Устройство для программного управления скоростью подачи

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУбЛИК За) а 05 В 19 18 и ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) 1. Электроавтоматика станков.Способы подготовки программ и интерполяторы для контурных систем числового управления станками. М.,Машиностроение, 1970, с. 48-51,2, Там же, с. 95,3. Авторское свидетельство СССРМ 174248, кл. С 05 В 19/18, 1962(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГОУПРАВЛЕНИЯ СКОРОСТЬЮ ПОДАЧИ, содержащее последовательно соединенныепервый и второй регистры, блок сравнения, выходы которого подключенык управляющим нходам первого коммутатора, и реверсинный счетчик, счетные входы которого соединены с выходами первого коммутатора, а разрядные выходы - с первыми нходами блокасравнения, причем вход первого регистра соединен с входом установкикода подачи устройства, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения точности устройства, оносодержит первый и нторой триггеры,первый, второй и третий элементы И,второй коммутатор, последовательносоединенные третий регистр, комбинационный сумматор, четвертый элемент Ии первый управляемый делитель частоты; а также последовательно соединенные генератор импульсов, второйи третий управляемые делители частоты и синхронизатор, выход которогосоединен с информационаым входом первого коммутатора, первые информационные входы второго коммутатора соединены с выходами второго регистра,второй информационный вход - с входом установки максимального кода подачи устройства, первые управляющие входы - с выходами перного и второго элементов И, второй управляющий нход - с первым упранляющим входом устройства, а выходы - с вторыки входами блока сравнения и информационными входами реверсивного счетчика, управляющий :ход которого соединен с выходом третьего элемента И, первый вход которого связан с вторым управляющим входом устройства, а второй вход - с входом записи второго регистра, с входами установки в единицу первого и второго триггеров, с первым входом установки в ноль третьего управляемого делителя частоты и с пусковым входом уст- ж ройства, вход установки в ноль первого триггера соединен с входом оста нова устройства, первый вход первого элемента И соединен с Единичным ны- ( ходом первого триггера, второй входс первым входом второго, элемента И и с входом аварийного торможения устройства, а третий вход - с выходом второго элемента И, второй вход которого соединен с единичным выходом второго триггера, соединенного входом установки в ноль с вторым входом установки в ноль третьего управляемого делителя частоты и с входом торможения устройства, второй вход четвертого элемента И соединен с первым синхронизирующим входом устройства и с входом записи третьего регистра, входы которого соединены с выходами комбинационного сумматора, другиМи входами подключенного а к разрядным входам ренерсинного счетчика, второй вход синхронизатора соединен с вторым синхронизирующим входом устройства, а управляющие входы перного и второго управляемых делителей частоты связаны с третьим управляющим входом устройства, причем выход пер ного у пр а зля емо го дел и теля частоты является выхог устройства.Изобретение относится к областиавтоматики и вычислительной техникии может быть использовано в системахчислового программного управлениястанками.известно устройство для управления 5скоростью подачи, состоящее иэ последовательно соединенных первого задающего генератора, делителя частоты,реверсивного счетчика, элементов НЕ,второго делителя частоты, второго эа-Одающего генератора, а также счетчика, схемы сравнения и задатчика,причем выход второго делителя частоты и схемы сравнения подключен квходам реверсивного счетчика и счетчика, выход задатчика - к схеме сравнения, вторые входы которой присоединены к выходам реверсивного счетчика ц ,Недостатком этого устройства является то, что величина ступенек разгона - торможения неодинакова, чтоусложняет вычисления участка торможения, кроме того, количество задаваемых скоростей невелико (всего 2565), а объем электронного оборудования и сложность устройства значительны.Известно также устройство задания скорости, состоящее из последовательно соединенных генераторатактовых импульсов, делителя, вентилей и регистра Г 23 .