Формирователь управляющих сигналов для копировальных станков

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 3 0, 35/08) Я 19 04 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ СКОМУ ТЕЛЪ СТО А 21)22)46 ьство СССР 1975,с, 54ЛЯЮ- СТАК- апрярез с льй дклго ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(54)(57) 1. ФОРМИРОВАТЕЛЬ УПРАЩИХ СИГНАЛОВ ДЛЯ КОПИРОВАЛЬНЫХКОВ, содержащий автогенераторжения, первый выход которого чэмиттерный повторитель соединепервым выводом первого накопитного конденсатора, подключеннымвыходу порогового элемента, втвыход - с первым выводом второнакопительного конденсатора, пченным к первому входу порогов,ВО 69 7 элемента, вторые выводы первого и второго накопительных конденсаторов соединены с нулевой шиной, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения области применения в него введены анализатор входных воздей,ствий, первый ключ и последовательно соединенные задатчик эталонных напряжений, анализатор экстремаль" ных значений, второй ключ, реверсивный счетчик и дешифратор, первый . выход которого соединен с управляющими входами первого и второго клю чей, а второй выход - с выходом Формирователя, второй выход задатчика эталонных напряжений соединен с входом анализатора входных воздейст.вий, выходы которого через первый ключ соединены с вторыми входами порогового элемента.1069975 менным 23. 2,формирователь по п. 1, о т л и.ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности в работе,анализатор входных воздействий содержит в каждом канале последовательно соединенные пороговый элемент и элемент И-НЕ, выход которого соединен с вторым входом элемента И-НЕ другого канала, входы пороговых элементов подключены ксоответствукзпим входам анализ атора входных воздействий; . 1Изобретение относится к системамавтоматизациипроизводственных процессов и может быть использованов системах управления технологическими процессами, управляемыми от,одного входного воздействия, напри-;мер, при копировании замкнутогоконтура на станке с программнымуправлением.,Известна двухканальная следящаясистема, содержащая измерительрассогласования, датчик обратной,связи, сумматьрй, пороговый элемент, датчик рассогласования, компенсирующий блок, форми,зовательскоростного корректирующего сигнала и запоминающий блок 13.Однако в указа ной следящейсистеме сигнал, пропорциональныйзаданной ошибке слежения, запоминается блоком памяти на все времяслежения независимо от величинывходного воздействия.Это сужаетобласть применения системы, так какв процессе слежения за входнымвоздействием возникает необходимостьзапоминать его изменения на неограниченное время, нагример при слежении за входным воздействием впроцессе копирования.Наиболее близким техническимрешением к предлагаемому являетсязапоминающее устройство, содержащее автогенератор, соединенный выходом с накопительным конденсатором, пороговым устройством и эмиттерным повторителем, соединеннымс вторым входом порогового устройства и выходным конденсатором, напряжение на котором определяет порог срабатывания порогового устройства, а оно, в свою очередь; ограничивает амплитуду напряженияна накопительном конденсаторе. Поэтому при определенном соотношении напряжений на этих конденсаторах почти равенствеустройствонаходится в равновесии и снимаемое 3. Формирователь по и, 1, о т л и ч а ю щ-.и й с я тем, что анализатор экстремальных значений содержит в каждом каналепороговый элемент, через одновибратор подключенный к выходу анализатора экстре-, мальных значений, входы пороговых элементов соединены с .соответствующими входами анализатора экстремальных значений. 2с выходного конденсатора напряжение поступает на регулирующийэлемент. Изменение напряжения на 5 выходе производится путем уменьшения входного сопротивления по одномуиз двух управляющих входов 1 Меньше"или "Больше" порогового устройства.При уменьшении входного сопротив ления по входу "Меньшеф выходнойконденсатор начинает разряжаться,а напряжение срабатывания пороговогоустройства-падать. При уменьщениивходного сопротивления по входу 15 ПБольше" напряжение срабатыванияпорогового устройства возрастаетв результате увеличения амплитудынапряжения автогенератора на нако пительном конденсаторе и увеличениитока подзаряда выходного конденсатора через эмиттерный повторитель.Если оба управлякщих входа порогового устройства будут иметь высокоевходное сопротивление, изменение напряжения на выходном конденсаторепрекращается и запоминающее устройство будет поддерживать его неизНедостаток известного устройстваобусловлен узкой областью применеЗ 0 ния, осуществляется только запоминание положения регулятора 1.