Устройство для автоматического управления вращением объекта

(19) (1) О 1)5 6 05 В 19/08 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ В строительноеие но- йс авто- ными вано, инсраци- иске тема ая геи по- тчик чик кта, пе- на немы нк олеом. нк- ихГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕ(71) Нижегородское станкопроизводственное объединен(56) Авторское свидетельство СССРМ 452808, кл. 6 05 В 19/18, 1973.Авторское свидетельство СССРВ 744462, кл. 6 05 В 19/18, 1978,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧ ЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ВРАЩЕНИЕМ ОБЪЕКТА(57) Назначение устройства состоит в том,что оно может быть использовано для управления вращением инструментальных магаИзобретение относится к области матического управления промышлен механизмами и может быть использо например, для управления вращением трументальных магазинов многоопе онных станков с ЧПУ при по инструмента.Известна счетно-импульсная сис программного управления, содержащ нератор импульсов, счетчик импульсов следовательно соединенные да перемещения, подключенный клогичес блоку; реверсивный счетчик; блок ср ния, связанный с блоком ввода прогр и логическим блоком, который подклю генератору импульсов, блоку ввода и и нительному органу. зинов многооперационных станков с ЧПУ при поиске инструментов. Сущность устройства заключается в том, что в области применения определения кратчайшего напоавления вращения в устройство вводятся мультиплексор и схема сравнения кодов, а также изменяется функциональное назначение триггеров и счетчиков, первый определяет кратчайшее направление вращения, а второй - число шагов перемещения в исходную позицию; причем коды выходов счетчиков, коммутируемые триггером режимов и мультиплексором, сравниваются схемой совпадения с кодом подлежащей поиску позиции, 3 ил. Недостатком системы является слож сть структурной реализации и связанны этим определенный уровень надежности Известно устройство для управле. положением объекта, взятое в качестве и тотипа и содержащее блок управле объектом, блок задания программы; ге ратор "пачки" импульсов, кольцевой счет на сложение, датчик перемещения объе кольцевой счетчик на сложение, датчик ремещения объекта. кольцевой счетчик вычитание, два триггера и два ключа. Недостатком известного устрой ва является невозможность управл ния реверсивным вращающимся объект Цель изобретения - расширение фу циональных возможностей, заключающ10 20 30 35 40 45 50 55 ся в формировании сигналов кратчайшего направления вращения ПО или ПРОТИВ часовой стрелки,Укаэанная цель достигается тем, что в устройство вводятся мультиплексор и схема совпадения кодов, а также изменяется функциональное назначение триггеров и счетчиков, первый определяет кратчайшее направление вращения, а второй число шагов перемещения в исходную позицию, причем коды выходов коммутируемые триггером режимов мультиплексором, сравниваются схемой совпадения с кодом подлежащей поиску позиции.Сопоставительный анализ с прототипом, определение числа шагов в котором осуществляется последовательной работой двух генераторов и счетчиков и управляющим только объектом с однонаправленным вращением, говорит о соответствии заявляемого технического решения критерию "новизна".Анализ известных решений и аналогов в области систем управления инструментальными магазинами или любыми другими вращающимися позиционными обьектами, позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками в заявляемом устройстве, и признать заявляемое решение соответствующим критерию "существенные отличия".На фиг,1 показана блок-схема заявляемого устройства; на фиг.2 - диаграммы работы устройства; на фиг.З - аппликация обьекта для М = 16, где код позиции в исходном состоянии К(исх) = 3, код позиции подлежащий поиску 7.Устройства для автоматического управления вращением объекта содержит задатчик 1, формирующий в двоично-десятичном (ВСД) коде номер позиции обьекта, подлежащий поиску и сигнал ПУСК, Обычно это устройство ЧПУ, где код задания номера инструмента задается по технологическому адресу Т (ТО 1, ТО 2, ТО 4, Т 08, Т 10, Т 20, Т 40 и Т 80); генератор 2 "пачки" импульсов ГПИ, генерирующий по сигналу "Пуск" пачку им. пульсов, число которых равно й 2, где й - число позиций объекта (например, гнезд инструментального магазина); кольцевой ВСД-счетчик 3 на сложение обьемом равным числу позиций обьекта Ч = й и используемый для определения направления вращения по кратчайшему пути, датчик 4 положения обьекта, представляющий собой контактный или бесконтактный путевой выключатель, генерирующий импульс на каждом шаге вращения объекта; реверсивный ВСД-счетчик 5 объемом К, предназначенный для идентификации кода позиции объекта, находящегося в