Устройство для предотвращения столкновения двух режущих инструментов

,801644 51)З В 26 И 5/3 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ПАТЕНТ бХ (0 Е) Бирверт ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯХ РЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНся к машинотемаова управ- я жущего инстру - повышение изобретенияоты. Устрой- ение каждым ная вдольтым рейГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(72) Вольфганг Брудер, Клаи Герд Кюппер (ПЕ)(54) УСТРОЙСТВОСТОЛКНОВЕНИЯ ДВУ ТОВ(57) Изобретение относистроению, а именно к силения раскройного оборудимеющего более одного рмента. Цель изобретениянадежности работы. Цельповышение надежности раство обеспечивает управл Изобретение относится к машиностроению, в частности к системам управления раскройного оборудования, и может быть использовано для предотвращения столкновения режущих головок двух порталов режущего устройства в процессе раскроя.Цель изобретения - повышение дежности работы устройства.На Фиг. 1 представлено проекционное изображение раскройной установки со струйными режущими головками сверхвысокого давления; на Лиг. 2 2режущим инструментом с помощью регуляторов положения, которые получают задание от микропроцессорных блоков управления, Программа обработки раскраиваемого материала закладывается в память микропроцессорных блоков управления. Сближение режущих инструментов определяется цифровым компаратором, входящим в состав арифметикологического йункционального блока, сравнением с установленным допустимым значением, Цо достижении допустимого сближения устройство отключает режущую установку. Предотвращение столкновения режущих инструментов обеспечивается не только на программном уровне, но и аппаратным способом с помощью механического аварийного выключателя, В обоих случаях запускается схема безопасности, исключающая самостоятельное включение устройства и повторный пуск установки после автоматического выключения.,з.п. А-лы, б ил . раскройная установка в упрощенном изображении, вид сверху; на Лиг. 3 - блок-схема электронного блока управления и контроля; на Аиг. 4 - схема арийметически-логического функционального блока на 32 бита; на Лиг. 5 электрическая схема блока безопасности; на Фиг. 6 - электрическая схема аварийного экстренного отключения режущих сопелУстройство содержит два режущих портала 1 и 2, перемещающиесраскройного стола 3 по зубчакам 4 и 5 вдоль стола, причем каждый режущий портал может двигаться по всей длине находящегося на раскройном столе материала, подлежащего раскрою,Каждый режущий портал 1 и 2 снабжен подвижным в поперечном направлении держателем 6 или 7 режущей головки, в котором находятся режущие сопла 8 или 9 высокого давления, Режущий 10 стол 3 и оба портала 1 и 2 установлены на станине 10. Верхним уровнем иерархической системы управления яв- ляется центральный вычислительный комплекс 11, 15Контроль и управление обоими порталами 1 и 2 и держателями 6 и 7 режущих головок производится посредством регуляторов 12-15 положения, которые связаны с центральным вычислительным ком-д плексом 11, как это следует из Аиг.3.С помоцью инкрементных датчиков 16 и 17 пути определяется фактическое значение пройденного пути каждым порталом, причем датчик 16 пути придан 25 порталу 1, а датчик 17 пути - порталу 2. Эта индексация распространяется и на двигатели М 1 и М 2, изображенные лишь символически, а также на элект - ронные Аункциональные блоки 18 и 19, 30 связанные с соответствующим датчиком пути и регуляторами положения.Для простоты изображения, а также для исключения возможного столкновения в опасном направлении по оси х важно лишь движение режущих порталов 1 и 2, На Аиг, 3 указаны только двигатели привода режущих порталов 1 и 2 с соответствующими датчиками 16 и 17 пути. Естественно, что регуляторы 14 и 15 40 положения с соответствующими двигателями и датчиками пути для поперечного движения держателей 6 и 7 режуцих головок также включены и работают. Каждый из Аункциональных блоков 18 и 19 45 управляет движением одного режущего портала.1Оба Аункцнональных блока 18 и 19 соединены с ариАметически-логическим функциональным блоком 20, Аункциональной группой 21 и через интерфейсную систему 22 с центральным вычислительным комплексом 11.