Цель изобретения - расширениеобласти применения формирователяпутем запоминания на неограниченЗ 5 ное время параметра регулированияобъектом в области, ограниченнойзаданным режимом, и автоматического переключения режима работыобъекта управления при выходе па раметра регулирования за областьограничения,Поставленная цель достигаетсятем, что в формирователь" управляющих .сигналов для копировальных 45 станков, содержащий автогенераторнапряжения, первый выход которогочерез эмиттерный повторитель соединен с первым выводом первого нако1069975 пительного конденсатора, подключенным к выходу порогового элемента,второй выход - с первым выводом второго накопительного конденсатора, подключенным к первому входу порогового элемента, вторые выводы первого и второго накопительных конденсаторов соединены с нулевой шиной, введены анализатор входных воздействий, первый ключ и последовательно соединенные задатчик эталонных напряжений, анализатор экстремальных значений, второй ключ,. реверсивнцй счетчик и дешифратор, первый выход которого соединен с управляющими входами первого и второго ключей, а второй выход в ,с выходом Формирователя, второй выход задатчика эталонных напряжений, соединен с входом анализатора входных воздействий, выхо которого через первый ключ соединены с вторыми входами порогового элемента.С целью повышения надежности Формирователя в работе анализатор входных воздействий содержит в каждом канале последовательно соединенные пороговый элемент и элемент И-НЕ, выход которого соединен с вторым входом элемента И-НЕ другого канала, входы пороговых элементов подключены к соответствующим входам анализатора входных воздействий.Кроме того, анализатор экстремальных значений содержит в каждом канале пороговый элемент, через одновибратор подключенный к выходу анализатора экстремальных значений, входы пороговых элементов соединены с соответствующими входами авали затора экстремальных значений.На фиг, 1 изображена структур ная схема формирователя управляющих сигналов для копировальных станков, на фиг. 2 - структурная схема следящей системы управления станком с программным управлением, работающим .в режиме копирования с подключенным к ней формирователем управляющих сигналов; на .Фиг. 3 - схема. ббхода контура детали",.на Фиг. 4 схема анализатора входных воздействий) на Фиг. 5 - схема анализатора экстремальных значений.формиродатель содержит анализатор 1 входных воздействий, первый ключ 2, запоминакщий блок 3, содержащий ав-. тогенетатор 4, второй накопительный конденсатор 5, пороговый элемент 6, эмиттерный повторитель 7 и первый накопительный конденсатор 8, анализатор 9 экстремальных значений, второй ключ .10, реверсивный счетчик 11, дешифратор 12 и задатчик 13 эталонных напряжений. формирователь подключен фиг. 2)к системе управления станком с программным управлением 14, содержащейблок 15 задания скорости, электронный коммутатор 16, блок 17 импульсно 5 фазовых преобразователей, блок.18тиристорных Преобразователей, при-воды 19 подач станка и копировальный прибор 20.Анализатор 1 входных воздействий10 (фиг. 4содержит пороговые элементы21 и 22, выполненные, например, посхеме триггера Шмитта, и элементыИ-НЕ 23 и, 24.Анализатор 9 экстремальных значе 15 ний фиг 5) содержит. пороговые элементы 25 и 26 иодновибраторы 27и 28.На фиг. 1, 2, 4 и 5 обозначены .напряжение Од. входного воздействияды 20,постоянного тока напряжени ,О,оЕБпостоянного тока от задатчика,определяющие точность слежения завходным воздействием, напряженияО щк и Ощ,д постоянного тока отзадатчика, ограничивающие областьэкстремальных значений контролируемого параметра, напряжение 0кпостоянного тока на вчходе запоминающего.устройства, сигнал М накпереключение режима .работы формирователя и ебъекта,управления, которым, например, Может служить станок с программным управлением 14,работающим в режиме копирования и35содержащим блок 15 задания скоростиэлектронный коммутатор 16, блок 17импульсно-фазовых преобразователей,блок 18 тиристорных преобразователей, приводы 19 подач станкаи копировальный прибОр 20,40 Принцип работы Формирователяуправляющих сигналов при использовании его в следящей системе управления станком с программным управлением, работающим в режиме ко 45 пироания.