Устройство для программного управления

) Авторы изобретен иСимецкий и А.И, Лапанд н . д(5 Й) УСТРОЙСТВОЛЯ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕО 2 ния не то удобство в ии, что оп цифро-анал большим чи к при наст нее 10) сложпроизводстве и еделяетсв нали" говых преобраэо лом аналоговых ройке и эксплуарости рез ность и н эксплуата чием двух вателей и регулиров тации. Изобретение относится к автоматикевычислительной технике и может бытьиспользовано в системах числовогопрограммного управления станками вкоторых требуется обеспечить заданиеоборотов шпинделя и стабилизацию скоости резания.Известно устройство для числовогопрограммного управления станками,обеспечивающее стабилизацию скоростирезания, состоящее из первого цифро" .аналогового преобразователя, второгоцифро-аналогового преобразователя исуммирующего усилителя, причем выходвторого цифро-аналогового преобразователя подключен к входу операционного усилителя, выход которого подключен к входу второго цифро-аналогового преобразователя, выход первого цифро-аналогового преобразователя присоединен к второму входу операционногоусилителя 1,Недостатком этого устройства является низкая точность поддержания скоИзвестно также устройство для программного управления, состоящее иэ регулируемого генератора рабочей частоты, выход которого присоединен к входу интерполятора, выходы которого подключены к входам первого и второго цифро-аналоговых преобразователей, выходы которых подключены соответственно к входам. первого и второго квадраторов, выходы которых присоединены к входам операционного суммирующего усилителя, выход которого подключен к входу второго операционного усилите ля, второй вход которого подкЛючен к выходу эадатчика программы, а выходк входу управляемого генератора. 21Недостатком указанного устройстваявляются узкие функциональные возможности, в частности неспособность обеспечить поддержание скорости резания,а лишь воэможность поддержания контурной скорости,Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство, состоящее из блока ввода программы, блока центрального управления и 0последовательно соединенных интерполятора, накопителя фактических значенийкоординаты Х, первого цифро-аналогового преобразователя, аналогового делителя, первого ключа, переключателя 15коррекции аналогового ограничителя,схемы опредепения знака, а также изпоследовательно соединенных двоичногонакопителя, второго цифро-аналогового преобразователя, блока согласования напряжения, блока выбора ступенипередачи и второго ключа, выход которого присоединен к входу переключателя коррекции скорости, выход блокавыбора ступени передачи присоединенк второму входу аналогового делителя,а второй вход аналогового ограничителя присоединен к выходу накопителяограничения 3 1.Недостатками устройства являютсянизкая точность поддержания скоростирезания и низкая эксплуатационная надежность, которая объясняется наличием большого числа цифро-.аналоговыхпреобразователей и аналоговых регулировок, Кроме того, при переходе режу 35щей кромки инструмента через ось вращения детали в результате переполне;ния накопителя координаты Х происходит рывок скорости вращения шпинделя,40что крайне нежелательно, особенно приторцовой обработке, и может привестик браку детали.Целью изобретения является повышение точности и надежности устройства,Поставленная цель достигается тем,45что в устройство для программного управления, содержащее интерполятор,первый коммутатор, первый и второйэлементы памяти, блок управления, блокввода программы, соединенный первыми вторым выходами соответственно свходом первого элемента памяти и спервым входом интерполятора, введенычетыре коммутатора, три регистра, ограничитель частоты, комбинационныйсумматор, счетчик импульсов, реверсивный счетчик, дешифратор нуля, блоксинхронизации, первый элемент И и реверсивный делитель, соединенный первым входом с первым выходом интерполятора и с первым входом второго коммутатора, вторым входом - с вторым выходом интерполятора и вторым входом второго коммутатора, а выходом - стретьим входом второго коммутатора,подключенного четвертым входом к выходу дешифратора. нуля, а выходом - к первым входам блока синхронизации,связанного выходами с соответствующими входами реверсивного счетчика импульсов, подключенного выходом к входу дешифратора нуля и к первому входу счетчика импульсов, соединенного выходом с первым входом третьего коммутатора, связанного вторым входомс выходом первого элемента памяти и с первым входом