном содержании блока ошибки, регулирование скорости подачи по каждой оси координат производится путем ускорения или замедления скорости 20 подач по всем осям координат одновременно.

Система нуждается в интерполяторе, что усложняет систему и снижает ее надежность.

Целью изобретения является повышение точности и надежности контурной системы д программного управления.

Поставленная цель достигается тем, что в систему введены функциональный преобразователь, вход которого подключен к устройству ввода программы, последовательно соединен- з0 ные первый инвертор и первый сумматор, коммутатор и второй инвертор и по каждой координате третий и четвертый блоки сравнения и второй сумматор, подключенный к функциональному преобразователю и задатчику ско- З5 рости, выход второго сумматора по каждой координате через, последовательно соединенные первый блок сравнения и третий блок сравнения, подключенный к устройству регулирования скорости данной координаты, под- 40 соединен к блоку управления исполнительным органом, причем выход второго сумматора соединен со входом четвертого блока сравнения, подключенного к преобразователю «перемещение †напряжен» данной координаты, 4б вход первого сумматора и выход второго инвертора соединены соответственно с выходом четвертого и входом третьего блоков сравнения одной координаты, а выход коммутатора и вход первого инвертора подключены соот- 50 ветственно к выходу четвертого и входу третьего блоков сравнения другой координаты, причем выход устройства управления соединен со входами функционального преобразователя, задатчика скорости и по каждой координате — со входами блока памяти, устройства регулирования скорости и устройства фиксации.

На чертеже представлена блок-схема двухкоординатной контурной системы программно- 60 го управления, которая содержит исполнительные органы 1 и 2, блоки 3 и 4 управления исполнительным органом, задатчик скорости 5, функциональный преобразователь 6, третьи локи сравнения 7 и 8, датчики скоро- б5 сти 9 и 10, датчики перемещения 11 и 12, устройство управления 13, коммутатор 14, устройства фиксации 15 и 16, вторые блоки сравнения 17 и 18, блоки памяти 19 и 20, соединения 21 устройства управления с блоками системы, устройства регулирования скорости 22 и 23, вторые сумматоры 24 и 25, преобразователи «перемещение — напряжение» 26 и ,27, четвертые блоки сравнения 28 и 29, первый сумматор 30, первый инвертор 31, второй инвертор 32, первые блоки сравнения 33 и 34, устройство ввода программы 35, Система работает следующим образом.

При прямолинейных траекторных перемещениях исполнительного органа станка по осям координат управляющий ток может подаваться в каналы регулирования как одновременно, так и раздельно. Скорость перемещения исполнительных органов 1 и 2, например двух гидродвигателей, в ортогональных координатных направлениях регулируется блоками 3, 4 управления исполнительными органами, например управляемыми дросселями гидросистем, приводимыми в действие электроприводами постоянного тока, параметры которого регулируются задатчиком скорости 5, получающим команды от устройства управления

13 на соответствующее изменение напряжения управляющего тока. При прямолинейных траекторных .перемещениях цепи обратной связи от датчиков 11 и 12 разобщены коммутатором

14 и параметры управляющего тока, подаваемого задатчиком скорости 5 на блоки управления 3 и 4, корректируются только датчиками скорости 9 и 10, например датчиками давления жидкости в гидросистемах гидроприводов. В этом случае блоки 3, 4 питаются током, параметры которого пропорциональны производной от ошибки перемещения, то есть пропорциональны изменению скорости перемещения, и стабилизируют таким образом скорость движения исполнительного органа в каждом координатном направлении.

При раздельном поочередном функционировании каналов регулирования в процессе лозиционирования органов станка смещение нефункционирующего исполнительного органа 1 или 2 предотвращается его закреплением устройством фиксации 15 или 16 по команде устройства управления 13.

В процессе перемещений датчики перемещения 11 и 12 выдают ток на вторые блоки сравнения 17, 18, функционально связанные с блоками памяти 19, 20.

