Устройство индикации и управления для станков

СОЮЗ СОВ СОЦИА ЛИС РЕСПУБЛИ 04 С 05 р.ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, "з,4, ( 4 гф М(21) 3966852/24- (22) 31.10.85 (46) 30.01.87, Б (71) Украинский ский институт ст (72) Л.К,Шраго, Н;И.Решетнев, В 4 У 4едовательаучноиков.С.-Л инструментоволякова,.Белов и З.П.Ждано(53) (56) Ф 5134 рукциУс 21.5 стро 088.8 цифро йств ниче и дикации и инств, 1979. е са кое опи уатации ифровой рменный по экспройство ЛИ 31. Ф Киинфокат рмации,алог фир мы СОНИ.(54) УСТРОИСТВО ИНДИНИЯ ДЛЯ СТАНКОВ(57) Изобретение относиавтоматизации технологидования, в частности, мщих станков, работающихоператора. Целью изобре КАЦИИ И УПРАВЛЕся к области еского обору таллорежус участием ения являетГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ ся повышение производительности оператора за счет автоматизации определения направления перемещения рабочего органа станка.Устройство содержит блок 1 задания программы,датчик обратной связи 2, эадатчик 3 (задатчик упреждений), преобразователь 4блок 5 сравнения координат, цифровоетабло 6, блок 7 индикации (блок отображения указаний оператору), вычислительный блок 8, задатчик 9 (задатчик направления отсчета), исполнительный орган станка 10. Устройствопозволяет повысить производительностьза счет автоматического определенияпараметров управления и выдачи их ввиде указаний оператору на индикатор"ном табло, что позволяет вести обработку на повышенных режимах. При этомповышается точность обработки, упрощается труд оператора, создается возможность для работы операторов болеенизкой квалификации. 5 ил.1287112 1Изобретение относится к автоматизации технологического оборудования, в частности металлорежущих станков, работающих с участием оператора.Цель изобретения - повышение производительности оператора за счет автоматизации определения направления перемещения рабочего органа станка и значений упреждений остановапри позиционировании.На Фиг.1 представлена блок-схемаустройства индикации и управления; на фиг,2 - структурная схема преобразователя; на Фиг.З - диаграмма работы этого блока; на Фиг,4структурная схема блока сравнения координат; на Фиг.5 - структурная схема вычислительного блока. Устройство (Фиг.1) содержит блок 1 задания программ, датчик 2 обратной связи, второй задатчик 3 (задатчик упреждений), преобразователь 4, блок 5 сравнения координат, цифровое табло 6, блок 7 индикации (блок отображения указаний оператору) вычислительный блок 8, первый задатчик 9 (задатчик направления отсчета) и исполнительный орган 10 станка.Преобразователь (Фиг,2) включает первый усилитель 11 и второй 12 усилитель, инвертор 13, первый 14 и второй 15 Фазоделители, первый 16 и второй 17 триггеры Шмидта, третий 18 ичетвертый 19 инверторы, первый 20,.второй 21, третий 22 н четвертый 23,Формирователи, блок 24 элементов И,первый выходной усилитель 25 и второй выходной усилитель 26. Блок сравнения координат (Фиг.4)содержит первый 27 и второй 28 эле"менты 2 ИИЛИ-НЕ, первые элементы2 И-НЕ 29 - 29, счетчик 30 импульсов,элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 31, второйэлемент 2 И-НЕ 32, первый 33 и второй 34 элементы 2 И, третий 35 и четвертый 36 элементы 2 ИИЛИ-НЕ, пер"вый сумматор 37, третий 38 и четвертый 39 элементы 2 И, пятый 40 и шестой 41 элементы 2 ИИЛИ-НЕ, второй 42,третий 43 и четвертый 44 сумматоры,Вычислительный блок (Фиг.5) имееткоммутатор 45, первый элемент ИСКЛЮ"ЧАЮЩЕЕ ИЛИ 46, арифметико-логическийузел 47, первый 48, второй 49, .третий 50 и четвертый 51 элементы сравнения, инвертор 52 и второй элемент53 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ,2В качестве датчика 2 обратной связи используется линейный (или круговой) импульсный измерительный преобразователь, связанный с рабочим органом (столом, бабкой и пр.).Преобразователь 4 (Фиг.З) предназначен для усиления и преобразованиясинусоидальных импульсов, поступающихот датчика обратной связи 2 в прямоугольные импульсы нужной частоты.Преобразователь реализует следующие Функции:11=(А А ) + (А А ) + (АА )+ 15 + (АА",)(11112 (А зА 4)+(Ад Аз)+ААз) +где А , А, - серии импульсов на выходе блока 24 элементов И;Ц , 11 - серии импульсов на выходе усилителей 25 и 26,4-кратные по отношениюк серии А , А и 20 кратные по отношению квходным сериям А,ААь, А - серии импульсов,инверсные по отношению к сериямА, АА А - серии коротких импуль4сов, сформированные изсерий А , АА, А - серии коротких импульсов, сформированные изсерий А , АБлок. 5 сравнения координат предназначен для сравнения координатыдействительного положения рабочегооргана (текущей координаты с заданной по программе) . Блок 5 сравнения вкаждый данный момент определяет разность А - А, где А - заданная координата, А - текущая координата. Табло 6 предназначено для индикации текущей координаты. Оно построено на 7 сегментных светоизлучающихдиодах зеленого цвета, Поступающаяна вход табло 6 информация Аз- А 50 преобразуется здесь в семисегментныйкод и воздействует на индикаторы.