Устройство для стабилизации скорости подачи в станках с программным управлением

(50 ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ Г ЗОБРЕТЕН ЛС У 5/24-24(56) Агурский М.С., Вульфсон И.А., Ратмиров В,А. Числовое программное управление станками. - М.: Машиностроение, 1966, с. 151-154.Авторское свидетельство СССР У 474790, кл, С 05 В 19/18., 1975.Устройство числового программного управления типа Н; Техническо описание. Л.: ЛЭМЗальбом У 1,с. 40 альбом У 2, приложение 20 и 25 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ СКОРОСТИ ПОДАЧИ В СТАНКАХ С ПРОГРАМИНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ ак- Ьюй ОПИСАНИЕН АВТОРСНОМУ СВИ(57) Изобретение относится к автома= тике и может быть использовано и составе цифровых интерполяторов систем числового программного управления станками. Цель изобретения - упрощение устройства и повышение точности отработки контура путем уменьшения неравномерности выходных импульсных последовательностей, подаваемых на приводы подач. Устройство содержит входные двухразрядные регистры сдвига по числу координат, декадный счетчик, элемент задержки, элемент ИЛИ и трехвходовый элемент И-НЕ. Устройство обеспечивает анализ состояний старших разрядов двухразрядных регистров сдвига и ввод соответствующего кода по входам записи в декадный счетчик для изменения коэффициа деления в функции соотношения приращений по осям, подлежащих выда" че на приводы подач в текущем т те. 2 ил., 1 табл.Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в станках с числовым программным управлением.5Цель изобретения - упрощение устройства и повышение точности отработки контура путем уменьшения неравномерности выходных импульсных последовательностей по осям координат. 1 ОНа фиг, 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 - временная диаграммы сигналов при действии стабилизации при трехкоординатной отработке (примеры распределения выходных 15 сигналов для различных соотношений по осям координат);на фиг. 2 - обозначено: Г " тактовая частота;Г, Г 1, Г - частота по осям Х,7,2 соотвественно при отсутствии стабилизаФ%ции; Гх, Е, Г - то же при работе устройства для стабилизации.Устройство содержит двухразрядные регистры 1 - 3 сдвига, первый 4 и , второй 5 элементы неравнозначности, трехвходовой элемент И-НЕ 6, декадный счетчик 7 (с возможностью параллельной записи кода), элемент 8 задержки, элемент ИЛИ 9 а также выходы 10 - 12 устройства по координатам З 0 Х, У, Е соответственно, и вход 13, Входы Р 0 регистров 1 - 3 являются входами устройства и соединяются с координатными выходами интерполятора Х,У,Е соответственно. Выход сложе- З 5 ния ("+") счетчика 7 является входом задающей частоты и соединяется с выходом блока задания скорости интерполятораВьйоды 10 - 12 устройства соединяются с входами устройств уп равления приводами подач и входом блокировки интерполятора. Вход 13 является входом сдвига от интерполято- ра.Декадный счетчик 7 совместно с 45 элементами 4 и 5 неравнозначности и элементом И-НЕ 6,обеспечивающими запись в счетчик необходимого кода, образует делитель с переменным коэффициентом деления, выходные сигналы . 50 которого производят считывание содержимого старших разрядов координатных регистров сдвига. Так как коэффициент деления счетчика зависит от значения кода, предварительно запи санного в него по входам записи, то период выходных сигналов счетчика. изменяется на каждом такте,если изменяется содержимое старших разрядов регистров сдви г а, причем ных од 1.ыесигналы счетчика следуют равномернопри постоянном коэффициенте деленияи мгновенно изменяют свой период следования при изменении коэффициентаделения.Устройство работает следующим образом.В процессе интерполяции на входыРО регистров 1 - 3 сдвига поступаютсигналы единичных приращений по координатам Х,г и Е соответственно,Этн сигналы записываются в первыеразряды регистров н сдвигаются вовторые разряды регистров сигналамисдвига, поступающими из интерполятора по входу 13. Появление единичногосигнала хотя бы на одном из вьмодов2 регистров 1 - 3 блокирует по выходам 10 - 12 работу интерполятора,Этн же сигналы через элементы 4 - 6поступают на входы РО и Р 1 счетчика 7. Очередной импульспереполненияс выхода +Р счетчика 7 по входу Чразрешает запись кода, соответствующего содержимому старших (вторых)разрядов регистров 1 - 3 в счетчик7 и через элементы 8 задержки и