Устройство для числового программного управления станками

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 19) ,ЯО 4 С 05 В 19/1 ВИЖН;му ИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ДЕТЕЛЬСТВ АВТОРСКОМ 3ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СССР У 591824, кл, С 05 В 19/18, 1976,Сб. нЭлектроавтоматика станков. Способы подготовки программ и интерполяторы для контурных систем -числового управления станками". М,: Машиностроение, 1970, с. 73-78, рис, 34, 32.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЧИСЛОВОГО ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ СТАНКАМИ (57) Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в системах программного управления станками для обработки деталей с большим числомтонкостенных ребер, Целью изобретения является обеспечение возможностикоррекции эквидистант, образованныхломанными линиями. Указанная цельдостигается тем, что в устройство длячислового программного управления дополнительно введены запоминающиетриггеры 21 и 22, четыре элементаИЛИ 10-13, генератор частоты коррекции 23 и первый и второй блоки коррекции 24, 25 по числу координат,причем каждый из блоков коррекциисостоит из первого и второго элементов И 26, 27, первого и второгоуправляемых ключей 28, 29, элемента ИЛИ 33, первого и второго переключателей набора коррекции 34, 35,синхронизатора 30, декадных счетчиков 36, 37. 1 з,п. ф-лы, 8 ил,12919 10 20 35 Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах программного управления станками рля обработки деталей с большим числом тонкостенных ребер.Целью изобретения является создание возможности коррекции зквидистант, образованных ломаными линиямиНа фиг. 1 изображена схема устройства; на фиг. 2 - первый делитель частоты; на фиг. 3 - схема второго делителя частоты 1 на Фиг. 4 -схема выбора знаков; на фиг, 5 - схема управляемого ключа; на фиг. 6 - схема синхронизатора; на фиг. 7 - график изменения выходной частоты системы при торможении и отсутствии коррекции; на фиг. 8 - график изменения выходной частоты системы при торможении и включенной коррекции.Устройство состоит из блока 1 ввода программы, блока 2 задания скорости, интерполятора 3 на умножителях, первых делителей 4 и 5 частоты, вторых делителей 6 и 7 частоты, узлов 8 и 9 выбора знака, элементов ИЛИ 10-13, блоков 14 и 15 управления приводами, приводов 16 и 17, исполнительных двигателей 18 и 19 с датчиками обратной связи, установленных на станке 20, запоминающих триггеров 21 и 22, генератора 23 частоты коррекции, блоков 24 и 25 коррекции по числу координат, каждый из которых состоит из двух элементов И 26 и 27, двух управляемых ключей 28 и 29, синхронизатора 30, механически связанных переключателей 31 и 32, элемента ИЛИ 33, переключателей 34 и 35 набора коррекции, декадных счетчиков 36 и 37. 28 2выбора знаков (фиг4) состоит иззапоминающего В-триггера 43 и двухэлементов И 44 и 45, Управляемыеключи 28 и 29 (фиг. 5) состоят иззапоминающего КБ-триггера 46, имеющего один Б- и три К-входа и элемента И 47. Синхронизатор 30 (фиг. 6)состоит из КБ-триггера 48, имеющегоодин Б- и два К-входа, 1 К-триггера49 и элемента И 50устройство работает следующим образом.Программа обработки (П) вводится, например, с помощью фотосчитывающего устройства в блок 1 ввода программы, причем сигналом начала ввода очередного кадра программы является импульс управления (ИУ) 3 которыйвырабатывается интерполятором 3 поокончании отработки каждого кадрапрограммы, после импульсов управления 1 и 2. Кроме того, ИУ 1-3 вырабатываются при нажатии кнопки пПуск" на пульте управления интерполятора (не показан) при запуске программы. Блок 1 ввода программы распределяет введенную информацию по блокам устройства следующим образом: информация о величинах координатных перемещений и их знаках 1 х, +у заноситсяв промежуточную память интерполятора 3, информация о частоте отработки(подачи) Р и команда торможения (Т)заносится в блок 2 задания скорости,команды "Ввод коррекции" (В) и "Вывод коррекции" (В) устанавливаютв единицу соответственно триггеры 21 и 22, если, конечно, эти командыимеются в кадре. В случае, если вве 40 денный кадр является кадром программы, в котором не предусмотрена коррекция, т.