четвертого коммутатора, подключенного вторым и третьимвходами соответственно к первому ивторому выходам блока управления, соединенного третьим выходом с первымвходом ограничителя частоты, четвертым и пятым вь;ходами соответственнос первым и вторым входами пятого коммутатора, шестым выходом - с вторымвходом интерполятора, а входом - свыходом блока ввода программы, подключенного третьим выходом к входувторого элемента памяти, а четвертымвыходом через включенные последовательно первый и второй регистры - кпервому входу комбинационного сумматора, соединенного вторым входом и первым выходом соответственно с выходом и первым входом третьего регистра, а вторым выходом - с первым входом первого элемента И, связанноговторым входом с вторым входом третьего регистра и с выходом четвертого коммутатора, а выходом - с вторым входом счетчика импульсов и с третьимвходом третьего коммутатора, подклюценного выходом к второму входу ограничителя частоты; подключенного выходом к третьему входу счетчика импульсов, к входу блока синхронизации и к третьему входу пятого коммутатора, связанного выходом с первым входом первого коммутатора, подключенного вторым входом к выходу второго элемен.та памяти. На фиг, 1 дана блок-схема устройства; на фиг. 2 - схема блока управления; на фиг. 3 - схема ограничителя частоты; на фиг. 4 - схема блока синхронизации.) ограничитель 17 частоты, реверсивный делитель 18, второй коммутатор 19, реверсивный счетчик 20 импульсов, дешифратор 21 нуля, генератор 22 частоты, первый, второй, третий, четвертый де" 15 лители 23-26 частоты, первый триггер 27, второй элемент И 28, второй триг" гер 29, Р 5-триггер 30, третий элемент И 31, третий трлггер 32 элемент ИЛИ 33, четвертый, пятый и шестой элемен ты И 34-36, четвертый триггер 37Устройство работает следующим образом.При задании в программе чисел оборотов шпинделя в минуту (команда С 97)25 на выходе устройства должна быть частота, соответствующая заданным оборотам. Это первый режим. При втором режиме в программе задается скорость резания (команда С 96) - метры в минутузоПри этом частота на выходе должна соответствовать таким оборотам шпинделя, которые обеспечивают заданную скорость резания при изменении радиуса резания, Т. е, при уменьшении ра- з диуса резания обороты шпинделя увеличиваются, а при увеличении уменьшаются. Таким образом скорость резания поддерживается постоянной.Рассмотрим работу устройства в пер. вом режиме. Через блок 1 ввода программы код оборотов шпинделя вводится и запоминается в первом регистре 9, код режима (С 97) запоминается в первом элементе 6 памяти, код направления вращения шпинделя (М 13, М 14) запоминается во втором элементе 4 памяти направления вращения, информация о координатных перемещениях передается в интерполятор 3, и сигнал окончания ввода, программы запускает блок 2 управления, Информация из первого регистра 9, который представляет промежуточное ЗУ, передается во второй регистр 10 (рабочее ЗУ) и присутствует на первом входе комбинационного сум 5 матора 11, который с третьим регистром 12 образует параллельный накапливающий сумматор. Сигнал переполнения 8 6комбинационного сумматора 11 подаетсяна первый вход первого элемента И 13.На второй вход последнего с выхода блока 2 управления через четвертыйкоммутатор 7 подается тактовая частота, которая поступает также и на второй вход третьего регистра 12, осуществляя в накапливающем сумматорециклы суммирования.Например, если объем накапливающего сумматора равен 40 96, т. е, двенадцати двоичным разрядам, а тактоваячастота суммирования равна 40 96 Гц,то при задании в программе, например,2000 оборотов в минуту (что в двоичном коде должно соответствовать кодудвух тысяч во втором регистре 10), навыходе элемента И 13 при задании режима С 97 присутствует частота 2000 Гц.Эта частота через третий коммутатор 8и ограничитель 17 частоты поступаетна третий вход пятого коммутатора(коммутатора выходной частоты) 16, напервый вход которого поступает из блока 2 управления низкая частота, соответствующая оборотам шпинделя, на которых можно производить переключениемеханической коробки скоростей шпинделя по сигналам из блока 2 управления, поступающим на второй вход пятого коммутатора 16. С выхода последнего частота поступает чеоез первый коммутатор (направления вращения) 5 навыход.