исходном положении; мультиплексор Б, управляемый триггером 8 режимов и коммутирующий выходы счетчиков 3 и 5 на вход схемы 6 совпадения кодов; схему 7 совпадения кодов; триггер 8 режимов работы (определения кратчайшего направления вращения и определения числа шагов вращения); логические 9, 10, 11 элементы И (ключи); управляющий триггер 12; исполнительный орган 13; объект 14 (инструментальный магазин). Перечисленные элементы устройства в статическом состоянии связаны между со бой следующим образом ВСД код эадатчика 1 (код Т) поступает на первый вход схемы 7 совпадения кодов, на второй вход которой через мультиплексор 6, управляемый сигналами Р 1 (режим 1 - определение кратчайшего направления вращения) и Р 2 (режим 2 - определение числа шагов вращения) формируемыми триггерами 8 режимов, поступают выходные коды кольцевого в ВСД-счетчика на сложение или реверсивного 5 ВСД-счетчика,выход последнего через схему 9 первого логического элемента И связан также со вторым входом (начальной установке) кольцевого 3 ВСД-счетчика, на первый вход которого подается "пачка" М 2 импульсов с генератора 2, выход для последнего М/2 импульса генератора 1 управляет сбросом триггера 8 режимов работы, установка которого осуществляется по сигналу "Пуск", На первый вход реверсивного 5 кольцевого ВСД-счетчика поступают импульсы датчика 4 положения обьекта, а по второму входу поступают импульсы датчика 4 положения обьекта, а по второму входу счетчика 5 осуществляется его первичная установка перед началом работы (заносится код позиции объекта находящийся в исходном состоянии), выход схемы 7 совпадения соединен с первыми входами второго 10 и третьего 11 логических элементов И, на вторые входы которых поступают сигналы Р 1 и Р 2 с триггеров 8 режимов работы, соответственно, Выход второго 10 логического элемента И включает управляющий триггер 12, а выход третьего логического элемента И осуществляет сброс управляющего триггера 12 и формирования сигнала остановки. Выходные сигналы устройства ПО - вращение по часовой стрелке, ПРОТИВ - вращение против часовой стрелки, ОСТ - остановка (аналог числа шагов) и ВРАЩ - вращения поступают соответственно, на первый, второй, третий и четвертый входы исполнительного органа инструментального магазина 14 (объекта), 1774309Устройство работает следующим образом (см,фиг,2);При включении питания сигналами начальной установки (НУ) взводится триггер 8режимов работы: Р 1 = Р 2(ВРАЩ) = О, а также сбрасывается управляющий триггер; ПО= О, ПРОТИВ = 1,Далее оператор при гГомощи устройствапреднабора заносит в реверсивный ВСДсчетчик 5 код позиции объекта. находящегося в исходной позиции. Устройство готово кавтоматической работе.По команде задатчика 1 формируетсяВСД - код задания позиции объекта, подлежащей поиску (код Т) и сигнал "Пуск", под 15действием которого осуществляется следующее:- начальный код реверсивного 5 ВСД -счетчика переписывается в кольцевой ВСДсчетчик 3; 20- запускается генератор 2 "пачки" й/2импульсов.С каждым импульсом содержимое кольцевого 3 ВСД-счетчика увеличивается наединицу и через мультиплексор поступает 30на схему 7 совпадения кодов, где сравнива-,ется в кодом Т от задатчика 1,Мультиплексор 6 реализует логическоеуправлениеВЫХ МП = Код С 4(+) Р 1 + Код КА Р 2, 35где код С 4(+) - ВСД-код счетчика 3код КА - код командоаппарата, идентифицирующего фактическое положение объекта (командоаппаратом является датчик 4положения объекта и реверсивный 5 ВСДсчетчик.Поскольку Р 1 = 1. а Р 2 = О, тоВЫХ МП = КОД С 4(+)Схема 7 совпадения реализует логическое уравнение: 45СОВП 1 = (Код Т = ВЫХ МП) или врежиме 1:СОВП 1 = Код Т - = Код С 4(3.Если позиция объекта, подлежащего поиску(см,фиг,З) находится в правой половине 50относительно исходной позиции, то за й/2импульсов генератора обязательно сформируется сигнал СОВП 1 = 1, выходной сигнал10 логического элемента И равен единицеСОВПР 1=1 1=1, 55Управляющий триггер 12 формируетсигнал вращения по часовой стрелке.Если же позиция объекта, подлежащегопоиску находится в левой половине относительно исходной позиции, то за М/2 импульсов сигнал СОВП 1 не формируется, управляющий триггер 12 остается в сброшенном состоянии, формируя сигнал вращения против часовой стрелки.Задержанный последний М/2 - импульс "пачки" сбрасывает триггер 8 режимов работы: Р 1 = О, Р 2 = 1, формируя режим 2 - определение числа шагов. При этом:- снимается сигнал совпадения (СОВП 1= =01;- мультиплексор 6 переключается на передачу кода командоаппарата КА:- импульс "Вращение" через исполнительный орган 13 включает движение объекта по выбранному ранее кратчайшему направлению;- при вращении объекта, с каждым шагом, по сигналу датчика 4 положения объекта, состояние реверсивного 5 ВСД- счетчика увеличивается (ПО = 1) или уменьшается (ПРОТИВ = 1) на единицу.