В процессе копирования изменениенаклона поверхности копира контро,лируется электроразрядным датчикомкопировального прибора 20, выходное напряжение которого, пропорциональное величине электроразряд: ного промежутка между датчиком икопиром, поступает в анализатор 1где сравнивается по величине на пороговых элементах 21 и 22 (фиг.4)с заданным по точности копирования,ВЕ напряжения Ом и 0 Б . По результатам сравнения укаэанных напряжений на выходе анализатора 1вырабатывается сигнал "Больше" или"Меньше" в виде низкого выходногосопротивления по соответствующемувходу Б или М запоминающего блока 3, в результате чего изменяетсявеличина выходного напряжения Ок фявляющегося Функцией искомого углакопирования скПри копировании поверхности спостбяйным углом копированиямипозиция М на фиг.3 ) все узлыфорййровйтеля управляющих сигналов 5находятся в устойчивом состоянии,при этом ошибка слежения ЯЯ ,напряжение О (О (О б, на вйходахБ, и .Ф анализатора 1 высокий потенциал, соответствующий высокому 1 рвыходному сопротивлению, напряжение Ок пропорционально величинеугла о и находится в пределаханализатора 9 счетные импульсыотсутствуют а состояние" реверсивного счетчика 11 и дешифратора 12соответствуют режиму работы следящей системы в четвертом квадрантеплоскости ХУ, Напряжение О воздействует на вход аналого-цифровогопреобразователя блока 15 задания скорости, на выходе которогочастота Р импульсов унитарногокода по координатам Х, У пропорциональна текущему .углу копирования ск . Импульсы унитарного кода,проходя через коммутатор 16, поступают на вычитающие входы импульсно-Фазовых преобразователей блока 17 координат Х, У, величина и направление ЗОфазового сдвига которых определяютскорость и направление перемещенияприводов 19 подач станка, управляемых через блок 18 тиристорных преобразователей. 35.В позиции а крутизна поверхностиимеет экстремальную точку, в Которой направление перемещения по координате м изменяется на положительное,соответствующее работе в третьем 4 рквадранте плоскости ХУ, Уменьшениеск при обкатке угла вызывает увеличение ошибки Е вследствие запаздывания следящей системы. Расстояние между датчиком копировального 45прибора 20 и "копиром увеличивает-,. ся пропорционально ему увеличивается напряжение Оу и при О )ь ) О 8 6срабатывает пороговый элемент 21,который высоким потенциалом на выходе переводит выход элемента И-НЕ 23в нулевое состояние, Обусловлеиноеэтим низкое сопротивление по входуБ запоминающего блока 3 включаетчерез размыкающие контакты ключа 2пороговый элемент 6, который повышает напряжениепорога срабатыванияпутем увеличения амплитуды напряжения автогенератора 4 на накопительном конденсаторе 5. В результате увеличивается ток подзарядки 60накопительного конденсатора 8 черезэмиттерный повторитель 7, повышается напряжение Ок . Изменение напряжения У воздействует черезблок 15 задания скорости и коммута тор 16 на входы блока 17 импульснофазовых преобразователей, у которыхвеличина угла фазового сдвига покоординате Х увеличивается, а покоординатеУуменьшается. Пропорционально Фаэовому сдвигу изменяютсяскоростиприводов 19 подач станка.Увеличение скорости по Х и уменьшение по у изменяет направлениевектора результирукщей скорости всторону уменьшения расстояния междудатчиком копировального прибора 20 икопиром. Ошибка слежения уменьшается, уменьшается напряжение О.,которое приц 4,(ф бприводит к выключению ,порогового элемента 21, низкий выходной потенциал которого переводит выход элемента И-НЕ 23 вединичное состояние. Его высокоевыходное сопротивление выключаетпороговый элемент б, который запоминает уровень выходного напряжения О на конденсаторе 8 как уровеньего порогового напряжения. Аналогичная картина происходит до техпор, пока датчик копировальногоприбора 20 не выйдет в экстремальную точку Ъ , в которой скоростьпо координате У станет равной нулю,а напряжение 0 близким к напряжению О . Дальнейшее перемещениена экстремальную точку увеличивает расстояние между датчикомкопировального прибора 20 и копиром,так. как наклон поверхности копираизменяется в обратную сторонуНапряжение Ор увеличивается и приО ),О 6 срабатывает пороговый элемент 21, который приводит кпонижению сопротивления по входу Б запоминающего блока 3. Пороговый элемент б срабатывает по входу Б иувеличивает напряжение Ок, котороеприО)О приводит к срабатываниюпорогоЮо 1 о элемента 25, выходнойпотенциал которого передним фронтомзапускает одновибратор 27. Сформированный им импульс поступаетчерез размыкающие контакты ключа 10на вычитающий счетный вход счетчика 11, состояние которого уменьшается на единицу, и на выходе дешифратора 12 формируется команда йкоммутатору 16 на переключение входа импульсно-Фазового преобразователя блока 17 по координате 1 свычитающего на суммирующий, Направ-.