Копировальное следящее устройство для станков с программным управлением

(56) 1. Авторское свидетельство СССРВ 602350, кл. В 23 8 35/04, 1976,2. Авторское свидетельство СССРР 960732, кл.05 В 19/02, 1981.(54)(57) КОПИРОВАЛЬНОЕ СЛЕДЯЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАНКОВ С.ПРОГРИИ УПРАВЛЕНИЕМ, содержащее преобразо атель сигналов, первый вход которого соединен с выходом датчика угла копи ровального прибора, а второй вход через усилитель ошибки - с выходом датчика ошибки, усилитель подач, реле касания, первый ключ, Формирователь, уровня и по каждой координа" те - логический переключатель и последовательно соединенные блок задани скорости, выпрямитель, преобразо-, ватель напряжение-частота, формиро-, ватель эталонных импульсов и двухканальный коммутатор, вход реле касания подключен.к выходу датчика ошибки копировального прибора, а выход - к управляющему входу первого ключа, информационный вход и вы.ход которого соединены соответственно с выходом преобразователя сигналов и с входом усилителя подач; выходы которого подключены к входам блоков задания скорости, второй вход каждого двухканального коммутатора соединен с выходом выпрямителя, а выходы - с первыми информационными входами. логического переключателя данной координаты, вторые информационные входы которых подключены к информационным входам устройства, а выходы - к входам первого блока управления приводом, источник питания, второй ключ, подключенный вы.ходом к управляющему выходу устройНЫМв ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ ства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены блоки автоматического отвода пО двум координатам, пульт управления, третий и четвертый ключи, первый и второй к 5 -триг геры, элемент И, второй блок управления приводом, последовательно соединенные источник питания, элемент задержки и второй блок управления, соединенный выходом через механизм привода подачи с копировальным прибором, выход которого соединен с датчикомположения, подключенным выходом к управляющему входу четвертого ключа, информационный вход которого через второй ключ соединен с инверсными входами первого и второго 85 -триггеров, 5 -входы которых подключены к первому выходу пульта управления, соединенного вторым,и третьим выходами с первыми вторым входами первого и второгоблоков автоматического отвода соответственно, подключенных выходами к первому и второму входам элемен-.та И, выход которого соединен с Й-входом первого Й 5 -триггера, трЕтьи входы блоков автоматического .отвода подключены к выходам коммутаторов соответствующих координат, а четвертые входы - к выходу реле .касания.2. Устройство по п. 1 о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что блок автоматического отвода каждой коордииаты содержит два элемента И, последовательно соединенные элемент считывания, элемент буферной памяти, элемент сравнения и элемент задержки, выход которого подключен к выходу блока автоматического отвода, соединенного первыми входами с соответствующими входами элементов И, вторыми входами - с вторыми входами элемента считывания и элемента буферной памятибуферной памяти, элемент сравнения45,и элементы задержки выхОд КОТОРОГО подключен к выходу блока автомати 50 5560 65 Изобретение относится к автоматике и может быть использовано, например, во Фрезерных станках с числовым программным управлением.Известно копировальное устройст-во, содержащее копировальный приборс датчиками угла и ошибки, усилитель подач и преобразователь, одинвход которого соединен с датчикомугла, второй вход через усилительошибки - с.датчиком ошибки, а выходс входом усилителя подач.Кроме того, в устройство введенкомпенсатор ошибки трения, подключенный своим выходом ко второмувходу усилителя ошибки 1 1.Недостатками копировального устройства являются ограниченные область применения и быстродействие.Наиболее близким к предлагаемомуявляется копировальное следящее устройство для станков с программнымуправлением, содержащее преобразователь сигналов, первый вход которого соединен с выходом датчика углакопировального прибора, а второйвход через усилитель ошибки - с выходом датчика ошибки копировальногоприбора, усилитель подач и блокуправления приводами 2).