Однако такое устройство задаетне величину подачи, а величину времени отработки кадра, что сильно су- З 5жает функциональные возможностиустройства и делает его непригоднымдля использования в современныхсистемах, в которых принято прямоезадание скорости. 40Наиболее близким техническим решением к предлагаемому являетсяустройство для автоматического разгона н торможения двигателя станкас программным управлением, содеРжащее задающий генератор, делительчастоты, соединенный с выходом генератора, и схему совпадения, подключенную к делителю частоты, блокувыработки кодированной программы иреверсивному счетчику 3) .Недостатком этого устройства является большая неравномерность выходных сигналов, определяемая самим принципом действия двоичногоумножителя, что приводит к снижениюточности управления скоростью подачиЦель изобретения - повышение точности, бОПоставленная цель достигается тем, что в устройство для программного управления скоростью подачи, содержащее последовательно соединенные первьй и второй регистры, блок б 5 сравнения, выходы которого подключены к управляющим входам первого коммутатора, и реверсивный счетчик, счетные входы которого соединены с выходами первого коммутатора, а разрядные выходы - с первыми входами блока сравнения, причем вход первого регистра соединен с входом установки кода подачи устройства, введены первый и второй триггеры, первый, второй и третий элементы И, второй коммутатор, последовательно соединенные третий регистр, комбинационный сумматор, четвертый элемент И и первый управляемый делитель частоты, а также послецовательно соединенные генератор импульсов, второй и третий управляемые делители частоты и синхронизатор, выход которого соединен с информационным входом первого коммутатора, первые информационные входы второго коммутатора соединены с выходами второго регистра, второй информационный вход - с входом установки максимального кода подачиустройства, первые управляющие входы - с выходами первого и второго элементов И, второй управляющий вход - с первым управлякнцим входом устройства, а выходы - с вторыми входами блока сравнения и информационными входами реверсивного счетчика, управляющий вход которого соединен с выходом третьего элемента И, первый вход которого связан с вторым управляющим входом устройства, а второй вход - с входом записи второго регистра, с входами установки в единицу первого и второго триггеров, с первым входом установки в ноль третьего управляемого делителя частоты и с пусковым входом устройства, вход установки в ноль первого триггера сеединен с входом останова устройства, первый вход первого элемента И соединен с единичным выходом первого триггера, второй вход - с первым входом второго элемента И и с входом аварийного торможения устройства, а третий вход - с выходом второго элемента И, второй вход которого соединен с единичным выходом второго триггера, соединенного входом установки в ноль с вторым входом установки в ноль третьего управляемого делителя частоты и с входом торможения устройства, второй вход четвертого элемента И соединен с первым синхронизирукнцим входом устройства и с входом записи третьего регистра, входы которого соединены с выходами комбинационного сумматора, другими входами подключенного к разрядным входам реверсивного счетчика, второй вход синхронизатора соединен с вторым синхронизирующим входом устройства, а управляющие входы первого и второго1067473управляемых делителей частоты связа- на выходах указанного коммутатораны с третьим управляющим входом уст- кода подачи , присутствующего наройства, причем выход первого управ- его первых информационных входах.ляемого делителя частоты является С выходов второго коммутатора 7выходом устройства. указанный код воздействует на вторыеНа Фиг.1 представлена структурная 5 входы блока 8 сравнения, на первыесхема устройства; на фиг.2 - времен- входы которого воздействуют выходныеные диаграммы скоростей, задаваемых сигналы реверсивного счетчика 9.