Величина, нндицируемая на табло 6,представляет собой расстояние до цели, уменьшающееся до 0 по мере при ближения к точке позиционирования.Блок 7 индикации выполнен в виде табло с мнемонической схемой, отображающей стрелками, в которых размещенысветодиоды, все возможные направле 3 12871ния перемещения рабочего органа, атакже ступени упреждений.Вычислительный блок 8 предназначен для определения направления перемещения и координат точек снижения скорости,Направление перемещения рабочегооргана определяется как функция81 Кп(А - А.) и коррекции направления отсчета, заданного на задатчике 1 О9. Координаты точек снижения скорости вычисляются как функция (А -А,)-а О, где А - заданное по программе значение координаты; А; - текущее значение координаты; а - величина упреждения, заданная на задатчике упреждений.Поступающая в вычислительный блок8 из блока 5 сравнения координат(фиг.1) функция А - А представляет 20собой в каждый момент и-разрядноечисло, где старший разряд определяетзнак этой функции, а мЛадшие - величину,В вычислительный блок 8 информация знакового разряда числа 1 А - А,поступает на вход коммутатора 45 иэлемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 46, а информация младших разрядов - на входыарифметико-логического узла 47. По- З 0лучив такую информацию, блок вычисления осуществляет выделение знака иабсолютной величины 1 А - А 1 .Выделенный знак функции А- А,поступает на вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 53, на второй вход которогоиз блока 9 подается при необходимости команда об изменении направленияперемещения (сигналом низкого уровня)Скорректированный сигнал направления перемещения с выхода элементаИ 52 (прямой, инверсный - с элементаИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 53) поступает на входы блока 7 индикации, где попадаетна индикаторы направления по оси Х 45в соответствии с принятой в станкесистемой координат. Решение задачи выделения абсолютной величины функции А - А 1 обеспечивается подачей соответствующей комбинации управляющих сигналов на управляющие входы Ч, М арифметико-логического узла 47, Если величина А, - А,.1 положительная, на управляющие входы 7,М через элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 46 и коммутатор 45 поступает сигнал низкого уровня. При этом формируется такая комбинация всех 12 4управляющих сигналов Ч, М, С, при которой арифметико-логический узел 47 решает задачу Г=В., так что на выходах Р получаем величину, поданную на входы, т.е. А - А, . Если величина ( А - А, отрицательная, то на управляющие входы 7 Г 1 арифметико-логического узла 47 поступают сигналы высокого уровня. При этом формируется такая комбинация всех управляющих сигналов 7, М, С, при которой решается задача У=В+А. Таким образом на выходах узла 47 получаем абсолютную величину отрицательного числа 1 А - А,поданного на входы В.зАбсолютная величина функцииА ; Апоступает на входы элементов 48- т51 сравнения (по числу упреждений), на входы которых подаются величины заданных упреждений. На элемент 48 сравнения подается величина первого упреждения а , на элемент сравнения 49 - упреждение а , на 50 - а и на 51 - величина упреждения точной остановки аВ процессе перемещения рабочего органа величина А - Ат уменьшается. Когда она станет равной величинеи первого упреждения а , на выходе. А= В" элемента 48 сравнения появится сигнал, команда на подключение светодиода (на фиг.3 не показан) табло к низкочастотному источнику питания, чтобы он горел мигающим светом. Сигнал с выхода "А с В" "подхватывает" предыдущую команду на светодиод.По мере перемещения на выходах элементов 49 и 50 сравнения появляются сигналы в момент достижения рабочим органом координат упреждения а и а э . Эти сигналы аналогично вы ходным сигналам элемента 48 сравнения подают команду на включение мигающим светом следующих светодиодов. Наконец, по достижении координаты упреждения точной остановки а (обычно несколько дискрет) элемент 51 сравнения с выхода "А=В" подает команду на отключение светодиодов от низкочастотного источника и подключение к постоянному источнику питания системыУстройство работает следующим образом.В блоке 1 задания и задатчиках 9и 3 набирается программа обработкидетали.5 12871По командеПуск" с пульта станка в систему вводится первый кадр программь.",. При этом на цифровом табло 6 индицируется расстояние до цели, а на блоке 7 индикации загорается стрелка, конкретно указывающая оператору необходимое направление перемещения рабочего органа.