С программируемой памятью Аункциональная группа 21, содержащая центральный микропроцессор, служит для приведения в действие исполнительных устройств, От них, например, идут команды на открывание и закрывание сопел 8 или 9 высокого давления . Арифметико-логический Аункциональный блок 20 (Лиг. 4) содержит три регистра 23 - 25, Аормирователь 26 разности и цифровой компаратор 27. Регистр 23 связан с центральным вычислительным комплексом 11, а регистры 24 и 25 с функциональными блоками 18 и 19 соответственно.Выход цифрового компаратора 2 соединен с исполнительным узлом 28, состоящим из усилителя 29 и включенного последовательно с ним контактора 30, который своим контактом 31 прерывает работу регулятора 12 или 13 положения, так что двигатели больше не получают сигналов управления, Приводные двигатели режущих порталов, могут быть заторможены не показанным тормозом за счет чего повышается быстрота .реакции системы.С целью исключения автоматического включения раскройной установки после ее выключения по опасности столкновения в устройстве имеется релейный блок (фиг. 5), содержащий квитирующую кнопку 32 оператора, аварийный выключатель 33 и электромагнитные контакторы 34 и 35, обмотки которых шунтированы диодами 36 и 37.Контактор 34 включается через последовательно включенные контакты аварийного выключателя 33, контакт 31 контактора 30, квитирующую кнопку 32 оператора и контакт 38 контактора 35. Параллельно последовательно соединенным контактам квитирующей кнопки 32 оператора и размыкаю" щего контакта 38 контактора 35 включены последовательно соединенные самоблокировочный контакт 39 включаемого контактора 34 и отключающий контакт 40 контактора 35,Оконечный контактор 35 релейного узла включается контактом 41 промежуточного контактора 34. Параллельно контакту 41 включен самоблокировочный контакт 42 включаемого контактора 35.Контакты 43 и 44 контактора 35 управляют работой регуляторов 12 и 13 положения, а контактом 45 включаются, схематически показанные, тормоза 46 и 47.В случае столкновения обоих порталов 1 и 2 для предотвращения дополни" тельных повреждений режущие сопла 814 1 б 447 Для этого уже распределение после-.довательности резания отдельных контуров, подлежацих выкройке, должнопроизводиться с учетом возможных точек столкновения. Исходя иэ произвольно выбранной нулевой или исходной точки Р, семейство координат каждогоконтура вводится в компьютер. Для подлежащего теперь определению оптимального пути режущих инструментов каждому указывается (для каждого возможно 40го или необходимого перемещения в сторону опасности столкновения). безопасная зона, описываюцая допустимое сближение, Эта безопасная зона являетсяпостоянной величиной, которая добавляется к действующей координате по 45ложения. или вычитается из нее.Производить ли сложение или вычитание зоны безопасности зависит отранее выбранного положения нулевойили исходной точки РоВ компьютере производится разделение подлежащих далее вырезаниюконтуров, во-первых, исходя из условия, чтобы оба режущих инструмента55заканчивали резку одновременно илипочти одновременно, а во-вторых,для удовлетворения условияР( 1(х)+Р(1 а)(Р. (х) -Р(2 а),Р(1 а), Р(2 а) зона безопасности соответствующих режущих порталов 1 или 2 относительно режущего сопла 8 или 9Переставляя члены вьг:еприведенного уравнения получим величину дапустимога сближенияРр(х)-Р(хР(1 а)+Р(2 а),5и 9 выключаются Функциональной группой 21, воздействуюцей на электромагнитные контакторы 48 и 49 отключения режуцих сопел. Сигнал управления на Функциональную группу 21 поступает ат аварийного выключателя 33 по цепи 50,Чтобы сократить время, затрачиваемое на вырезку из материала нескольких узоров из одного полотна материала на 10 установках с компьютерным управлением, используются несколько режущих инструментов одновременно. Высокая степень оптимизации времени резания возможна если каждому порталу, на котором расположена режущая головка, не выделять отдельную область резания, а распределять раскрой .