Устройство для числового программного управления

СОЮЗ СОВЕТСНИХОМ.ЮИРаеСЦииРЕСПУБЛИН 1 А 09) (11) За) г.г 05 В 19/1 ЕНИЯ; ВТОРСКОМУСВ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ. ИЗОБРЕТЕНИЙ И (ЛМРЫТИЙ ЛИСАНИЕ ИЗОБ(71) Пензенское ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции производственное объединение "Завод им.фрунзе"(56) 1. Авторское свидетельство СССР В 826279, кл. О 05 В 19/18, 1981.2. Устройство числового программного управления НЗЗМ. Техническое описание Г 61,700,033 ТО, 1975 (прототип),(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЧИСЛОВОГОПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ, содержащеегенератор импульсов, блок заданияскорости, первый элемент И, двухразрядный регистр и последовательносоединенные блок ввода программы,дискретный интерполятор, первый блокэлементов И и коммутатор, первыевыходы двухразрядного регистра подключены к входам первого элемента И,выход которого соединен с вторымвходом дискретного интерполятора,второй выход которого подключен к первому входу двухразрядного регистра,третий выход - к первому входу блокаввода программы, второй выход которого соединен с первым входом блока за"дания скорости, с вторым входом которого соединен выход генератора импульсов, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения точности работы устройства, в него введены первый элемент ИЛИ, схема сложения по модулю два, Р -триггер, инвертор и последовательно соединенные второй регистр, второй блок элементов И, П-разрядный счетчик, второй элемент ИЛИ, второй элемент И и третий блок элементов И, второй вход которого соединен с выходом блока задания ско. рости, первый выход - с вторым входом двухразрядного регистра, второй выход - с вторым входом И -разрядного счетчика импульсов и с первым входом первого элемента ИЛИ соединенного выходом с вторым входом первого блока элементов И, а вторым входом - с вторым выхоцом двухразрядного регистра, выход второго элемента ИЛИ через инвертор подключен к управля- д ющему входу второго блока элементов И, а непосредственно - к С-входу, Э-триггера, Р -вход которого соединен с первым выходом дискретного интерполятора и с первым входом схемы сложения по модулю два, выход которой соединен с вторым входом второго элемента И, второй вход подключен к выходу 2 -триггера, М и б - установочные входы которого являются входами устройства, выход генератора импульсов соединен с третьим входом второго блока элементов И, фр выход коммутатора является выходом устройства.1124251 3Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в устройствах для. программного управления металлорежущими станками. 5Известно устройство для программного управления, содержащее последовательно соединенные генератор импульсов, счетчик импульсов, блок управления, первый элемент И, блок 10 ввода программы, блок буферной па" пяти, блок рабочей памятии интерполятор, последовательно соединенные блок коррекции, блок перезаписи информации и первый логический блок, 1 выходы которого соединены с вторыми входами блока рабочей памяти, последовательно соединенные блок анализа координат, блок триггеров коррекции и второй элемент И, выходом подклю- ро ченный к второму входу блока перезаписи информации, а также третий элемент И, первым входом соединенный с вторым входом блока триггеров коррекции, вторым входом - с вторым 25 выходом блока управления, а выходомс вторым входбмблока буферной памяти, четвертый и пятый элементы И, блок шестых элементов И и второй логический блок, который первым входом через четвертый элемент И соединен с вторыми входами блока анализа координат, первыми входами блока шестых элементов И и выходами блока буферной памяти, второй вход четвертого элемента И соединен с вторым входом блока управления, третий выход которого соединен с вторыми входами блока рабочей памяти, четвертый выход - с первым входом пятого, элемента И, вторым входом соединенного с вторым входом второго логического блока, третьи входы которого подключены к вьмодам блока рабочей памяти, а выходы -к второму входу интерполятора, выходы блока шестых элементов И соединены с четвертыми входами. блока рабочей памяти 111. Недостатками описанного устройства являются невысокая надежность вследствие большой конструктивной сложности, а также невысокая точность из-за отсутствия возможности коррекции люфтов приводов подач станка в начале автоматической работы вследствие отсутствия информации о знаках перемещения приводов подач в наладочномрежиме работы. Наиболее близким к предлагаемому является .