В процессе перемещения рабочего органа 10 санка в направлении стрелки 10 блока 7 индикации датчик 2 обратной связи, связанный с рабочим 1 органом 3, выдает информацию о действительном положении рабочего органа.Информация измерительного датчика 15 в виде двух серий, сдвинутых на 90 квазисинусоидальных импульсов А и А поступает на вход преобразователя 4. Эти импульсы после предварительного усиления на усилителях 11 и 1220 (фиг.2) и инвертирования серии А поступают на входы резисторных фазоделителей 14 и 15. Здесь происходит деление входных импульсов по фазе, так что на выходе фазоделителей получаем пять серий импульсов, сдвинутых на 36 , Эти серии формируются с по-, мощью элементов 16 и 1, на выходе которых получаем прямоугольные импульсы серий Аз .и А пятикратной час тоты по отношению к входным.Далее они инвертируются и по переднему и заднему фронтам обеих серий формируются короткие импульсы. После преобразований на выходе эле ментов И 24 получаем импульсы четырехкратной частоты по отношению к сериям А и А . Они усиливаются в усилителях 25 и 26 и на выходе преобразователя получаем две серии пря моугольных импульсов П и У двадй цатикратной частоты по отношению к входным. Таким образом, при шаге шкалы измерительного датчика 20 мкм получаем дискретность измерительной си стемы 1 мкм. После преобразования в преобразова теле 4 (фиг.1.) информация с рабочего органа поступает на вход блока 5 срав- нения координат. На другой вход блока 5 сравнения от блока 1 задания программы поступает программируемая величина координаты точки позиционирования. Блок 5 сравнения непрерывно определяет разность между заданной и текущей координатами А и А . Эта инфор 3 4мация поступает на вход табло 6. Цифровое табло 6 индицирует расстояние 12 6до цели, уменьшающееся до 0 по мере приближения к точке позиционирования.Одновременно информация с блока 5 сравнения поступает на вход вычислительного блока 8, который на протяжении всего кадра подтверждает направление перемещения и вычисляет координаты точек снижения скорости соответственно заданным на задатчике упреждений 3 величинам упреждения а а а и точной остановки а . Информация 3.Чс вычислительного блока 8 поступает на блок 7 индикации.В процессе перемещения, когда рабочий орган достигает координаты первой ступени упреждения, раздается короткий звуковой сигнал и начинает мигать первый светодиод табло (не показано) блока 7 индикации. По этому сигналу оператор снижает скорость перемещения. Далее по мере приближения к цели рабочий орган достигает координаты второй ступени упреждения. Раздается второй звуковой сигнал и начинает мигать второй светодиод (первый светодиод продолжает мигать) . Оператор вновь снижает скорость. Аналогично в точке третьей ступени упреждения раздается короткий звуковой сигнал и мигают все три светодиода. Оператор подводит исполнительный орган к точке позиционирования на ползучей скорости. Когда раздается четвертый сигнал, все три светодиода горят постоянно, не мигая. По этой команде оператор прекращает перемещение исполнительного органа.В точке позиционирования с выхода блока 5 сравнения на вход блока 1 задания с регулируемой выдержкой времени поступает обратный сигнал на смену кадра программы. Команду на смену кадра может подавать также и оператор с пульта управления. Отработка последующих кадров программы происходит аналогично описанному.Предлагаемое устройство позволяет повысить производительность за счет автоматического определения параметров управления и выдачи их в виде указаний оператору на индикаторном табло что позволяет вести обработку на повышенных режимах, При этом повышается точность обработки, упрощается труд оператора, создается воз можность для работы операторов более низкой квалификации.10 формула изобретенияУстройство индикац;и и управления для станков, содержащее датчик обратной связи, соединенный входом с исполнительным органом станка, а выходом - с входом преобразователя, подключенного выходом к первому входу блока сравнения координат, связанного первым выходом с входом блока задания программы, вторым входом - с выходом блока задания программы, а вторым выходом - с входом цифрового табло, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения производительности оператора за счет автоматизацииопределения направления перемещения иупреждения останова рабочего органастанка, в устройство введены два задатчика, вычислительный блок и блокиндикации, подключенный входом к выходу вычислительного блока, связанно.го первым входом с вторым выходом,блока сравнения, вторым входом - свыходом первого задатчика, а третьим входом - с выходом, второго задатчика..Сердюкова едактор К.Волощук е Заказ 7715)5 секти олиграфическое предприятие, г.ужгород,изводствен Тираж 862 НИИПИ Государственног по делам изобретений 13035, Москва, Ж, Подписнокомитета СССРоткрытийушская наб., д.