Система позиционного управления положением рабочего органа

"Точэлектроприбо ог Фирмы ХайденННОГО УПРАВЛЕНОРГАНАоситсяк автомкого оборудова ы в датчикй наватель еи коачальния локифроелем, и(Фигя содементю 14 Блокгласоваческий13 или ассо- -логи 2) вычисленияржит арифметико12 (АЛУ), инвеадержки. Комму ртор 6 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГННТ ССО(71) Украинский научтельский институт стментов(54) системА позициоПОЛОЖЕНИЕМ РАБОЧЕГО(57) Изобретение отнтиэации технологичес Изобретение относится к автоматизации технологического оборудования, в частности металлорежущих станков, и может быть использовано для автоматического управления положением подвижных узлов технологических машин.Цель изобретения - повышение производительности технологического обо" рудования и точности обработки.На Фиг. 1 представлена функциональная схема системы позиционного управления положением рабочего органа тех" нологического оборудования; на Фиг.2- блок вычисления рассогласования; на Фиг. 3 " коммутатор 1 на фиг. 4 - блок задания конечной координаты, на фиг. 5 - блок управления перемещением, на фиг. 6 " блок команд возврата; на фиг. 7 - обрабатываемая на Фрезерном 2ния, в частности металлорежущих ста ков. Целью изобретения является повышение производительности технологического оборудования и точности обработки. Поставленная цель достигается эа счет сокращения времени переналадки на новую программу. Это достигается введением накопителя текущей координаты, коммутатора и блока команд возврата, что позволяет по команде "Возврат" осуществить автоматический возврат рабочего орг на в начальное положение, координат которого записана в накопителе исхо ного положения, причем точность установки в начальное положение соот" ветствует точности позиционирования станка. 7 ил. станке деталь и положения Фре различные моменты обработки,Система (фиг 1) содержитобратной связи, установленнь рабочем органе станка, формиро 2 импульса, накопитель 3 текущ ординаты, блок 4 запоминания н ной координаты, блок 5 вычисле рассогласования, коммутатор 6 7 задания конечной координаты аналоговый 8 преобразователь, образователь 9 привода с двига блок 10 управления перемещение блок 11 выдачи команд возврата(Фиг.3) содержит первый 15 и второй 16 шинные формирователи.Блок 7 задания конечной координаты (фиг.4) содержит узел 17 набора координаты, элемент 18 памяти и элемент И 19 оБлок 1 управления перемещением (Фиг.5) содержит одновибратор 20, КБ-триггер 21, первый 22 и второй 23 элементы. 2 И-НЕ и кнопку "Пуск" 2 ч.Блок 11 команд возврата (фиг,6) содержит КБ-триггер 25, элемент 2 И-НЕ 26 и кнопку "Возврат" 27.Система работает следующим образом.Состояние устройства перед началом обработки.Программа обработки введена в блок задания конечной. координаты,20Рабочий орган находится в рабочей зоне и координата его положения содержится в накопителе 3 текущей координаты. Триггер 25 блока 11 сброшен, и с выхода триггера на управляющий 25 вход 1:К первого шинного формирователя 16 блока 6 подается нулевой потенциал, а на вход ВК второго Формирователя 15 - единичный.Поскольку нулевой потенциал сказывается на обоих управляющих входах элемента 16, на выход коммутатора 6 подается информация с выходов В второго формирователя. Таким образом, на выходе коммутатора 6 находится значение конечной координаты, которая подается на второй информационныйход блока 5 в качестве координаты задания А. На первый информационныйход блока 5 подается текущая коорди-ната Ат иэ накопителя 3, и на информационных выходах АЛУ формируется велицина А -А " расстояние до цели. Код расстояния до цели поступает на вход ЦАП 3 и далее на преобразователь 9 в виде напряжения задания. Привод ждет разрешения на обработку задания из блока 10 управления перемещения,Запуск устройства для отработки программы производит оператор нажатием50 кнопки "Пуск" блока 10. По команде "Пуск" вэводится триггер 21 блока 10. Получив на вход В высокий потенциал, одновибратор 20 взводится и формирует на выходе 2 блока 10 короткий55 импульс. При этом по управляющему входу блока М на управляющий Ч-вход счетчика поступает низкий потенциал, и из накопителя 3 в блок 1 запоминания записывается начальная координата. Одновременно с пускового выхода блока 10 поступает на первый управляющий вход преобразователя 9 привода команда, разрушающая перемещение.