по заложенным в компьютер данным контура на порталы таким образом, чтобы каждый портал сваю ра боту заканчивал в одно и то же или приблизительно то же самое время. Так как при этом области работы порталов частично перекрываются, то эта Форма оптимизации возможна лишь тогда, каг да исключена воэможность столкновения порталов друг с другом во время работы резания. где Р 1, Р 1 - возможное положениережущих инструментовв направлении опасности столкновения;Р(1 а),Р(2 а) - модуль величины зоныбезопасности для соответствующего режущегоинструмента.При таком, описанном выше распределении данных теоретически обеспечивается исключение столкновения приработе режущих инструментов. Однакодобавочно принимаются меры .исключениястолкновения, когда реж;чане инстру-менты откланяются .ат заданной траектории д зижения в силу технологическихпричин.Устройство работает следующим образом.В регистр 23 (Апг. 4) ариФметичес"ки-лагическаго Функционального блока20 с центрального вычислительного комплекса 11 в цифровой Форме заноситсяи запоминается величина допустимогосближения обоих режут:х порталов 1и 2, а именно Р(1 а),и Р(2 а) (Фиг.2),При дальнейшем описании Функционирования исходим из того, что выбор нулевой точки Р и направления движенияили зан, .безопасности 81 или 82 режущих порталов 1 и 2 произведен поФиг. 2, При этом можно математическиописать предстояцее столкновение следующим уравнениемР(х)+Р (1 а) =Р(х) -Р(2 а),где Р 1(х) - путь, пройденный всякийраз порталом 1 (режущегосопла 8) ат нулевой точР (х) - путь пройденный порталомй2 (режущего сопла 9) отнулевой точки Р, ,Функциональным блокам 18 записывается каждая ближайшая следующая целевая координата Р 1(х) в направлении опасности столкновения (ась Х) режуцего портала 1 в регистр 24 Аункциональнога блока 20 и запоминается накороткое время. Функциональный блок19 записьвает каждую следующую ближайшую целевую координату Р (х) режущего портала 2 в регистр 25 функционального блока 20, где эта величина также запоминается на короткое время. В дормирователе 26 разности функционального блока 20 величины из регистров 24 и 25 вычитаются в соответствии с вышеприведенным уравнением, иразность в цифровом компараторе 27сравнивается с величиной в регистре 23. Если разность принимает значение величины в регистре 23 или становится еще меньше, то выход (ФВ) компаратора 27 активирует исполнительныйузел 28, который сразу прерывает работу регулятора 12 положения и/или 13,так что двигатели М 1 и М 2 больше не 20получают сигналов управления (Аиг.5).Предварительно, перед началом работы, в: одится схема безопасности автоматического повторного включения устройства после ее выключения по опасности столкновения.Схема (Лиг, 5) работает следующимобразом.Для включения раскройной установкинажимают квитирующую кнопку 32, так 30что контактор 34 срабатывает, и соответствующие контакты 39 и 41 замыкаются, При этом срабатывает контактор 35и замыкаются контакты 42 - 45, тогдакак контакты 38 и 40 размыкаются.При этом контактор 34 вновь обесточивается и контакты 39 и 41 размыкаются.