е. отсутствуют команды В и В, то он отрабатывается следую Схемы элементов устройства (фиг,2 6) приведены в варианте потенциальной логики с учетом широкого распространения интегральных элементов, В действительности устройство может быть выполнено на любой элементной базе, например на Феррит-транзисторнЪпс элементах или импульсно-потенциальной базе, поэтому приведенные реализации следует считать вариантом.Первые делители 4 и 5 частоты (фиг, 2) состоят из счетного ТК-триг гера 38 и элементов И 39. Как видно иэ фиг. 3, вторые делители б и 7 частоты состоят иэ счетного 1 К-триггера 40 и элементов И 41 и 42, Узел щим образом. По ИУ 1 знаки коорди 45 натных перемещений из промежуточнойпамяти интерполятора 3 переписываются в узлы 8 и 9 выбора знаков, Кроме того, ИУ 1 выключает ключи 28 и29. По ИУ 3 частота отработки кадра50 Е начинает поступать с выхода блоРка 2 на вход второй интерполятора 3,при этом на его выходе появляютсяимпульсы, соответствующие учетверенным координатным приращениям, т.е, 4 ьх и 4 ьу. Эти импульсы через делители 4-7 частоты соответственнопоступают на коммутируемые входыузлов 8 и 9 выбора знаков, но ужев виде Ьх, ь у, так как делителичастоты разделяют их последовательность на четыре. При использованииинтерполяторов на умножителях применение сглаживаемых делителей необходимо для повышения точности отработки заданных перемещений за счетповышения равномерности выходныхимпул ьсо в,С выходов узлов 8 и 9, соответствующих заданным знакам, импульсы приращений +х(-ьх), +ау(-ду) поступаютна первые входы элементов ИЛИ 10-13и с их выходов - на соответствующиевходы блоков 14 и 15 управления приводами, Выходные сигналы блоков 14 и 1515 поступают на входы приводов 16 и17, которые непосредственно управляют исполнительными двигателями 18и 19, установленными на станке 20,В случае, если в кадре программы 20задана команда "Вход коррекции" (В),то триггер 21 устанавливается в единичное состояние, Импульс управления2 опрашивает переключатели 34 и 35набора коррекции и записывает набранные на них коды коррекции в декадные счетчики 36 и 3,Этот же импульс, пройдя черезэлемент И 26, поступает на запускающий вход управляемого ключа 28 и 30включает его. На управляемые входыключей 28 и 29 подается частота Гкоторая образуется в результате синхронизации импульсов частоты ,поступающей с выхода генератора 23коррекции на вход синхронизатора30, импульсами частоты 2 , поступающей с выхода второго плеча второгоделителя частоты 6, т,е. импульсамигдх , сдвинутыми относительно импульсов бх на 180 и имеющими с нимиодинаковую частоту. С выхода управляемого ключа 28 импульсы частотыкоррекции Г поступают на один извходов элемента ИЛИ 33 и на общий 45контакт переключателя 31Переключатели 31 и 32 в зависимости от знакакоррекции находятся в правом или левом положении, На фиг, 1 они изображены в положении, соответствующем 50 знаку "плюс. Поэтому импульсы коррекции при команде Ввод коррекции" проходят через переключатель 31 на вход элемента ИЛИ 10 и с его выхода - на вход блока 14 управления приводом. 55 Так как частота 1 к сдвинута на 180 относительно импульсов основнои прог" раммы, то их совпадение во времени невозможно, и блок 14 управления приводом точно осуществляет их суммирование, если имеется команда +ьхили их вычитание, если имеется команда -4 х, и программа отрабатывается с коррекцией, соответствующейзнаку, установленному на переключателе 31. Одновременно импульсы частоты Й поступают на счетный вход декадного счетчика 36, импульсы переноса которого поступают на счетныйвход декадного счетчика 37. Когдана выходе переполнения декадногосчетчика 37 появляется импульс, этозначит, что на его вход поступаетколичество импульсов, равное выбран"ной на переключателях 34 и 35 величине коррекции, поэтому этот импульс поступает на вторые входы"Стоп" управляемых ключей 28 и 29.