При программировании требуемых перемещений в каждом переходе технологической операции ячейки блока памяти настраиваются на соответствующее количество импульсов, которые в процессе функционирования системы через преобразователи, содержащиеся в блоках 19, 20, сравниваются с поступающими от датчика 11 или 12. При переходе в сбалансированное состояние блоки сравнения 17 и 18 выдают управляющие команды устройству управления 13, которое, в свою очередь, вы568938

40 .движения опгана 2 и исполнительный орган

05 даст команды: задатчику 5 — обесточить каналы регулирования; устройствам фиксации

15, 16 — закрепить исполнительные органы 1 и 2; олокам памяти 19, 20 — подключить к блокам сравнения 17, 18 ячейки памяти перемещений в последующем переходе технологической опепации; коммутатору 14 — разобщить или соединить сумматоп 30 с блоками сравнения 7, 8; устройству 35 — подать очерелнгто программу работы блоков системы.

Стабильные. но различные (пропорциональпые) скопости двтт>1<ения исполнительных органов при воспроизведет ии прямолинейных траекторных перемецтений огганов станка, нат<лонны.< относительно коопдинатных осей Х,,У. обеспечивятотся включением устройством

13 в и. ечо блот<а сравнения 7 или 8 соответСтВУтптттЕГО РЕзИСтОРа VCTPOHCTBa РЕГУЛИРОВания скорости 22 или 23.

Ппи ппавлении т<оттт пттьтми перемещениями по т<омячдям устройства 1ппавления 13 залатчик 5 и функциональный ппеобпазователь

6 подт<лточатотся в цепь питания, а коммутатор 14 подключает цепи обратной связи от датчиков 11, 12 к третьим блокам сравнения

7и8.

По команде стройства 13 vcTpoHcTBa регулипования скопости 22 и 23 автоматически ппиводят в павттовесное состояние (балансил .тот) мостовые схемы блоков спавнения 7 и

8, ф нкциона льный ппео бп азова тель 6 подключается к с мматопам 24, 25 и обеспечивает изменение мппавляюшего тока по требуемой математической ф нкции. Блоки 7 и 8 начинают выдавать токи питания блокам управления 3, 4 переменного наппя>1<ения по тем фх нт<циям, т<отогые восппоизводит преобразователь 6. Наппимеп, если ппеобпазователь воспроизводит изменение параметров тока в

r>, то скорость пепемещения исполнительного органа по оси Х будет:

U„— UT shirr mI, а скорость по оси У:

U, = UT cos И.

В пез ".üòaòå ело I

Эллиптические кпивые исполнительный орган станка 6 .1сТ описывать, если IIDH воспроизведении этой же тЬунт<тттти (круговой) в плечи мостовых схем блоков сравнения 7 и 8 буд .т введены дополнительные резисторы устройств 22 или 23, станавливаюших в данном случае величины большой или малой полуосРЙ эллипса.

Ради сы кпивизны полученных траекторий перемешеттия определяются скоростью изменения напряжения управляютцего тока, выдаваемого в каналы регулирования функциоrraльным преобразователем 6, величина вектора скорости (скорость подачи исполнительного органа по этой траектории движения) 5

Зо

6 устанавливается задатчиком скорости 5. Длина траекторных перемещений по каждой координате ограничивается системами отсчета перемещений, описанными выше.

Для исключения рассогласования скоростей координатных перемещений исполнительных органов 1 и 2, которые могут возникнуть в результате колебаний внешних нагрузок на .приводы, система снабжена цепью обратной связи датчиков пепеметцения 11 и 12 с блоками сравнения 7 и 8 через преобразователи 26, 27 параметров тока до уповня уппавляющего тока, блоки сравнения 28, 29, сумматоп 30, инвепторы 31, 32 и через коммутатор 14.