Недостатком копировального следящего устройства для станков с программным управлением является егоограниченное быстродействие.Цель изобретения - повышениебыстродействия за счет введенияавтоматического подвода и отводашпинделя режущего инструмента, копировального прибора и фрезерногостола к профилю обрабатываемой детали,Поставленная цель достигаетсятем, что в копировальное следящееустройство для станков с программным управлением, содержащее преобразователь сигналов, первый входкоторого соединен с выходом датчика угла копировального прибора, авторой вход через усилитель ошибкис выходом датчика ошибки, усилительподач, реле касания, первый ключ,Формирователь уровня и по каждойкоординате - логический переключатель и последовательно соединенные блок задания скорости, вы,прямитель, преобразователь напря-,жение-частота, Формирователь эталонных импульсов и двухканальныйкоммутатор, вход реле касания подключен к выходу датчика ошибкикопировального прибора, а выход -к управляющему входу первого ключа, информационный вход и выходкоторого соединены соответственно с выходом преобразователя сигналов и с входом усилителя подач,выходы которого подключены к входамблоков задания скорости, второй/вход каждого двухканального коммутатора соединен с выходом выпрямителя, а выходы - с первыми информационными входами логическогопереключателя данной координаты, 5 вторые информационные входы которыхподключены к информационным входамустройства, а выходы - к входампервого блока управления приводом,источник питания, второй ключ, под ключенный выходом к управляющемувыходу устройства, введены блокиавтоматического отвода по двумкоординатам, пульт управления, третий и четвертый ключи, первый и втоРой Й 5 -триггеры, элемент И, второйблок управления приводом, последовательно соединенные источник питания,элемент задержки и второй блок управления, соединенный выходом черезмеханизм привода подачи с копировальным прибором,.выход которогосоединен с датчиком положения, подключенным выходом к управляющему входу четвертого ключа, информационныйвход которого через второй ключ соединен с инверсными ныходами первого. и нторого РБ -триггеров, 9 -входыкоторых подключены к первому выходупульта управления, соединенного вторым и третьим выходами с первым и З 0 вторым входами первого и второгоблоков автоматического отвода соответственно, подключенных выходами кпервому и второму входам элемента И,выход которого соединен с Р -входом 35 первого Р 5 -триггера, третьи входыблоков автоматического отвода подключены к выходам комМутаторов соответствующих координат, а четвертыевходы - к выходу реле касания.40 Блок автоматического отвода каждой координаты содержит два элемента И, последовательно соединенные элемент считывания, элемент ческого отвода, соединенного первыми входами с соответствующими входамиэлементов И, нторыми входами - снторыми входами элемента считывания и элемента буферной памяти. На Фиг, 1 изображена схема устройства; на фиг. 2 - схема блока автоматического отвода.Устройство содержит копировальный прибор 1 с датчиками угла 2 и ошибки 3, преобразователь 4 сигналов, усилитель 5 ошибки, реле 6 касания, формирователь 7 уровня, ключ 8, усилитель 9 подач, по двум координатам бЛоки 10 и 11 задания скорости, выпрямители 12 и 13, преобразователи 14 и 15 напряжение-частота, формирователи 16 и 17 эталонных импульсов, двухканальные коммутаторы18 и 19, логические переключатели 20 к 21, ключи 22 и 23, блоки 24 и 25 автоматического отвода) пульт 26 управления с формирователем 27 им. пульса и кнопками 28-30, логический элемент И 31, Рэ -триггеры 32 и 33, ключи 34 и 35, датчик 36 положения, формирователь 37 импульса, вычислитель 38 и 39 управления приводами (системы числового программного управления ), шаговые электродвигатели 40 - 42 и механизмы 43 - 45 приводов подачи, шпиндель 46 режущего инструмента, кинематическая связь 47,. стол 48 фрезерного станка, копир эталонная деталь) 49, обрабатываемую деталь 50, копировальный палец 51, фрезу 52, источник 53 питания, ключ 54, элемент 55 задержки, блок 56 управления приводом, электродвигатель 57, механизм 58 привода подачи., На фиг, 2 изображена схема блока 24 автоматического отвода координаты х, которая .