Схема безопасности теперь включена,регуляторы 12 и 13 положения готовык работе. Процесс раскроя может на- .40чаться, если есть соответствующиекоманды управления для регуляторовположения,В случае, если цифровой компаратор 27 обнаруживает возможность предстоящего столкновения режущих порталов 1 и 2, из него поступает импульс управления, который через усилитель 29 подается на контактор 30. Послед 5 О ний при этом срабатывает и размыкает соответствующий контакт 31, Соединение с регуляторами 12 и/или 13 положения прерывается, за счет чего их силовой выход обесточивается и двигатели И 1 и М 2 режущих порталов 1 и 255 останавливаются., Кроме того, размы" каются контакты 42 - 45, а контакты 38 и 40 замыкаются, потому что обесточен контактор 35. Добавочно можно предусмотреть, что двигатели М 1 и М 2 тормозились бы схематично показанными тормозами 46 и 47. Если квитирующая кнопка 32 оператора выполнена в виде кнопочного включателя (ключа) с отжимной пружиной, то ее обязательно нужно нажать,.чтобы возобновить раскроечный процесс после автоматического выключения При этомвозможность продолжения раскроечного процесса определяется .оператором.Одновременно также исключается автоматическое повторное включение, если записанные в регистры 24 и 25данные последующего положения будуттакой величины, что уже не будет .обнаруживаться опасность столкновения и вследствие отсутствия сигнала управления на контактор 30 контакт 31снова замкнется,. То же самое справедливо, если кратковременное исчезновение или снижение питающего напряжения вызовет остановку раскройнойустановки,Аварийный выключатель 33 являетсямеханической защитой от столкновения.Этот выключатель установлен на. одномиз порталов 1 или 2, а в соответствующем.месте другого портала установлен не показанный щуп или штанга, длина Которой соответствует допустимому сближению порталов 1 и 2. Если расстояние станет меньше и от компаратора 27 не выдается сигнал управления на контактор 30, то щуп приведет. в действие аварийный выключатель 33, так что цепь тока к регуляторам 12и 13 положения прерьвается.Кроме того, в случае столкновения обоих порталов 1 и 2, для предотвращения дополнительных повреждений, . режущие сопла 8 и 9 должны быть выключены и отведены в безопасное положение. По этой причине аварийный выключатель 33 электрически соединен с функциональной группой 21 с программируемой памятьюИз Лиг. 6 видно, что в случае столкновения на функциональную группу 21 поступает сигнал управления, запускающий программу управления электромагнитными контакторами 48 и 49 режущих сопел 8 и 9 и, во-первых, отключаются сопла 8 и 9, а во-вторых, отводят их в более высокое положение относительно раскраиваемого материала.1016447149зобр етениормула и зоровой комп ра атор пе рвым входом соедиамяти, свявым регистром памянен с первымент альным выч ислительнымм соединеня предотвращенияом а вторым входом с1 Устройство для пре х инструмен-н- комплексом, ао мирователя разности сигновения двух режущии- с выходом .ОРо подключеныстолкноее централальный вычисличов к вхо о поч дам которого потов содержащ алним начгистры памяти, свяекс и связанные со ой и трети регнктельный комплекск, - второсоответствующим унеэ интер. еисф " ную систему блок упва за нные каждый с соотчерезми и нструментами и дваят ционал ьным блоком,равления режущых блока, регулятяторы поА нкциональныхс с 1 отли.Уи атчикими - 2 У тройство по п.ложения и дми инструми - . ся тем, что, с целя, ельюющ есяо по-,тановленнымиоответствуюя самопроиэвольногпосле ававторного пуска устройства послес я тем, что, с цельийного отключения,ая,щости в ра от Рены реле ныий " блок и квитирующповынения надежиа памя- введо а причем выходав"полнительно введгналов, кновключен в цепь упраовти,и Аормирователо и исполнительньный Ря егуляторов и оложения порталЬ овой компараторк 20 ления рщую кнопку опеци. Рооторого подключены ка вход через квитирующуюэел, выходы которогв поло а входисполнительногоУм входа вдам регулятороврат ора - .к выходууправляю и дав а его Входд подключенжения портало,о а циА- у зла.А ового компаратора,к Выходу цИ. РО1644714 Составитель В.Родимербер Техред М.Дидык орректор Л.Бескид едактор одписно ательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 Проиэводственн Заказ 1249 Тираж 401НИИПИ Государственного комитета113035, Москва,о изобретениям и отк 35, Раушская наб., д иям при ГЮП ССС