На каждом шаге осуществляется сравнение кода задания (КОД Т) с кодом фактического положения объекта (код КА)СО В П 2 = (Код Т - = Код КА),Вращение магазина происходит до тех пор, пока код командоаппарата не совпадает с кодом задания, что говорит о том, что нужная позиция находится в исходном положении. При этом логический 11 элемент И формирует сигнал остановки ОСТ = СОВП 2 Р 2,Магазин останавливается, одновременно сбрасывается управляющий триггер 12 и устанавливается триггер 8 режимов работы.Устройство готово к новому циклу рабоВсе блоки устройства выполнены на типовых известных элементах, принципы построения которых широко описаны в специальной и учебной литературе. Например, структуры, построения генераторов, счетчиков, мультиплексоров, схем совпадения кодов, элементов памяти приведены в таких книгах, как Самофалов К,Г., Корнейчук В,И., Тарасенко В,П.Электронные цифровые вычислительные машины. В ысшая школа, 1976 г; Будиннский Я. Логические цепи 8 цифровой автоматики, Энергия, 1978; Титце ЧШенк К, Полупроводниковая схемотехника, Мир, 1983; Цифровые вычислительные машины (элементы, узлы и устройства машины)./ Под редакцией Г. Н, Соловьева. Атомиздат, 1977 г,По этой причине приводить их конкретную реализацию нет необходимости.Задатчик 1 это может быть наборное поле из контактных например, тумблеров или галетных выключателей) или бесконтактных элементов выполнения в ВСД-коде. Для станка с ЧПУ - это выходы любого промышленного устройства числового программного устройства,Датчик 10 позиция - это любой промышленный контактный путевой выключатель,Исполнительный орган 13 выполняется индивидуально для конкретного исполнения механической части обьекта и его привода, электрического или гидравлического. Для предмета изобретения его реализации значения не имеет. Схемы управления и стыковки промышленных регулируемых электроприводов приведены, например, в книгах: Чернов Е,АКузьмин В,П, Синичкин С,Г. Электроприводы подач станков с ЧПУ. Справочное пособие, ВВКИ, 1986; Чернов Е.АКузьмин В.П,Комплектные электроприводы станков с ЧПУ Справочное пособие, ВВКИ, 1989 г.Экономический эффект от внедрения заявляемого изобретения по сравнению с прототипом достигается за счет уменьшения времени позиционирования объекта в заданную позицию в связи с вращением по кратчайшему пути Эффект возрастает с ростом числа позиций вращающегося обьекта. В результате - повышение показателей качества и производительности работы.Ориентировочная йотребность народного хозяйства в подобных устройствах может составить тысячи штук в год.Фо р мул а изобретения Устройство для автоматического управления вращением объекта, содержащее задатчик программы, генератор импульсов, датчик положения объекта, первый и второйсчетчики импульсов, триггер режимов и управляющий триггер, первый и второй элементы И, а также исполнительный орган, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью определения кратчайшего направления вращения,оно содержит мультиплексор, схему сравнения кодов и третий элемент И, причем первый выход задатчика программы соединен с первым входом схемы совпадения кодов,10 второй выход- задатчика программы соединен с входом пуска генератора импульсов и с входом установки режимов триггера, первый. выход генератора импульсов соединен со счетным входом первого счетчика им 15 пульсов, а второй в . с входом сброса режимов триггера, выходы первого счетчика импульсов соединены с первой группой информационных входов мультиплексора, а выход второго счетчика импульсов - с второй группой информационных входов мультиплексора и с группой входов первого 20 элемента И, выход которого соединен с установочным входом первого счетчика импульсов, выход схемы сравнения кодов соединен с первыми входами второго и третьего элементов И, вторые входы которых, а также первый и второй управляющие входы мультиплексора подключены к прямому и инверсному выходам триггера реэлемента И подключен к входу установки управляющего триггера, а выход третьего элемента И подключен к входу сброса уп.равляющего триггера, прямой и инверсный 35 выходы которого соединены с первым и вторым входами задания режимов исполнительного органа, причем третий и четвертый входы задания режимов подключены к выходу третьего элемента И и инверсному вы ходу триггера режимов соответственно,30 жимов соответственно, выход второго1774309 Диг,Зставитель Е, Черновхред М.Моргентал Редактор С. Кулакова Те Корректор А. Моты Заказ 3926 ВНИИПИ Государственн 11303роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101 РУФоРАФег Реерси 3 ни иетигХИTР) Тр,ре иаю 7 нвпрМпюи /йщцеЫ юелюг сиво РгЮр аж Подписноекомитета по изобретениям и открытиям при ГК Москва, Ж, Раушская наб., 45