При этом он выключает управляемыйключ 28 и подтверждает выключениеуправляемого ключа 29,Отработка коррекции закончилась.В случае, если в кадре программы задана команда Вывод коррекции , тов единичном состоянии оказываетсятриггер 22, следовательно, импульсуправления 2 проходит через элементИ 27 и запускает управляемый ключ29, в результате с его выхода импульсы частоты 2 к поступают на входэлемента ИЛИ 33 и общий контакт переключателя 32. Переключатель 32 имеетобратную коммутацию по сравнению спереключателем 31, поэтому с его выхода импульсы Гпоступают на входэлемента ИЛИ 11 и далее по каналу"минус" - на вход блока 14 управления приводами. Таким образом, при задании команды "Вывод коррекции" коррекция отрабатывается со знаком,обратным заданному переключателями31 и 32, что необходимо, чтобы программа сходилась по нулям (т,ечтобы по каждой координате поступилоодинаковое количество импульсов сознаком "плюс" и со знаком "минус"),Других отличий отработки кадрапрограммы с командой В от кадра скомандой В не имеется. Блок 25 коррекции работает аналогично,Практически ввиду специфики деталей, содержащих тысячи тонких ребер,параллельных координатным осям илиорасположенным под углом 45, коррекция вводится в последнем кадре, образующем размер, который всегда является кадром с командой торможения.Эта особенность позволяет отказатьсяДополнительным преимуществом устройства, значительно упрощающим как его схему, так и программирование,I является использование частоты х в качестве синхронизирующей для синхрониз атор а, Это, не только обе спечивает четкое суммирование командных импульсов с импульсами корректирующих поправок, но и исключает необходимость указывать дополнительными командами, по какой именно координате вводится коррекция, так как в предлагаемом устройстве она будет вводиться только по той координате, по которой в этом кадре есть основное перемещение. Если перемещения нет, то нет и частоты ьх илиду на входе соответствующего синхронизатора, и следовательно, частоты Е на входах соответствующих упКравляемых ключей 28 и 29, и коррекция на соответствующей координате отрабатываться не будет. Таким образом, не нужны дополнительные ко 50 5 12919от специальных мер коррекп " скорости при вводе корректирующих поправок,так как в режиме торможения частотаимпульсов на выходе интерполяторападает от Гаях до нуля (фиг, 7), апри введении коррекции только увеличивается плавность торможения, причем скачок частоты выше Йх невозможен, так как уже идет торможение информации основной программы, а корректирующая поправка составляет всего 1-7 процентов от участка торможения. Действительно, при ГЬх=1500 ивремени торможения 2 с участок тор"можения равен ьх =(Хйх):2=150015к 2:2=1500 импульсов. Максимальнаявеличина корректирующей поправки99 импульсов составляет (99:1500)х 1007, = бЕ. Но скорость подачи йьхвсегда в 2-3 раза меньше скорости холостого хода, следовательно, дажепри вводе коррекции в кадре без торможения превышения допустимой скорости не происходит, а в кадре сторможением практически не изменяется и величина ускорения, следовательно, отключение привода невозможно.На фиг. 8 изображена диаграмма изменения суммарной частоты на входе 30блока 14 при вводе коррекции и торможении, при этом обозначеновремя торможения, г. - время вводакоррекции,28Оманды нВвод коррекции по х", нВводкоррекции по у", "Вывод коррекциипо х", "Вывод коррекции по ун,Первые делители частоты (фиг. 2)работают следующим образом.