ИЛИ9 по входам С сдвигает содержимоерегистров 1 - 3. Вытесняемые приэтом единицы старших разрядов регистров 1 - 3 образуют выходные сигналына линиях 10 - 12 по осям координатХ, У, Е, вслец за чем содержимоемладших разряцов регистров сдвигается в старшие разряды. Если при этомхотя бы один из старших разрядоврегистров 1 - 3 устанавливается в"1", то интерполятор остается заблокированным, а схема установки кодасчетчика 7 подготовлена к записи внего числа, определяющего коэффициент деления в следующем такте. Еслиже старшие разряды регистров 1 - 3содержат нули, то интерполятор разблокируется и регистры 1 - 3 принимают единичные перемещения на следующие два шага.Возможные комбинации состоянийстарших разрядов регистров 1 - 3,отвечающие им коды записи в счетчик7 и коэффициент деления счетчика 7указаны в таблице. Из таблицы видно,что в разряд Р 2требуется запись при любых значающихкомбинациях, в разряд Р 1 - во всехслучаях, кроме одновременной отработ(1) , деленный как отношение Е и35тавит нестаопре-.сос" ЕЗ Е т к фвне Е 1 + д, 1 с тработ.40 дляки 1 с 2 учая двухкоординатО, а 2=0уне(2) 1 + 1 с,4 При отсут отработ твин стабили участка сос ации вретавит 1 Ттние по на 1, - перем ольшей Дейст тому,что увеличив за счет одноврем осям и н при одновремя ется змеи нног велич ремен з 13ки по трем осям (комбинация 111), вразряд РО - при перемещении по однойи трем осям, Поэтому на вход П 2 подключается константа "1", вход Э 1 подключен к выходам регистров черезэлемент И-НЕ 6, на выходе которойсигнал равен нулю только при наличиитрех единиц на ее входах, а вход00 - подключается через последовательно соединенные элементы неравнозначности. Выход элемента 4 исключает появление сигнапа при наличии единиц на выходах регистров 1 и 2,выходэлемента 5 неравноэначности исключает появление сигнала при наличииединицы на выходе регистров 1 или 2и 3 С(Рг)У(Р) Л (Рг. Когдаже имеются " 1" на выходах всех регистров,то выход элемента 4 равен"0", и тогда вшход элемента 5 равени 1 иДействие стабилизации основанона увеличении периода между последовательными шагами по осям в тех случаях, когда должна производитьсяодновременная выдача но двум илитрем осям. Обозначим через Е максимальную из частот по осям, т.е. Е,фф шахЕ Е Е 2 (для приводимогона рисунке случая Е = Е),),Две другие частоты обозначим Е иЕ .Введем обозначения: причем 1 с 2 ( 1 с 1, т,е, Ез с Е 2.Обозначим через ДикоэФФициенты увеличения периода тактовой частоты при одновременном перемещении по двум и трем осям соответствен период тактовой частоты (Т- )1 абилизации сводится котработки участкана величину /521 с 2 Тния периода в случаеперемещения по тремИну ,Ь с 2) Ттном перемещении по двум осям. Тогда время отработки учас тка при действии, стабилизации составит: 5 "= 1 Т, 1 + р 2 )с 2 + рОс 1, Т, Г 1 + Р, )с + ( Р 2 - Р, ) 1 с 2.) Отсюда Ф 15 Е 2 1 1 ф 3 Й )Для частот Е и Е сохраняютсяк %эти же соотношения, так как они определяются интерполятором,а не действием стабилизации. Тогда 20 Величина контурной скорости (точнее частоты, определяющей контурную скорость) равна Ек Е+2 + Е 12 + ЕА 2к 1 з что с учетом (2) и (3) дает 5из (5) следует, что при )с,О)ф,",= 1. Поскольку 0 ( 1 с, (1 (таккак 1,.шах Е, Е 2 ) для двухкоординатного случая),то имеет смыслвыбрать д, так,чтобы при 1 с 1, ) е 2)= 1. Тогда из (5) получаемГ 2 - 1 0,41. Обратившись кФормуле (4), устанавливаем,что приакто потребовав чтобы при 1 с1 с 21 к = 1,получим из (4) 2 УЗ - 10,73;принявпо условиям простоты реализациищ 0,4 и 2 = 0,75, получаем+04 К+035 К,35 КоэФфициенты д,и ,р , равные 0,4 и 0,75 соответственно, могут быть полу ены путем де ения входной частоты 5 устройства стабилизации на 1,4(7/5) и 1,75(7/4). В первом случае величина периода возрастает на 0,4 Т , во втором - на 0,75 Т.В схеме деления коэффициенты деления должны быть целыми числами,наименьшие целые числа, обеспечивающие соотношения 1:1,4:1,75 соответственно равны 20, 28 и 35, т.е. коэффициенты деления делителя при работе по одной, двум и трем осям соответственно должны составлять 20, 28 и 35. Такое решение потребует увеличения входной частоты блока задания скорос 20 ти в 20 раз,что неприемпемо.