Ввиду того, что параметры тока управления в т<а>1<дом канале рег липования корректируются датчиками 9 и 10 по скопости слежения через первые блоки спявнения ЗЗ и 34, датчики перемещения 11 и 12 выдают на блоки сравнения 28, 29 ток. параметры которого ппопорциональны ошибке пепемешения каждого исполнительного оргячя 1 и 2 и производной от этой ошибки, т. е. пропорциональны изменениям скорости пепемещения. Блоки

28, 29 спавнивают эти папаметпы с папаметрами тока питания HoHTvpoB пегулипования и выдают на cvvMaTop 30 сигналы, пропорциональные ошибкам слежения по каждому конTvnv Пег1липования. В пезультате наличия B пепи датчика 11 инвептопа 31 стмматоп 30 ппоизводит алгебпаическое действие с ммипоганпя и выдает через т<оммутатоп 14 копректип тоший импульс. !Лспользование инвертопа 32 обеспечивает подачу на блоки сравнения 7 и 8 импульса противоположного знака, что повышает бьтстподейтствие системы регтлипования. Если в результате внешних воздействий скопость движения опгана 1 снижается. соответственно снижается и скорость станка продолжает движение по заданной тпаектории. Таким образом, предлагаемая система, в отличие от известных, является замкHvToH по каналам пег .липования.

Все параметры ф нт<циониповаттия системы в каждом переходе технологической orrepaIIHH

УСтаттЯВЛИВаЮтСЯ УСтРОйСтВОХт ВВО Ia ППОГРаМмы 35, наппимеп электпонной вычислительной матпиной, которое пазпабатывает техчологичеcI

5. 6. 22. 23 — программ режимов обпаботки.

Ппименение данной системы ппотпаммното правления позволяет повысить точность и

pacIIIHDHTb функпиональные возможности систем мппавления, автоматически ппогпаммировать ппоцессы обпяботки поверхностей криволинейной фопмы без применения дорогостоятпего обоП1дования (интеПполяторов и др.), цифровых и копировальных систем .ппавления и значительно сокращает количе""òâî электрической и электронной аппаратуры

568938 в системе, повышает надежность, сокращает стоимость и габаритные размеры.

Формула изобретения

Контурная система программного управления, содержащая устройство ввода программы, подключенное к задатчику скорости, устройство управления и по каждой координате устройство регулирования скорости,,подключенное к устройству ввода пвограммы, и последовательно соединенные блок управления исполнительным органом, подключенный через датчик скорости к первому блоку сравнения, исполнительный орган, соединенный с устройством фиксации, датчик перемещения, подключенный к преобразователю «перемещение — напряжение», и второй блок соавнения, один из входов которого через блок памяти соединен с устпойством ввода программы, а выход второго блока сравнения подключен ко входу устройства управления, о т л и ч а ющ а я ся тем, что, с целью повышения точности и надежности системы, в нее введены функциональный преобразователь, вход которого подключен к устройству ввода прогпаммы, последовательно соединенные первый инвеотор и первый сумматор, коммутатор и второй инвертор и по каждой координате третий и четвертый блоки сравнения и второй сумматор, подключенный к функциональному преобразователю и задатчику скорости, выход второго сумматора по каждой координате через последовательно соединенные первый блок сравнения и третий блок сравнения, подключенный к устройству регулирования скорости данной координаты, подсоединен к блоку управления исполнительным органом, причем выход второго сумматора соединен со входом четвертого блока сравнения, подключенного к преобразователю «перемещение — напряжение» данной координаты, вход .первого сумматора и выход второго инвертора соединены соответственно с выходом четвертого и входом третьего блоков сравнения одной координаты, а выход коммутатора и вход первого инвертора подключены соответственно к выходу четвертого и входу третьего блоков сравнения другой координаты, причем выход устройства управления соединен со входами функционального преобразователя, задатчика

20 скорости и по каждой координате — со входами блока памяти, устройства регулирования скорости и устройства фиксации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

25 1. Сборник «Контурные системы числового управления и их элементы», М., «Машиностроение», 1972 r., с. 25 — 29.

2. Патент США ЛЪ 3619582, кл. 235-152, 1971 г. зо 3. Патент США № 3792333, кл. 318-571, 1974 г.

568938

Составитель Н. Белинкова

Техред М. Семенов Корректор Л, Котова

Редактор Н. Каменская

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2423/1 Изд. Ма 686 Тираж 1109 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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