Импульсы частоты поступают насинхровход 1 К-триггера 38 и элементаИ 39, Если триггер находится в состоянии нуля, то импульса на входеэлемента И 39 нет, а по заднему фронту входного импульса триггер 38 устанавливается в единицу. Тогда следующий импульс проходит через элемент И 39, а своим задним фронтомпереключает триггер 38 в нуль и т.д.Таким образом, на выходе элементаИ 39 будет каждый второй импульсчастоты, поступающей на вход.Вторые делители частоты (фиг. 3)отличаются от первых наличием ещеодного элемента И, управляемого нулевым выходом ТК-триггера 40. Такимобразом, импульсы входной частотыпоочередно распределяются на выходыэлементов И 41 и 42Узел выбора знака (фиг, 4) работает следующим образом, Потенциалзнака присутствует на Э-входе П-триггера 43, С приходом ИУ 1 триггер устанавливается в состояние нуля илиединицы в зависимости от потенциалана входе О, Если триггер оказываетсяв состоянии единицы, то открыт элемент И 44, и импульсы координатныхперемещений проходят через элементИ 44 по каналу "минус", в противномслучае открыт элемент И 45 и импульсы проходят по каналу плюс",Управляемык ключ (фиг. 5) работает следующим образом,Любым из сигналов, поступающимна Е-вход, ПУ, "Стоп 1", "Стоп 2",триггер 46 устанавливается в нуль,при этом элемент И 47 оказываетсязакрытым. С приходом сигнала Пускна Я-вход триггера 46 он устанавливается в единицу и открывает элемент И 47,Синхронизатор (фиг, 6) работаетследующим образом.Предварительно оба триггера 48 и49 находятся в нулевом состоянии, посигналу предварительной установки.Поэтому импульсы синхронизирующейчастоты ьх (ау ) не проходят на выходэлемента И 50. С приходом импульсачастоты генератора коррекции Йна 8-вход триггера 48 он устанавливается в единицу, поэтому следующий28 8задания скорости, второй выход блокаввода програмы - к первому входуинтерполятора, выход блока заданияскорости присоединен к второму входуинтерполятора, выходы приращенийкаждой коордийаты интерполятора присоединены к входам первых делителейчастоты, выходы промежуточной памяти знаков каждой координаты интерполятора подключены к информационным входам узлов выбора знака, выходы первых делителей частоты подключены к входам вторых делителей частоты, первые выходы которых присоединены к коммутируемым входам узловвыбора знака, а пятый выход интерполятора - к третьему входу блоказадания скорости, о т л и ч а ю -щ е е с я тем, что, с целью обеспечения возможности коррекции эквидистант, образованных ломаными линиями,в него введены первый и второй запоминающие триггеры, первый - четвертый элементы ИЛИ, генератор частотыкоррекции и первый и второй блокикоррекции по числу координат, причемустановочные входы первого и второгозапоминающих триггеров присоединенысоответственно к третьему и четвертому выходам блока ввода программы,а единичные. выходы обоих триггеровприсоединены к первому и второмувходам первого и второго блоков коррекции, выход генератора .присоединенк третьйм входам обоих блоков коррекции, вторые выходы вторых делителей частоты каждой координаты присоединены соответственно к четвертымвходам первого и второго блоков коррекции, первый управляющий выход интерполятора присоединен к третьимвходам узлов выбора знака и пятымвходам обоих блоков коррекции, второй управляющий выход интерполятораприсоединен к шестым входам обоихблоков коррекции, третий управляющийвыход интерполятора присоединен квторому входу блока задания скорости, к пятому входу блокг ввода программы, к нулевым входам запоминающих триггеров, выходы первого узлавыбора знака присоединены к первымвходам первого и второго элементовИЛИ, вторые входы которых подключенык первому и второму выходам первогоблока. коррекции, выходы первого ивторого элементов ИЛИ присоединенык входам первого блока управленияприводами, выходы второго узла выбо-,12919 ймпульс синхрониэирующей частоты своим задним фронтом устанавливает в единицу 1 К-триггер 49. В результате следующий импульс синхронизирующей частоты проходит через элемент И 50 на выход синхронизатора в качестве частоты 1(, и поступает на