содержит два элемента И 59 и 60, элемент 61 считывания, элемент 62 буферной памяти, элемент 63 сравнения и элемент 64 задержки.Схема блока 25 автоматического отвода координаты М аналогична.Блок 4 представляет собой преобразователь, на входы которого поступают электрические сигналы, носящие информацию об угле и ошибке копирования. Преобразователь 4 складывает эти входные сигналы и вырабатывает на выходе напряжение, фаза и амплитуда которого пропорциональна отклонению копировальногопальца 51.Разделение входной информации усилителей подачи на два выхода происходит с помощью усилителя 9, включающего например, фазовые дискриминаторы по х икоординатам.Стол 48 и шпиндель 46 могут перемещаться от любых существующих элект рических двигателейОднако выбор электродвигателей определяется конструкцией фрезерного стола и используемого устройства ЧПУ. В данном решении в качестве примера рассматриваются электрические шаговые электро двигатели 40 - 42 для перемещения стола 48 и шпинделя 46 через соответствующие механизмы 43 - 45 приводов подач. Схема блока 39 управления шаговым приводом рассматривается на примере У 4 ПУ типа Н 33-1 И. Ключ 8 предназначен для разреше ния прохождения информационного сигнала с выхода преобразователя 4 управляющим сигналом с выхода реле б касания.Ключи 22 и 23 предназначены длякоммутации сигнала по управляющему входу логических переключателей 20и 21. Ключ 35 предназначен длякоммутации сигнала по управляющемувходу ключей 22, 23,и 54.Принцип работы логических пере ключателей 20 и 21 и их схемное решение аналогично переключателямизвестного устройства.Устройство работает следующимобразом.10 Устройством предусмотрено дварежима работы: "Обучение" и "Обработка".В режиме "Обучение" (фиг. 1)нажатием на кнопку 28 подаетсясигнал с выхода формирователя 27импульса на второй управляющийвход блоков 24 и 25 автоматического отвода и подготавливает последние в режим работы, т.е. содержимое счетчиков платы 61 считываниястанавливается в "0" 1 фиг. 2).С пульта управления системычислового программного управления(на фиг. 1 не показан производится пуск вычислителя 38 и копировальный прибор 1, механически связанный со шпинделем 46 через кинематическую связь 47, перемещаетсявниз по программе, записанной наперфоленте, до касания пальца 51 30 с профилем копира 49. При этом сигнал о механическом контакте(фиг. 1) копировального пальца 51с копиром 49 поступает на входыдатчиков 2 и 3 прибора. Напряжение 35 с датчика 2 поступает на первыйвход преобразователя 4. Напряжение с датчика 3 поступает на входреле б касания, а преобразованноев усилителе 5 - на второй вход пре образователя 4. На выходе преобразователя 4 появляется сигнал, напряжение, фаза и амплитуда которогопропорциональны отклонению копировального пальца 51, и подается 45 на информационный вход ключа 8.Сигнал с выхода реле б касания отключает вычислитель 38 через формирователь 37 импульса и логическиепереключатели 20 и 21 через ключи22 и 23 и через формирователь 7.уровня. Этот же сигнал с выхода реле6 касания поступает на управляющийвход ключа 8 и разрешает прохождение сигнала с выхода преобразователя 4 на вход усилителя 9 подачи.;Сигнал с выхода реле б подается натретьи (первый управляющий ) входыблоков 24 и 25 автоматического отвода, подготавливая двухканальныеинформ цдонные входы последних к 60 пропусканию импульсов с выходов двухканальных коммутаторов 18 и 19.В усилителе 9 подачи формируется напряжение по двум координатамх и ю соответствующее продольномуУЪ 65 и поперечному движению стола 48.Напряжение с первого и второго ныходон усилителя 9 подачи подаетсяна входы выпрямителей 12 и 1.3 через блоки 10 и 11 задания скорости.