При работе устройства во втором режиме, т. е. при задании в программескорости резания (С 96), в первый ре"гистр 9 вводится число, соответствующее метрам в минуту,В этом режиме устройство работаетв соответствии с формулойиККгде и - число оборотов шпинделя в минуту;тактовая частота, на которойработает накапливающий сумматор;К - коэффициент деления накапливающего сумматора;К - радиус резания, мм,Информация о радиусе, т. е. о координате Х, поступает из интерполятора 3 в счетчик 20 импульсов через реверсивный делитель 18, второй коммутатор (коммутатор знака) 19 и блок 15синхронизации.Реверсивный делитель 18 пересчитывает импульсы по координате Х до од 7 9764ного миллиметра. Например, если ценаимпульса равна 1 мкм, то коэффициентделения реверсивного делителя 18 должен быть 1000, Для работы в обе стороны от оси вращения шпинделя второйкоммутатор 19, при наличии сигнала издешифратора 21 нуля, коммутирует выходные сигналы таким образом, что всчетчике 20 всегда имеется прямой кодчисла миллиметров радиуса, 1 ОНа второй (вычитающий) вход счетчика 14 поступает частота с выходапервого элемента И 13. Импульсы с выхода счетчика 14 поступают на выход уст. ройства так же, как и в первом режиме 15а также через ограничитель 17 частотыпоступают на третий вход счетчика 14для параллельной записи числа с выхода счетчика 20. Одновременно выходнойсигнал ограничителя 17 поступает на 20второй блок 15 синхронизации, необходимого для задержки импульсов на входреверсивного счетчика 20 на время записи числа из счетчика 20 во второйсчетчик 14. Таким образом, частота ; 25выхода первого элемента И 13 оказывается поделенной на величину радиусав миллиметрах. Тактовую частоту суммирования легко определить из вышеупомянутой формулы т = и КК, Например 5 оесли задана скорость резания 200 метров в минуту, а радиус резания 159,2 ммто обороты шпинделя должны бытьч,и = , где Ч - заданная скорость0Реърезания, а 1, - длина окружности, т. е,.О Ом /мини =- = 200 оборотов в минуту.1 мКоэффициент деления накапливающегосумматора К определяется отношениемего объема к заданному числу, так как4.09 бК == 20,48. Подставляя данные2.00в формулу, получимГ = 200.20,48,159,2 = 652 кГц.Эта частота (652 кГц) всегда постоянная для условия, что выходная частота устройства равна оборотам шпинделя, т, е. 1000 Гц - 1000 об/мин,2000 Гц - 2000 об/мин и т. д,Ограничитель 17 частоты необходимдля ограничения частоты до заданногоуровня при работе устройства в режиме поддержания скорости резания, таккак при уменьшении радиуса резания донуля частота с выхода счетчика 14 рав 55на его входной частоте. Частота ограничения поступает из блока 2 управления на первый вход ограничителя 17. 28 8В блоке 2 управления используютсягенератор 22 с частотой 1304 кГц, первый делитель 23 частоты на два для получения частоты 652 кГц, второй делитель 24 частоты на сто шестьдесят тридля получения частоты 8 кГц, третийделитель 25 частоты на два для получения частоты 4 кГц и четвертый делитель 26 частоты на и для получениянизкой частоты (100-400 Гц), необходимой для проворота коробки скоростейстанка при переключении механическойпередачи. Первый триггер 27 управляеткоммутатором 16, по входу 2 второгоэлемента И 28 производится пуск интерполятора 3, если отсутствует переключение или пришло окончание переключения коробки скоростей, При наличии впрограмме команды на переключение коробки скоростей первый триггер 27 попервому входу устанавливается в положение, соответствующее низкой частотена выходе устройства. Второй элементИ 28 закрыт по первому входу сигналомс одного из выходов первого триггера27, После окончания переключения коробки скоростей первый триггер 27 переключается в противоположное состояние по второму входу сигналом окончания переключения,В ограничителе 17 частоты при появлении импульса на первом входе третьего элемента И 31 В 5-триггер 30 устанавливается в положение, при которомна его первом выходе присутствует положительный сигнал, а на втором выходе - отрицательный. Соответствующиесигналы будут на входахи К второго триггера 29. На счетный вход триггера 29 поступает частота 8 кГц.Первым счетным импульсом устанавливается положительный сигнал на первом выходе второго триггера 29, а навтором выходе - отрицательный, который переключает В 5-триггер 30 в противоположное состояние и запрещаетпрохождение внешних сигналов черезтретий элемент И 31. Вторым счетнымсигналом второй триггер 29 переключается в исходное состояние.Частота выходных сигналов второготриггера 29 не может быть выше 4 кГц,т. е. половины частоты входных счетных сигналов, даже если на входе третьего элемента И 31 будет постоянныйпотенциал.