К-вход триггера 48 и своим передним фронтом сбрасывает его в ноль, Задним фронтом того же импульса в ноль сбрасывается и триггер 49, поэтому другие импульсы частоты синхронизации на выход элемента И 50 не проходят. Таким образом, на один импульс, поступающий на вход Я-триггера 48, формируется один импульс на выходе элемента И 50, синхронный(с частотой синхронизации ьх или ьу, При отсутствии частоты синхронизации импульсов на выходе элемента И 50 не будет, а так как Ьх бывают только при отработке перемещения по(координате х, а ьу при отработке перемещения по координате у, то это свойство синхронизатора позволяет использовать его в качестве дешифратора ввода, что упрощает устройство и программирование. 15 25 Важнейшим преимуществом предлагаемого устройства помимо его простоты является то, что оно позволяетиспользовать имеющийся задел программ обработки детали на станках,Для внедрения устройства нет необходимости заново составлять программы обработки детали, а достаточнос помощью ручного дырокола добитьв кадрах, в которых необходима коррекция, команды В или В ,Это обеспечивает сокращение времени внедрениякомандных для производства иэделийдеталей и сокращает сроки освоения,новых изделий,1, Устройство для числового программного управления станками, содержащее блок ввода программы, блок за дания скорости, интерполятор на умножителях и по каждой координате первые и вторые делители частоты, узел выбора знаков и последовательно соединенные блоки управления приво дами, приводы и исполнительные двигатели, установленные на станке, причем первый выход блока ввода программы присоединен к первому входу блока 45Формула изо бр етенияра знака присоединены к первым входам. третьего и четвертого элементовИЛИ, вторые входы которых подключенык первому и второму выходам второгоблока коррекции, а выходы третьегои четвертого элементов ИЛИ присоедйнены к входам второго блока управления приводами,2. Устройство по п, 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что каждый из 1 Облоков коррекции состоит из первогои второго элементов И, первого ивторого управляемых ключей, синхронизатора, первого и, второго механически связанных переключателей, элемента ИЛИ, первого и второго переключателей набора коррекции, первогои второго декадных счетчиков, причемпервые входы первого и второго элементов И являются первым и вторым 20входами блока коррекции, вторые входы первого и второго элементов И подключены к входам первого и второгопереключателей набора коррекции ик шестому входу блока коррекции,а выходы первого и второго элементов И подключены к запускающим вхо -дам первого и второго управляемых ключей соответственно, первые выключающие входы которых присоединенык пятому входу блока коррекции, вторые выключаюшие входы обоих управляемых ключей подключены к выходу второго декадного счетчика, управляемыевходы обоих управляемых ключей присоединены к выходу синхронизатора,а их выходы - к переключающим контактам первого и второго переключателей и входам элемента ИЛИ, выходкоторого подключен к первому входупервого декадного счетчика, выходкоторого присоединен к первому входувторого декацного счетчика, вторыевходы обоих декадных счетчиков подключены к выходам первого и второгопереключателей набора коррекции,первый контакт первого переключателя присоединен к первому контактувторого переключателя и первому выходу блока коррекции, а второй контакт первого переключателя соединенс вторым контактом второго переключателя и вторым выходом блока коррекции, а первый и второй входы синхронизатора являются третьим и четвертымвходами блока коррекции,1291928 дхУ у) 7 Составитель А, Исправниковаактор В. Иванова Техред И.Попович Коррек Пат дпис 4 оизводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проек Заказ 261/45 ВНИИПИ по 113035Ф лу) Тираж 864Государственного комитета СССРлам изобретений и открытийосква, Ж, Раушская наб, д