Во время перемещения рабочего органа датчик обратной связи 1, жестко связанный с рабочим органом, формирует синусоидальные импульсы в виде двух сдвинутых на 90 серий. Синусоидальные импульсы поступают на вход формирователя 2. формирователь 2 осуществляет преобразование синусоидальных импульсов в прямоугольные, усиление и выделение направления. При движении вперед счетные импульсы поступают на первый информационный выход формирователя 2 и далее на вход "+1" накопителя 3 текущей координаты. При движении назад счетные импульсы поступают на второй информационный вход формирователя 2 и далее на входнакопителя 3. Таким образом, в процессе перемещения рабочего органа изменяется содержимое накопителя 3 и координата Ат. АЛУ непрерывно выцисляет величину А-А, которая с его информационного выхода поступает на вход ЦАП, вырабатывающего управляющее напряжение преобразователя привода, пропорциональное расстоянию до цели. По мере приближения к точке позиционирования с координатой А рассогласование А -А уменьшается, снижается задающее напряжение и скорость двигателя, так цто рабочий орган подходит к точке позиционирования на малой скорости с высокой точностью. При А -А = 0 двигатель останавливается. По команде Г, поступающей с управляющего выхода блока 5 на вход блока 1 О, триггер 2 1 сбрасывается, и блок управления готов к отработке следующего кадра, В результате рабочий орган находится в положении, определенном координатой, заданной в отработанном кадре программы. Далее происходит переход к следуоцему кадру программы, где записана новая координата задания А 3, и по сигналу "Карр" одновибратор 20 блока 10 подает команду на запись в блок М начальной координаты этого кадра.Дальнейший процесс происходит аналогично описанному, пока не появляется необходимость вернуться в нацальную координату.Е слй в процессе обработки оператор обнаружил, что обрабатываемая поверхность получается недостаточной чистоты, он нажимает кнопку "Возврат" 5 27 блока 11. При этом с выхода возврата блока 11 на первый управляющий вход преобразователя 9 привода" поступает команда на останов двигателя. ;Одновременно по команде "Возврат" О взводится триггер 25 блока 11 и перебрасывает свои выходные потенциалы так, что на вход ВК 16 подается "1", а на вход ВК 15 - "0". Вследствие этого на выходные шины коммутатора 15 подается информация с выходов В второго шинного Формирователя, на входах А которого содержится величина начальной координаты из блокаТаким образом, на второй информа-. 20 ционный вход блока 5 в качестве задания А(1 подается координата точки; ;в которой находится рабочий орган перед началом отработки текущего кадра. На первый информационный вход блока 5 подается текущая кооордината Ат. АЛУ. рассчитывает расстояние до новой цели Ад 1- Ат и с инфоРмационного выхода подает на вход ЦАП вели-. чину этого рассогласования. 30Нажатием кнопки "Пуск" 24 оператор разрешает отработку нового задания и возврат рабочего органа. Работа блоков устройства во время перемещения происходит по описанному циклу . В точке позиционирования с координатой Ая 1 происходит останов двигателя привода, По команде Е из блока 5, поступающей на входы блоков 11 и 10, сбрасываются триггеры, и блоки управ ления перемещением и возврата вновь готовы к работе.В начальном положении оператор меняет величину скорости резания и запускает устройство на повторную отработку скорректированного кадра. Для этого он нажимает кнопку "Пуск" и отработка осуществляется аналогично описанному.Рассмотрим конкретный пример обработки на фрезерном станке, в котором использована предлагаемая система управления (Фиг.7).Перед началом работы на столе станка закрепляется обрабатываемая деталь. Система координат обычно при 55 вязывается к детали. Оси у и Х привязаны к боковым поверхностям обрабатываемой детали (Фиг.7). Рабочий орган в ручном режиме под"водят в начало отсчета и сбрасываютв О все счетчики и триггеры системы.Далее выводят рабочий орган в зонурезания, при этом в накопителе 3 записывается координата рабочего органа,Перед началом работы в накопителе 3 записана координата рабочегооргана, которая подается на информационный вход блока 4, В блоке 7 задания записана программа обработки,и счетчик блока 18 содержит значениекоординаты, заданной в первом кадрепрограммы,Поскольку триггер 25 блока 11сброшен, нулевой потенциал с егопрямого выхода, поступая на вход ВКпервого шинного формирователя комму"татора 6, передается на его выход идалее на второй информационный входАЛУ 12 блока 5 - значение заданнойкоординаты в первом кадре. На двигатель с выхода преобразователя 9 черезЦАП 8 подается напряжение, пропорцио-,нальное рассогласованию. По команде"Пуск" взводится одновибратор 20.блока 10, и по сигналу "О" на Ч"входеблока 4 в него записывается начальная координата в первом кадре изблока 3, Система подготовлена к возможному возврату рабочего органа вначало кадра, По команде "Пуск" начинается отработка задания и при рассогласовании, равном О, рабочий органостанавливается в точке с заданнойкоординатой,По окончании позиционирования триггер 21 блока 10 сбрасывается сигналомЕ с второго управляющего выхода блокаПрограмма переходит в следующийкадр.Допустим, отработано пять кадровпрограммы при удовлетворительных результатах обработки, и корректировкипрограммы не потребовалось. Программа перешла в шестой кадр. При этомв блоке 3 содержится текущая координата А = 40, которая подается напервый информационный вход АЛУ 12. Вблоке 7 содержится координата задания А = 90, которая при сброшенномтриггере 25 блока 11 через элемент16 коммутатора 6 подается на второйинформационный вход АЛУ 12 по коман",де "Кадр". Одновременно в блок 4 изблока 3 записывается начальнаякоордината в шестом кадре.