на выходе устройства; на Фиг.3 - вре- На одном из выходОв блока сравнеменная диаграмма сигналов на выходе ния 8 появляется сигнал, указывакюаийустройства 1 на фиг. 4,5 и б представО на то, что заданный код скорости полены Функциональные схемы второго дачи больше текущего значения кодакоммутатора, синхронизатора и третье- скорости подачи (Г, ), находящегосяго управляемого делителя частоты в реверсивном счетчике 9. Этот сигналсоответственно. поступает на один из управляющихУстройство (Фиг.1) содержит первый)5 входов первого коммутатора 10, бларегистр 1, второй регистр 2, первый годаря чему импульсы частоты ускоретриггер 3, второй триггер 4, второй ния ( ,), поступающие на информационэлемент И 5, первый элемент И б, вто- ный вход первого коммутатора 10 пророй коммутатор 7, блок 8 сравнения, ходят на один из его выходов и пореверсивный счетчик 9, первый комму О даются на суммирующий счетный входтатор 10, комбинационный сумматор реверсивного счетчика 9. Код в ревер-11, третий регистр 12, четвертый эле- сивном счетчике 9 начинает увеличимент И 13, синхронизатор 14, гене- ваться по линейному законуратор 15 импульсов, второй управляе- Комбинационный сумматор 11 и тремый делитель 16 частоты, третий уп тий регистр 12 образуют накапливаюравляемый делитель 17 частоты, третийщий сумматор, которыйо сигналу,элемент И 18, первый делитель 19 приходящему на вход записи третьегорегистра 12, прибавляе: к содержимоВторой коммутатор 7 (Фиг.4) содер- му последнего код, находящийся вжит элементы ИЛИ 20-25, элементы этот момент. в реверсивном счетчиЗОрсивном счетчике3 И-НЕ 26-31, элемент И 32. 9. Поскольку на вход записи третьегоСинхронизатор 14 (Фиг.5) содержит регистра 12 и на второй вход чет 88 -триггер 33, Р -триггер 34 и элемент вертого элемента И 13 поступает постоянная тактовая частоты , то выТретий управляемый делитель 17 ходная частота элемента И 13, управчастоты (фиг.б) содержит счетчики З 5 ляемого сигналом переполнения с вы 36 и 37, элемент И 38 и элемент хода сумматора 11 и стробнруемогочастотой пропорциональна коду вреверсивном счетчике 9. СледовательУстройство работает следующим об- но, при увеличении кода в реверсив 40 ном счетчике 9 частота с выходаСигналом предварительной установ- четвертого элемента И 13 также возки реверсивный счетчик 9 устанавлива- растает, а при уменьшении - уменьется в нулевое состояние, первый шается. Тем самым реализуется разгонтриггер 3 и второй триггер 4 уста- и торможение, а также плавный перенавливается в нулевое состояние. ход с одной скорости на другую. ВоКод скорости подачи Г, записанный избежание суммирования ложных кодов,непосредственно в мм/мин, заносится возникающих во время переносов вв первый регистр 1 промежуточной реверсивном счетчике 9, на информапамяти. ционном входе коммутатора 10 устаПо сигналу на пусковом входе Уст- новлен синхронизатор 14 тактируемый50Рройства код скорости подачи Р пере- частотой синхронизации, котораяписывается во второй регистр 2 и од" разнесена по Фазе с частотой ,новременно оба триггера 4 и 3 уста-Исходная частота , из которойнавливаются в единичное. состояние. Формируется частота подачи, выбираетВыходной сигнал второго триггера 4 ся следующим образом,поступает навторой вход второго Пусть максимальная скорость подаэлемента И 5, на первом входе кото- чи, которую необходимо задавать,рого ввиду отсутствия инверсного равна 12000 мм/мин. Ближайшее двоичсигнала аварийного торможения имеет. ное число вида 21 большее 12000ся разрешающий потенциал. есть 16384. При цене одного импульсаВ результате выходной сигнал 60 0,001 мм 12000 мм/мпн соответствуетэлемента И 5 поступает на третий ин- выходная частота 200000 Гц. Но ковертирующий вход первого элементаИб заэффициент уменьшения частоты ц фы ци рсзапрещая его открывание, и на вым дифференциальным анализатором,первый управляющий вход второго ком- образованным реверсивным счетчикоммутатора 7, что вызывает появление 65 9, комбинационным сумматором 11 реРгистрси 12, при коде в реверсивном счетчике 9, равно 12000, равен 12000 г 16384. Следовательно, для того, чтобы на выходе элемента И 13 при коде 12000 в реверсивном счетчике 9 была частота 200000 Гц, на вход записи регистра,)(2 и первый вход элемента И 13 необходимо подавать ,частоту :(200000 х 16384) : 12000 =273066 Гц 273 кГц.