В выпрямителях 12 и 13 вхбдноенапряжение фильтруется, выпрямляется и подается на входы преобразователей 14 и 15, где происходитпреобразование напряжения н частотуследования импульсов. С выхода преобразователей 14 и 15 импульсы подаются на входы формирователей 16 и17 эталонных импульсов, .в которыхформируются импульсы строго опреде-,ленной длительности и подаются на .первые входы коммутаторов 18 и 19соответственно, а на вторые входыэтих коюутаторов поступают сигналыс выходов выпрямителей 12 и 13.В коммутаторах 18 и 19 происходит распределение сигналон, поступающих с выходом формирователей 16и 17, либо по первому каналу ( прямой ход ), либо по второму каналу(обратный ход ),Импульсы с выходов коммутаторов18 и 19 подаются на первые информационные входи логических переключателей 20 и 21, которые зап)ещаютпрохождение ложных импульсов повторым информационным двухканальным входам, поступающих с выходавычислителя 38. Импульсы с выходовпереключателей 20 и 21 поступают навходы блока 39 управления приводаья, где образуются н сигналы управления фазовых Обмоток шаговыхэлектродвигателей 40 и 41, переме"щающих стол 48 с помощью соответствующих механизмов 43 и 44 приводов подач.В момент касания пальца.51 копира с профилем 49 и в процессе обхода пальцем профиля копира при перемещении стола 48 импульсы с выхо-.дов коммутаторов 18 и 19 поступаютн блоки 24 и 25 автоматического отвода па двухканальным информационным входам,В блоке 24 или 25 (Фиг. 2) информационные импульсы, поступающимпо двум каналам с выхода коммутатора 18, подаются на двухканальныйвход элемента 61 считывания черезинформационные. входы логическихэлементов И 59 и 60. На управляю -щий вход последних подан сигналс выхода реле б касания н моменткасания пальца 51 профиля копира49.В элементе 61 (фиг, 2 ) очи-.ыва"ются импульсы, соответствующие координатам точек касания пальца 51с црофилем копира 49.В момент полного обхода пальцем51 профиля копира 49, нажатием накнопку 29 производится отвод стола48 с копиром 49 от копировальногопальца 51 и подается сигнал с ныхода формирователя 27 импульса черезтретий выход пульта 26 управленияна первые управлякщие входы блоков24 и 25. В блоке 24 или 25 этотсигнал с третьего выхода пульта 26поступает на второй вход элемента62 буферной памяти, который даетразрешение на перезапиеь считанной инФормации с выхода элемента 61считывания в элемент. 61 буфернойпамяти через первый вход последнего.С выдержкой времени после отрыва пальца 51 от контура копира 49с пульта 26 производится останов15 стола 48. С пульта управления системы числового программного управления (ЧПУ) производится подъемкопировального прибора 1, кинематически связанного со шпинделем2 О 46 в исходное положение (на фиг. 1не показано),В режиме "Обработка" нажатиемна кнопку 30 через первый контактэтой кнопки (ныход пульта 26 уп 25 равления ) подается сигнал на входытриггеров 32 и 33, выходы которыхподготавливают первый вход вычислителя ЗЯ к. работе через выход ключа 34 от блоков 24 и 25 автомати-ческого отвода.Сигнал с выхода формирователя27 импульса через второй контакткнопки 30 (второй выход пульта 26подается на второй управляющийвход блоков 24 и 25; При этом содержимое счетчиков элемента 61считывания устанавливается в "0".Иа перфоленте записана программа подвода копировального прибора .и шпинделя 46 (механически связан 4 О нцх между собой ), стола 48 отводапоследнего и обработка другихповерхностей обрабатываемой дета- .ли 50.С пульта управления ЧНУ (на фиг,45 не показан ) включает вычислитель38, в котором начинается отработкапрограммы, записанной на перФолентвОбработанная информация с выходавычислителя 38 поступает в блок 39у управления приводом, Сигнал с выходблока 39 управляет шаговым электродвигателем 42, перемещающем шпин-дель 46 по з -координате посредствомеханизма 45 привода подачи.