По коду рассогласования А-А = = 50 с выхода АЛУ ЦАП вырабатывает задающее напряжение, поступающее на вход преобразователя 9 привода, который, в свою очередь, подает напряжение двигателю. Рабочий орган перемещается по направлению к точке с координатой 90., Блок 1 при этом вырабатывает импульсы, которые пре образуются в Формирователе 2 и поступают на вход "1" накопителя 3 (движение вперед). Содержимое накопителя увеличивается - увеличивается значение текущей координаты А . 15В момент, когда А = 60, например, обнаружился дефект обрабатываемой поверхности и требуется скорректировать программу. Для этого оператор нажимает кнопку "Возврат" блока 11 20 команд возврата, и по команде с выхода возврата блока 11, поступающей на второй управляющий вход преобразователя 9, двигатель и рабочий орган останавливаются . Одновременно по команд; "Возврат" взводится триггер 25 блока 11, и его выходные потенциалы переключают шинные Формирователи коммутатора 6. Элемент 16 отключается от выходных шин, а элемент 15., по- ЗО лучив на вход ВК нулевой потенциал, передает на выход коммутатора 6 и далее на второй информационный вход АЛУ 12 значение начальной координаты шестого кадра В качестве А, = 10. выхода АЛУ на ЦАП одес нове значение А -А = -20, и подается задающее напряжение на преобразователь 9. По команде "Пуск" на двигатель пос тупает напряжение гитания и рабочий орган перемещается по направлению к точке, в которой он находился в начале шестого кадра.Т Датчик 1 обратной связи при этОм 45 вырабатывает импульсы, которые преобразуются в Формирователе 2 и поступают на вход "-1" накопителя 3 (движение назад). Содержимое накопителя уменьшается и, достигнув величины Ат =10=АЗ, рабочий орган останавливается в йачальном положении. По команде Е = 0 (при А э =Ат) триггеры блоков 11 и 10 сбрасываются, подготавливая последующую работу системы, В начальном положении шестого кадра оператор производит,корректировку программы, После этого нажимает кнопку "Пуск", и шестой кадр отрабатывается вновь по скорректированной программе.При удовлетворительных результатахобработки программа переходит в седьмой кадр и далее. Если при обработке в седьмом или любом последующем кадрах обнаружены дефекты, рабочий орган можно возвратить в начало дефектного кадра аналогично описанному, и, скорректировав программу., повторить его. Эта процедура возможна в любом кадре, поскольку перед началом каждого кадра в блоке М запоминания фиксируется координата начала кадра.Это дает возможность автоматическоговозврата рабочего органа в началокадра . Автоматический возврат рабочего органа в начальное положение длякорректировки программы при наладке,контроле и формировании программысущественно сокращает время наладки и,таким образом, повышает производительность оборудования.Кроме того, автоматический возврат рабочего органа, осуществляемый по тому же принципу, что и обычное позиционирование, обеспечивает высо" кую точность выхода в начальную координату.Система позволяет повысить производительность обработки за счет сокращения времени на переналадку и повысить ее точность.Формула и э о б р е т е н и яСистема позиционного управленияположением рабочего органа, содержа."щая Формирователь питания приводаперемещения рабочего органа, инфор"мационный вход которого соединен свыходом цифроаналогового преобраэователя, первый управляющий вход соединен с пусковым выходом блока управления перемещением, а выход - с дви"гателем привода рабочего органа, датчик обратной связи, механически свя"эанный с двигателем, формировательимпульса, вход которого соединен свыходом датчика обратной связи, авыходы - с первым, вторым счетными входами накопителя текущей координаты, выход накопителя текущей координаты соединен с первым информационнымвходом блока вычисления рассогласо" вания, информационный выход которого соединен с входом цифроаналоговогопреобразователя, блок задания конецИз бл Ф 5 ной координаты, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повышенияпроизводительности технологическогооборудования и точности обработки,введены блок запоминания начальнойкоординаты, коммутатор и блок команд возврата, причем информационный,.вход блока запоминания начальной координаты соединен с выходом накопителя текущей координаты, а управляющий вход его соединен с управляющимвыходом блока управления перемещением, выход блока запоминания начальной координаты соединен с первым информационным входом коммутатора,второй информационный вход коммутатора соединен с выходом блока задания конечной координаты, управляющийвход коммутатора - с управляющим выходом блока команд возврата, выходвозврата которого соединен с вторымуправляющим входом формирователя питания привода перемещения рабочегооргана, а вход соединен с управляю"щим выходом блока вычисления рассогласования, второй информационныйвход которого соединен с выходомкоммутатораеюа ю е юеюе Заказ 693 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета по изоб 113035, Москва, Ж, Ра