ПоступлЕние частоты на суммирующий вход реверсивного счетчика 9 продолжается до тех пор, пока текущее значение кода Р, в реверсивном счетчике 9 и заданное значение Г во втором регистре 2 не окажутся равны ми. Тогда блок 8 сравнения вырабатывает сигнал равенства, который зак рывает первый коммутатор 10, и прохождение частоты на суммирующий вход реверсивного счетчика 9 прек ращается. С этого момента и до прихода нового значения кода подачи Г во второй регистр 2 на выходе четвертого элемента И 13 будет постоян" ная частота, соответствующая коду 25 подачи Г непосредственно в мм/мин. Если новый код подачи Г окажется больше Г;, то аналогично рассмотренному выше случаю блок 8 сравнения вырабатывает сигнал) Г и код в реверсивном счетчике 9 возрастает до нового значения Г, при этом пропорционально возрастает и частота на выходе четвертого элемента И 13.Если заданный код Г окажется меньше Г, , то блок 8 сравнения вырабатывает сигнал РР , который коммутирует выходную частотусинхронизатора 14 через первый коммутатор 10 на вычитающий вход реверсивного счетчика 9, код в реверсивном40 счетчике 9 начинает уменьшаться, вызывая пропорциональное уменьшение частоты на выходе четвертого элемента И 13 до тех пор, пока блок 8 сравнения не вырабатывает сигнал ра венства., отключающий первый коммутатор 10.Так устройство работает в основном режиме прямого задания скорости подачи в мм/мин и обеспечивает линейный разгон и торможение.Так как частота ускоренияявляется величиной постоянной, то и ускорения в устройстве постоянны и не зависят ни от заданных величин Г и г; , ни от их разностей (Фиг.2 а),Частота ускорения 9 по:тупает на вход синхронизатора 14 от генератора импульсов 15 через второй управляемый делитель 16 частоты и третий 60 управляемый делитель 17 частоты сизменяемым и заранее выбранным коэффициентом деления в виде запаянной установки. Коэффициент деления треть его управляемого делителя 17 часто ты определяется при прочих равныхусловиях динамикой привода станка.Сигналами Пуск и фТорможениеуказанный делитель 17 каждый разустанавливается в нулевое положениедля того, чтобы участки разгона иторможения были всегда одинаковыми;В режиме торможения и остановасигнал Торможение поступает навход второго триггера 4 и третьегоуправляемого делителя 17 частоты,устанавливая их в нулевое состояние.Выходной сигнал второго триггера 4через второй элемент И 5 отключаетвыходные сигналы второго коммутатора 7. При этом выходным сигналомвторого элемента И 5 открываетсяпервый элемент И 6, и его выходнойсигнал через первый управляющийвход второго коммутатора 7 устанавливает на его выходах единицу вмладшем разряде, что соответствуетминимальной скорости подачи. Послеокончания торможения до минимальнойскорости сигналом останова первыйтриггер 3 устанавливается в нулевоесостояние, и его выходной сигналотключает первый элемент И б.Сигналы торможения и остановапоступают от интерполятора или другого устройства отсчета пути, например от конечников, при установкеуправляемых элементов станка в нулевую точку. Сигнал торможения .ожетрассчитываться заранее в программеили же автоматически, т.е. при разгоне вычисляется участок торможения.В режиме ускоренного хода (фиг,2 б)на второй управляющий вход второгокоммутатора 7 поступает сигнал, который отключает вход второго коммутатора 7, связанный с выходом второго регистра 2, и подключает максимальный код подачи Г,которыйзадан в виде уставки йа вторых информационных входах второго коммутатора 7В нашем примере коду Г= 12000соответствует частота на выходе чет.вертого элемента И 13,линейно возрастающая до 200 кГц,В аварийном режиме (Фиг,2 в) сиг-нал аварийного торможения поступаетна первый элемент И б, запрещая егооткрывание, и через второй элементИ 5 поступает на первый управляющийвход второго коммутатора 7, которыйотключает информацию на входе блока8 сравнения, и код в реверсивномсчетчике 9 уменьшается до нуля счастотой ) , После снятия сигналааварийного торможения происходитразгон до ранее заданной скорости.В режиме ступенчатого измененияскорости подачи (Фиг. 2 г) сигнал подается на первый вход третьего элемента И 13.