Блок 15 синхронизации необходимдля правильной записи кода радиуса изреверсивного счетчика 20 в счетчик 14.976428 Формула изобретения 45 Выходные сигналы из второго коммутатора 19 поступают на соответствующий вход ",Плюс" или "Минус" блока 15 синхронизации, устанавливая третий триггер 32 в соответствующее положе ние, и через элемент ИЛИ 33 поступают на первые входы четвертого и пятого элементов И 34 и 35, а также на первый вход шестого элемента И 36.Выходной сигнал поступает с выхо да того элемента И 34 или И 35, второй вход которого открыт третьим триггером 32. При совпадении любого входного импульса "Плюс" или "Минус", с импульсом синхронизации от ограничителя 17 частоты, на втором входе шестого элемента И 36 четвертый триггер 37 переключается, и его выходной сигнал через элемент ИЛИ 33 подтверждает и удерживает один из элементов И 34 20 или И 35 в открытом состоянии, удлиняя по времени выходной импульс элементов И 34 или И 35 до окончания действия сигнала синхронизации с выхода ограничителя 17 частоты, Окончание сигнала синхронизации закрывает шестой элемент И 36 и переключает четвертый триггер 37 в исходное состояние. В реверсивном счетчике 20 счетный процесс осуществляется по заднему фронту 30 входных импульсов,Преимуществами предлагаемого устройства являются эксплуатационная простота и надежность, так как в нем отсутствуют аналоговые элементы и регу лировки, высокая точность поддержания скорости, которая может быть сделана любой, необходимой практически возможность работы в обе стороны от оси вращения шпинделя, сокращение за трат на регулировку и подстройку при наладке и эксплуатации. Устройство для программного управления, содержащее интерполятор, первый коммутатор, первый и второй элементы памяти, блок управления, блок ввода программы, соединенный первым и вторым выходами соответственно с входом первого элемента памяти и с первым входом интерполятора, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью по 55 вышения точности и надежности устройства, в него введены четыре коммутатора, три регистра, ограничитель частоты, комбинационный сумматор, счетчик импульсов, реверсивный счетчикимпульсов, дешифратор нуля блок синхронизации, первый элемент И и реверсивный делитель, соединенный первымвходом с первым выходом интерполятора и с первым входом второго коммутатора, вторым входом - с вторым выходом интерполятора и вторым входом вто"рого коммутатора, а выходом - с третьим входом второго коммутатора, подключенного четвертым входом к выходу дешифратора нуля, а выходом - к первымвходам блока синхронизации, связанного выходами с соответствующими входами реверсивного счетчика импульсов,подключенного выходом к входу дешифратора нуля и к первому входу счетчика импульсов, соединенного выходом спервым входом третьего коммутатора,связанного вторым входом с выходомпервого элемента памяти и с первымвходом четвертого коммутатора, подключенного .вторым и третьим входамисоответственно к первому и второмувыходам блока управления, соединенного третьим выходом с первым входомограничителя частоты, четвертым и пя"тым выходами соответственно - с первым и вторым входами пятого коммутатора, шестым выходом - с вторым входом интерполятора, а входом - с выходом блока ввода программы, подключенного третьим выходом к входу второгоэлемента памяти, а четвертым выходомчерез включенные последовательно первый и второй регистры - к первому входу комбинационного сумматора, соединенного вторым входом и первым выхо-дом соответственно с выходом и первым входом третьего регистра, а вторым выходом - с первым входом первогоэлемента И, связанного вторым входомс вторым входом третьего регистра ис выходом четвертого коммутатора, авыходом - с вторым входом счетчикаимпульсов и с третьим входом третьего коммутатора, подключенного выходом к второму входу ограничителя частоты, подключецного выходом к третьему входу счетчика импульсов, к входублока синхронизации и к третьему входу пятого коммутатора, связанного выходом с первым входом первого коммутатора, подключенного вторым входомк выходу второго элемента памяти.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1 Электроавтоматика станков. Системы числового управления и перспек 33 976 Й 28 12тивы их развития. Сборник. И. "Иаши- управления станками. Сборник. И пИаностроение", 1975, с. 151- 156 шиностроение" 1970, с. 85-86.2. Злектроавтоматика станков, способы подготовки программ и интерполя. "Синумерик" фирмы "Сименс", торы для контурных систем числовогоСборник. 1975, с. 15-3 (прототип),