устройство для числового программного управления, содержащее генератор импульсов, блок задания скорости, элемент И, коммутатор, последовательно соединенные блок ввода программы, дискретный интерполятор, регистр, вентиль, выходами подключенный к входам коммутатора, а вторым входом - к второму выходу дискретного интерполятора, второй вход которого соединен с выходом элемен." та И, а третий выход - с входом блока ввода программы, подключенный вторым выходом к первому входу блока задания скорости, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход - с вторым входом регистра, вторым и третьим выходами подключенного к входам элемента И.Устройство работает следующим образом, Программа обработки, записанная на перфоленту и состоящая из отдельных кадров, считывается блоком ввода программы, с которого в двоичном коде поступает на интерполятор и содержит числовую информацию о величинах перемещения, знаки приращений, координаты перемещения и вид интерполяции (линейная, круговая), а также - на блок задания скорости, определяя частоту следования его выходных импульсов, соответствующих заданной скорости подачи приводов.В режиме интерполяции сигналы на отработку перемещений (переносы) с дискретного интерполятора поступают на вход регистра, где накапливаются шаги, считываемые импульсами блока задания скорости. Импульсы с выхода регистра подаются на вход вентиля, где в зависимости от знаков приращения, поступающих в течение времени реализации алгоритма интерполяции отрабатываемого кадра с триггера знаков (Т ) интерполятора, распределяются по выходам + Или -) и подаются на соответствующие входы Коммутатора. Коммутатор распределяет импульсы по фазам шагового двигателя. а привод подач при этом производит перемещения по координате согласно знаку приращения и числовой информации, поступающей с интерполятора,Выходная частота интерпслятора значительно больше программируемой. Перевод работы интерполятора в истинный масштаб времени осуществляется с3 11помощью элемента И, на котором вырабатывается сигнал, блокирующийинтерполятор при накоплении двухразрядным регистром двух единиц. Интерполятор ждет импульс с выхода блоказадания скорости, считывающего одинимпульс из регистра. Таким образом,скорость перемещения приводов подачопределяется частотой следованияимпульсов с выхода блока 3 заданияскорости.По окончании отработки кадраинтерполятором формируется в блокввода программы сигнал "Конец отработки кадра", по которому блокомввода программы производится считывание последующего кадра.До начала интерполирования последующего кадра после выдачи в блокввода программы сигнала Конец отработки кадра" знак последующего перемещения записывается в триггере знаков интерполятора, где хранится втечение реализации алгоритма интерполяции 2,Недостатком известного устройстваявляется его низкая точность из-запогрешности, возникающей в результате люфтов приводов подач при смененаправления перемещения.Цель изобретения - повышение точности путем коррекции погрешностейприводов подач.2 л 251 10 15 го 25 30 П-разрядный счетчик, второй элемент ИЛИ, второй элемент И и третий блок элементов И, второй вход которого соединен с выходом блока задания скорости, первый выход - с вторым входом двухрбзрядного регистра, второй выход - с вторым входом и -разрядного счетчика импульсов и с первым входом первого элемента ИЛИ, соединенного выходом с вторым входом первого блока элементов И, а вторым входом - с вторым выходом двухразрядного регистра, выход второго элемента ИЛИ через инвертор подключен к управляющему входу второго блока элементов И, а непосредственно к С-входу Р-триггера,Ц -вход которого соединен с первым выходом дис" кретного интерполятора и с первым входом схемы сложения по модулю два, выход которой соединен с вторым входом второго элемента И, второй вход поключен к выходу О-триггера, К и 5- установочные входы которого являются входами устройства, выход генератора импульсов соединен с третьим входом второго блока элементов И, выход коммутатора является выходом устройства.