Выход второго коммутатора 7 подключен к параллельным входам реверсивного счетчика 9,По сигналу Пуск, подаваемомуна второй вход третьего элементаИ 18, его выходной сигнал подаетсяна управляющий вход реверсивногосчетчика 9 и осуществляет параллельную запись кода скорости подачи вукаэанный реверсивный счетчик. Навыходе элемента И 13 при этом появляется частота, соответствующая заданной скорости подачи, В режимекратного изменения выходной частотысигнал подается на управляющие входыпервого 16 и второго 19 управляемых 15делителей частоты. Делитель 19 частоты имеет такой же коэффициент деления, как и делитель 16. Сигналуправляет переключением коэффициентов деления укаэанных делителейтаким образом, чтобы коэффициент деления делителей были обратно пропорциональны (если коэффициент деленияделителя 19 равен единице, то коэфФициент деления делителя 16 долженбыть максимальным, например 1000) .Это условие необходимо для поддержания постоянного ускорения: если,например, выходная частота будетуменьшена в 100 раз, то и ускорениена выходе устройства уменьшится в100 раз; а если величина участковразгона и торможения останется прежней, значит на этих участках ыф 100раз уменьшится затрачиваемое время,следовательно, производительность 35уменьшится в 100 раз, что недопустимо.Делитель 16 компенсирует изменение ускорения на выходе устройства:если делителем,19 выходная частота 40уменьшена в 100 раз, то делителем16 частота ускоренияувеличиваетсяв 100 раз.Второй коммутатор 7 работаетследующим образом, 45Код подачи через элементы ИЛИ 2025 поступает на входы элементов3 И-НЕ 26-31 и затем на выход,В режиме ускоренного хода на выходе всех элементов ИЛИ 20-25 появляются единичные выходные сигналы,которые проходят на выходе черезвсе те элементы 3 И-НЕ 26-31, третьивходы которых не подключены к шинеустановки Гщ, так как на этих входах имеется запрет. Подбором разрядов, подключенных к этой шине, устанавливают максимальную скорость хо"лостого хода для конкретного станка.При аварийном торможении все элементы3 И-НЕ 26-31 закрываются, а на вход 6 Оэлемента И 32 подается сигнал единицы, поэтому на выходе - код нулевойскорости. При торможении на вход элементаИ 32 подается нулевой сигнал, в результате на выходе появляется кодминимальной подачи (000001)обратный код 1111110),Синхронизатор 14 (фиг,5) работаетследующим образом.В исходном состоянии на единич"ных выходах обоих триггеров 33 и 34нулевые сигналы, С приходом импульса на вход Б -триггера 33 на еговыходе и на Э -входе триггера 34появляется положительный сигнал.Тактовыми импульсами с частотойуф 273 кГц триггер 34 устанавливаетсяв единичное состояние. На выходеэлемента И 35 появляется синхронизированный сигнал ц . Сигнал с нулевого выхода триггера 34 переключает триггер 33 в исходное состо(ние,По окончании тактового импульсартриггер 34 также устанавливается висходное состояние,Третий управляемый делитель 17частоты работает следующим образом.Первоначально сигналом 1 Пускили Торможение счетчики 36 и37 устанавливаются в ноль, Частота6 поступает на вход младшего разряда счетчика 36,. Счетчик начинаетсчитать, причем импульсы переполнения его четвертого разряда поступаютна счетный вход счетчика 37. Установкой перемычек выходы счетчиковподключаются к входам элемента И 38.Отсутствие перемычки воспринимаетсяэлементом И 38 как постоянный единичный сигнал, Счетчики 36 и 37 считаютдо тех пор, пока на всех подключенныхк элементу И 38 выходах не появятсяединицы. Тогда срабатывает элементИ 38 и через элемент ИЛИ 39 сбрасывает счетчики 36 н 37 в ноль. Выходной сигнал на выходе элемента И 38и является выходным сигналом делителя, Произвольно меняя установку перемычек, можно произвольно изменятькоэффициент деления делителя от 2до 256Применение изобретения позволяетупростить программирование за счетиспользования режима максимальнойподачи, сократить брак за счет режимааварийного торможения, расширитьноменклатуры деталей за счет деталей с. упорами и глухими резьбами,нарезание которых невозможно без задания ступенчатой подачи, повыситьточность за счет высокой равномерности выходных импульсов, причем вы.сокая равномерность следования выходных импульсов данного устройствасущественно повышает в ряде случаевчистоту обрабатываемой поверхности,что позволяет отказаться от шлифования.10 б 7473 ир. 6 Составитель Ю.Техред Л,Ач нКоррек Веселовска утяг едакт э 11209/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4. Тира ВНИИПИ Госу по делам 13035, Москва, 847 Подпис ственного комитета ССС обретений и открытий 35, Раушская наб., д.