ление фазового сдвигафстановится положительным, и перемещение по координате происходит в положительномнаправлении "+У . Одновременно дешифратор 12 формирует команду на включение ключей 2 и 10. Ключ 2 череззамыкающие контакты подключает выход Б анализатора 1 к входу М порогового элемента 6 и выход М к входу Б , Ключ 10 через раэмыкающиекойтакты подключает выход "-" анализатора 9 к входу "+" счетчика 11, а выход "+" к входу "-". Низкое сопротивление по входу М порогового устройства б уменьшает. напряжение Ц, которое при ОО; д выключает пороговый элемент 25 и уменьшает величину фазового сдвига, а следовательно, и скорость по координате Х и увеличивает по координате 1 . Расстояние между датчиком копировального прибора 20 и копиром уменьшается,.уменьшается напряжение О и при Од Ц, выключается пороговый элемейт 21, который низким потенциалом на выходе переводит выход элемента И-НЕ 23 в единичное состояние. Высокое сопротивление по входу М выключает пороговый элемент б, которое запоминает напряжение О .как функцию текущего угла Ык й сохраняет его неизменным до изменения наклона копируемой поверхности.В позиции С поверхность копира имеет экстремальную точку, копирование из которой производится в четвертом квадранте плоскости ХУ В экстремальной точке скорость по координате У равна нулю, а напряжение Ок близко к О,. Дальнейшее перемещение за экстремальную точку уменьшает расстояние между датчиком копировального прибора 20 и копиром. Напряжение О уменьшается, и приОО срабатывает пороговый элемент Ы, который переводит выход элемента . И-НЕ 24 в нулевое состояние, Низкое сопротивление по входу 5 включает пороговый элемент б, в результате чего напряжение О увеличивается и приОЪО срабатывает пороговый элемент 2 э, который запускает. одно- вибратор 27. Сформированный импульс, проходя через замыкающие контакты ключа 10, поступает на суммирующий вход счетчика 11Состояние счетчика 11 увеличивается на единицу, и на выходе дешифратора 12 формируется команда йк коммутатору 1 б на переключение направления сдвига фазы по координате У . Направление перемещения по координате У производится в сторону -Т . Одновременно дешифратор 12 формирует команду на выключение ключей 2 и 10 и выходыанализаторов 1 и 9 подключаются ксоответствующим входам блока 3 исчетчика 11. Низкое сопротивлениепо входу М порогового элемента 6 5 уменьшает напряжение Ок, котороеприООвыключает пороговыйэлемент 35 и уменьшает фазовый сдвига соответственно, и скорость подачипо координате Х и увеличивает по 10 координате У . Расстояние между датчиком копировального прибора 20 икопиром увеличивается, напряжениеО, увеличивается, и при 0,ф пороговый элемент 22 выключается, переводя выход элемента И-НЕ 24 в единичное состояние. Высокое сопротивление по входу М выключает.пороговый элемент б, которое запоминаетвеличину напряжения О как функциютекущего угла копирования ак доследующего изменения наклона поверхности. Для повышения надежности работыустройства выход элемента И-НЕ 23подключен к первому входу элементаИ-НЕ 24, выход которого соединен свторым входом элемента И-НЕ 23. Этопозволяет исключить одновременноевключение управляющих входов 5 и Мпорогового, элемента б,Предлагаемое устройство позволяетосуществлять управление процессомкопирования замкнутых контуров сзаданной точностью от одного вход ного воздействия путем запоминанияна неограниченное время найденноготекущего угла копирования и автоматически переключать режим работыстанка при выходе контролируемого 40 параметра за зацанную область ограничения. Это расширяет область применения формирователя, а именно позволяет упростить копировальную систему, что дает повышение надежности 45 системы в работе и увеличение точности копирования, влияющих на качество изготовления деталей.Использование предлагаемого устройства позволяет изготавливать де тали с шаблона, эталона, макета дополучения программы. В результатесокращаются простои станка и увеличивается коэффициент его загрузки.1069975 иг. 3 Составитель М,Швецедактор А.Огар Техред О.Неце Ко р А.Тяско е С д 4 5 Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 акаэ 11619/17 Тираж 771ВНИИПИ Государстпо делам изобр113035, Москва, лПодпис ного комитета ний и открыти Раушская наб