Если же коэффициенты р, ивыбрать равными .1/3 и 2/3 соответственно, то коэффициенты деления составят 1,4/35/3, что выполняется для целых чисел 3,4 и 5. При этом формула для " принимает вид Ф1 т "нс 1 + 0,334 Ь, + К) Реализация коэффициентов деления 3,4 и 5 осуществляется в делителе, содержащем одну тетраду, тактовая частота блока задания скорости должна быть повышена в три раза, При работе по одной оси коэффициент деления делителя равен 3. Общая длина участка отработки выбрана примерно равной 17 дискрет. Так как входная частота делителя в устройстве стабилизации повьппена в 3 раза, то в идеальном случае, т,е. при уф = 1 общее число тактовых сигналов должно составить 17 х 3=51, а количество межтактовых интервалов 50. Разброс времени отработки лежит в пределах пяти периодов входной частоты Г счетчика 7 при общем времени отработки 50 периодов (работа по одной оси), т,е. нестабильность контурной скорости не .выше 107При работе по двум осям нестабильность составит (-5,2+6)7. и уменьшается в 5 раз по сравнению с устройством, в котором стабилизация отсутствует. При работе по трем осям нестабильность уменьшается в 4 раза и составляет (-9,6-+3,8)7. 6Неравномерность выходных импульсон умножителя (т,е. известного устройства), равна 2,причем неравномерность имеет место во всех случаях, когда отбор ведется более чем с одно.го разряда .Умножителя . В делителе с переменным коэффициентом деления, т,е. в устройстве для стабилизации,в случае неизменной уставки выходные импульсы следуют равномерно. При изменении уставки происходит соответствующее изменение периода выходных импульсов, что вызывает появление неравномерности. В устройстве величина максимальной неравномерности,соответствующая переходу от однокоординатного случая. к трехкоординатному, составляет 5/3 " 16 б,т.е. меньше чем у известного устройства.Применение устройства позволяет простыми средствами осуществлять стабилизацию контурной скорости в интерполяторах с оценочной Функцией,в интерполяторах по методу ПДА и других типов с нормализацией перемещения на участке отработки при работе по двум и трем координатам, причем благодаря улучшению равномерности выходов точность отработки контура повышается. Предлагаемое устройство можно использовать в интерполяторах любых типов при условии, что процесс интерполяции ведется на постоянной частоте и величины перемещений в кадре нормализованы. Формула изобретения Устройство для стабилизации скорости подачи в станках с программным управлением, содержащее по числу координат три двухразрядных регистра сдвига, у которых входы установки младших разрядов являются первыми входами устройства, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства и повышения точности отработки контура путем уменьшения неравномерности выходных импульсных последовательностей по осям координат, введены последовательно соединенные первый и второй элементы не- равнозначности,а также трехвходовой элемент И-НЕ, декадный счетчик и последовательно соединенные элемент задержки и элемент ИЛИ, первый и второй входы первого элемента нерав"1325411 15 Комбинации шагов Код записи в счетчик 1 Коэффициент Р - 1(х) Р(у) Р(х) 02 01 деления счетчика 7 О О х х х О 1 1 О. 1 1 О 1 1 О 1 1 О 1 1 О 1 1 О 1 О О О О О О О О О О О О ФП р и м е ч а н и е. х - безразличное состояние. нозначности соединены с выходамистарших разрядов первого н второгодвухразрядных регистров сдвига соответственно, второй вход второгоэлемента неравнозначности соединенс выходом старшего разряда третьегодвухразрядного регистра сдвига, входытрехвходового элемента И-НЕ соединены соответственно с выходами старшего разряда первого, второго и третьего двухразрядных регистров сдвига,вход записи первого разряда декадного счетчика соединен с выходом второго элемента неравнозначности,входзаписи второго разряда декадногосчетчика соединен с выходом трехвходового элемента И-НЕ, вход записитретьего разряда декадного счетчикаявляется входом логической единицы,вход разрешения записи декадногосчетчика соединен с его выходом переполнения и с входом элемента задержки, вход счета на сложение декадногосчетчика является входом задающейчастоты устройства, выход элементаИЛИ соединен с входамн сдвига первого, второго и третьего Двухразрядныхрегистров сдвига, второй вход элемента ИЛИ является входом устройства,авыходы старших разрядов двухразрядных регистров сдвига являются еговыходами.,Патаи 863омитета СССР писно рытииая наб., д. Прбизводственно-полиграфическоепредприятие, г. Ужгород, Ул. Проектная, 4 каз 3106/41 ВНИИПИ Госуда по делам из 113035, МосквТираж твенного ретений и Ж, Ра