На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2- временные диаграммы, поясняющие работу устройства.35 40 50 55 Поставленная цель достигается тем, что в устройство для числового программного управления, содержащее генератор импульсов, блок задания скорости, первый элемент И, двухразрядный регистр и последовательно соедииенные блок ввода программы, дискретный интерполятор, первый блок элементов И и коммутатор, первые выходы двухразрядного регистра подключены к входам первого элемента И, выход которого соединен с вторым входом дискретного интерполятора, второй выход которого подключен к первому входу двухразрядного регистра, третий выход - к первому входу блока ввода программы, второй выход которого соединен с первым входом блока задания скорости, с вторым входом которого соединен выход генератора импульсов, введены первый элемент ИЛИ, схема сложения по модулю два,1) -триггер, инвертор и последовательно соединенные второй регистр, второй блок элементов И,Устройство содержит блок 1 ввода программы, дискретный интерполятор 2, блок 3 задания скорости, генератор 4 импульсов, первый регистр 5, первый элемент И 6 коммутатор 7, блок элементов И 8, 9, 10, второй элемент И 11, двоичный П в разрядн счетчик 12 импульсов, 3 -триггер 13, схему 14 сложения по модулю два, второй регистр 15, первый и второй элементы ИЛИ 16, 17 и инвертор 18.1 На эпюрах фиг, 2 изображены сигналы: 19 - выходные импульсы блока 3 задания скорости; 20 - сигнал на вы - ходе триггера знаков дискретного интерполятора 2; 21 - сигнал "Конец коррекции" на выходе элемента ИЛИ 17;22 - сигнал на выходец -триггера 13;23 - сигнал "Разность знаков" на выходе схемы 14 сложения по модулю два;2 ч - корректирующие импульсы на втором выходе вентиля, поступающие на первый вход. элемента ИЛИ 16; 25 - импульсы истинных размерных перемещенийна выходе регистра 5, поступающие навторой вход элемента ИЛИ 16,Счетчик 12 реализует операциюсчета сигналов (импульсов), поступающих на его вход. По способу;кодирования счетчик относится к позиционному классу (двоичному) кодирования,по назначению - к вычитающему. Ем"кость счетчика п определяется максимальным числом сигналов, которое может быть зафиксировано на счетчике,и зависит от числа каскадов (разрядов) счетчика.На й разрядах счетчика возможнапредварительная запись двоичного кода 15числа, Например, можно реализоватьсчетчик 12 на .й 2 -триггерах, Инверсный выход 3 -триггеров соединяется сосвоимЗ -входом, образуя таким образомО счетных триггеров, а прямой выход ,2 Опредыдущего триггера подключается ксинхрониэирующему С-входу последующего, 3 -входыП -триггеров используются для предварительной записидвоичного кода числа. Прямые выходы 25Р-триггеров являются выходами счет-,чика 12,Устройство работает следующимобразом.После включения устройство устанавливается в исходное состояние,причем разряды счетчика 12 импульсов устанавливаются в нулевые состояния, по которым с выхода О -входногоэлемента ИЛИ 17 формируется сигнал"Конец коррекции", уровень которогосоответствует уровню логического "О"и который пройдя через инвертор 18разрешает на время одного такта импульсов генератора 4 проход двоичного кода с й -разрядного регистра 1"через вентиль 10 на входы вычитающего двоичного счетчика 12 импульсов. В регистре 15 хранится корректирующий код, значение которого прямопропорционально величине люфта привода подач. Корректирующий двоичныйкод записывается на разряды счетчика 12 импульсов. В случае нулевогокода на регистре 15 на выходе элемента ИЛИ 17 постоянно присутствуетсигнал "Конец коррекции", по которому с частотой импульсов генератора 4производится перезапись нулевого кодав счетчик 12 импульсов и блокировкапрохождения сигнала, "Разность, знаков" с выхода схемы Я сложения помодулю два через элемент И 11 на вход вентиля 9, В случае записи кода, отличного от нуля, в счетчик.12 импульсов с.выхода элемента ИЛИ 17 сигнал "Конец коррекции" снимается и в этот момент (по переднему фронту снятия сигнала "Конец коррекции") на триггер 13 по 1) -входу записывается знак приращения с триггера знаков (Т + ) интерполятора 2 (фиг. 2, эпюры 20, 2.1, 22).Автоматическому режиму работы устройства предшествует наладочный режим, по которому производятся перемещения приводов подач от станка с целью выхода на исходную точку начала отработки программы обработки со знаками "+" или "-", которые записываются на триггер 13 по входам 1 и 5 соответственно.В автоматическом режиме работы предлагаемого устройства считывание программы блоком 1 ввода программы и запись информации в интерполятор 2, блок 3 задания скорости производятся аналогично работе известного устройства 21.В случае разности знаков преды-, дущего и последующего перемещений, хранящихся в триггере 13 и триггере знаков (Т 2+) интерполятора 2 соответственно, на выходе, схемы 14 сложения по модулю два формируется сигнал "Разность знаков", который, пройдя через элемент И 11 при условии отсутствия сигнала "Конец коррекции" (т.