При этом механически связанныемежду, собой через кинематическуюсвязь 47 копировальный прибор 1 ишпиндель, 46 перемещения вниз попоограмме, записанной на перфоленте. В момент касания копировального пальца 51 профиля копира 49 вычислитель 38 автоматически отключается сигналом с выхода реле б касания через формирователь 37 импульса и логические переключатели 20и 21 через соответствующие ключи 22 и 23 и через формирователь 7 уровня. Обработка сложного профиля детали 50 происходит по копиру 49. В процессе обработки профиля детали 50 происходит обход пальцем 51 профиля копира 49,При этом импульсы, поступающие по двум каналам с выхода коммутатора 18 1 фиг, 2) через элементы И на вход элемента 61 считываются и,подаются на первый вход элемента 63 сравнения, на второй вход которого и поступают импульсы с выхода элемента 62 буферной памяти. В элементе 63 происходит сравнение сигналов, соответствующее текущим координатам точек касания пальца 51 с профилем копира 49, в процессе обработки сложного профиля детали 50, с сигналами, записанными в элементе 62 буферной памяти в режиме ИОбучение" фиг. 1, 2).В конце обработки сложного профиля детали 50 сигналы с выхода элемента 63 сравнения .через элемент 64 задержки каждого блока 24 и 25 поступают на первый и второй входы элемента И 31, который выходным сигналом включает вычислитель 38 через триггер 32, ключ 34 в момент отхода пальца запрещается прохождение сигналов с выходов коммутаторов 18 и 19 через логические переключатели 20 и 21, ключи 22 и 23 формирователь 7 уровня и реле 6 касания. Отвод стола 48 с обработанной деталью 50 и копиром 49 от Фрезы 52 и пальца 51 соответственно происходит по числовой программе, записанной на перфоленте. В момент отвода. стола"48 происходит расфиксировка шпинделя 46 от прибора 1 (на Фиг, 1 расфиксировка не показана ) и источник 53 питания через ключ 54 с выдержкой времени достаточной для отвода стола 48, обусловленной элементом 55 задержки, включает блок 56 управления привода сигналом источника 53 питания через ключ 54, При этом включается электродвигатель 57 и копировальный прибор 1 перемещается вверх через механизм 58 привода подачи. При достижении прибором. 1 крайне верхнего исходного положения вклю-, чается датчик 36 положения, который отключает блок 56 управления50 Повышается точность обработки .вмомент касания фрезы с профилемобрабатываемой детали, в результатетого, что информация входа фрезыстрого по касательной записана наперфоленте, что исключает брак ввиде запила профиля в мбмент касания. привода от источника 53 питания через ключи 35 и 54. Дальнейшее движение прибора 1 вверх прекращается и он останавливается в заданном исходном положении.5 . - Одновременно с отводом прибора 1вверх фреза 52 может производить, при необходимости, дальнейшую обработку. детали 50 (например, фрезеровка других поверхностей) по про грамме, записанной на перфоленте. Вмомент окончания полной обработки детали 50 шпиндель 46 режущего ининструмента отводится в исходноеверхнее положение по программе, за .писанной на перфоленте. При достижении шпинделя 46 исходного верхнего положения он механически фиксируется с копировальным прибором 1 через кинематическую связь 47 для прос-.тоты на фиг. 1 механическая Фиксация шпинделя 46 не показана).Таким образом, предлагаемоеустройство обеспечивает комбинированное управление процесса фрезерования детали 50. При этом параметры закона д:.ижения стола 48 относительно фрезы 52 определяет копировальный прибор 2 при использовании копира 49 для обработки сложного профиля детали 50, а при использовании перфоленты - вычислитель 38 для подвода:апинделя 46 с копировальным прибором 1, стола 48, отвода и дальнейшей обработки других поверхностей детали 50. Отсюда следует что повышается быстродействие управления за счет комбинированного взаимодействия копира и перфоленты при обработке конструктивно сложной детали за одну установку. Такое 40 комбинированное взаимодействие позволяет расширить технологическую воэможность станков с числовымпрограммным управлением, так как обеспечивается обработка не только 45 кулачков со сложным проФилем, но икорпусных деталей сложных профилей.ака о П "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Фили 1680/44Тираж 842 ВНИИПИ Государственног по делам иэобретени 113035, Москва, Ж, Р