е. записи ненулевого кода на счетчик 12 импульсов) с выхода элемента ИЛИ 17, переключает импульсы блока 3 задания скорости с входа вентиля 9 на его второй выход, откуда импульсы поступают на первый вход элемента ИЛИ 16 и на вцчитающий вход счетчика 12 импульсов (фиг. 2, эпюры 20-24). В то же время импульсы блока 3 задания скорости с первого выхода вентиля 9 не подаются на вход регистра 5, и при накоплении последним двух единиц (шагов интерполятора) элемент И 6 вырабатывает сигнал, блокирующий дискретный интерполятор 2. Начало реализации алгоритма интерполяции на время действия сигнала "Разность знаков" с выхода схемы 14 сложения по модулю два задерживается, следовательно с выхода регистра 5 импульсы не поступают на второй вход элемента ИЛИ 16. Импульсами блока 3 задания скорости с второгоИмпульсы с выхода регистра 5подаются на второй вход элементаИЛИ 16 (фиг. 2, эпюр 25). Корректирующие импульсы, поступающие на первый вход, и импульсы истинных размерных перемещений, поступающие навторой вход элемента ИЛИ 16 (фиг,2,эпюры 24, 25) проходят на его выходи подаются на вход вентиля 8. Распределение импульсов на вентиле 8и коммутаторе 7 производится аналогично работе прототипа,50 Следовательно, приводом подач производится отработка корректиру 7 11242 выхода вентиля 9 считывается двоичный код корректирующего значения погрешности со счетчика 12 импульсов. Счетчик 12 импульсов досчитывает до нулевого содержания в п разрядах, и эле мент ИЛИ 17 формирует сигнал "Конец коррекции", по которому переписывается корректирующий код с регистра 15 на разряды счетчика 12 импульсов .через вентиль 10. С выхода элемента 1 О ИЛИ 17 при отсутствии нулевого кода в разрядах счетчика 12 импульсов снимается сигнал "Конец коррекции", в момент снятия которого с синхронизирующего входа триггера 13 по 3 -вхо ду записывается знак предстоящего размерного перемещения с триггера знаков (ТФ ) интерполятора 2 в триггере 13, в результате чего с выхода схемы 14:сложения по модулю два 20 снимается сигнал "РазнОсть знаков", отсутствие которого переключает импульсы блока 3 задания скорости с входа вентиля 9 на первый его выход. Поступление импульсов с второ го выхода вентиля 9 на первый вход элемента ИЛИ 16 и на вычитающий вход счетчика 12 импульсов прекращается (фиг. 2, эпюры 19-24). Количество импульсов, прошедших через элемент 30 ИЛИ 16 с первого входа на выход, прямо пропорционально двоичному коду корректирующего значения погрешности, хранящемуся в регистре 15. С поступлением импульсов блока 3 задания скорости с первого выхода вентиля 9 на регистр 5 начинается реализация алгоритма интерполяции. и осуществление перевода работы ин- ф терполятора 2 в истинный масштаб времени аналогично работе известного устройства 23 . 8ющей величины люфта в случае сменызнака направления перемещения иистинного размерного перемещенияпо координате в соответствии со знаком перемещения и числовой информацией, считываемыми блоком 1 вводапрограммы с перфоленты, и значениемкорректирующего кода, хранящегося врегистре 15.В случае совпадения знаков пре"дыдущего и последующего перемещенийна выходе схемы 14 сложения по модулю два сигнал "Разность знаков"не формируется, чем разрешается проход импульсов блока 3 зад ния скорости с входа вентиля 9 на его первый выход. Импульсы подаются на входрегистра 5 и считывают шаги интерполятора 2 с регистра 5 на второйвход элемента ИЛИ 16, в то время какна второй выход вентиля 9 не проходятимпульсы блока 3 задания скорости,т.е. считывание корректирующего кодасо счетчика 12 импульсов не производится.В качестве базового объекта яожет быть выбрана система числовогопрограммного управления Н 33-1 М, Корректирующие величины поправок нарадиус и длину инструмента, начальное смещение и т.д. вводятся с помощью программы обработки, по которой производится опрос соответствующей корректирующей линейки, где записано значение корректирующего кода.Наряду с необходимостью коррекциидлины и радиуса инструмента необходимо учитывать погрешность, вносимуюлюфтами кинематических систем станков, значительно влияющими на точностьобработки деталей. В системе НЗЗ 1 Мкомпенсировать погрешность на люфтвозможно в процессе редактированияпрограмм. А поскольку в процессеэксплуатации величина погрешностинепостоянна, то возникает необходимость пересоставления программ с учетом нового значения погрешности.Предлагаемое устройство обеспечиваеткоррекцию погрешности на люфт. Значение погрешности предварительно замеряется и заносится в 11 разряды второго регистра,Таким образом, применение предлагаемого устройство позволяет сущест- венно снизить погрешность обработки, зависящую от люфтов приводов подач, повысить производительность труда на1124251металлореаущих станках с ЧПУ за счет ускорения процесса внесения поправки на люфт путем ликвидации непроизво 10дительных затрат времени на процесс обмера первой пробной детали или пересоставление программ,