Устройство для управления разгоном и торможением исполнительного двигателя станка

(21 (22 (46 (72 рбенкоирев,еев ки про конту ммно го иностныхправество ССС 07, 1973ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПИЙ ОПИСАНИЕ К АВТОРСКОМУ СВ(56) 1. Способы подготоврамм и интерполяторы длясистем числового програления станками. М "Иашние", 1970, с. 47-52.2. Там же, с. 96.3. Авторское свидетелР 506001, кл. с 05 В 19/(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯРАЗГОНОМ И ТОРМОЖЕНИЕМ ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ СТАНКА, содержащееблок индикации, генераторы задащцейчастоты и частоты ускорения, первыйреверсивный счетчик, подключенныйсуммирующим и вычитающим входамик выходам первого и второго элементов И соответственно, а выходамисоответствукщих разрядов через преобразователь кода - к первым входамэлемента И-ИЛИ, вторые входы которого соединены с разрядными выходами счетчика, вход сброса которогоподключен к выходу сброса первогореверсивного счетчика, к входу предварительной установки устройства,и к В-входу первого ЮК-триггера,Б-вход которого соединен с первымуправляющим входом устройства, о тличающееся тем, что, сце.лью повышения точности Устройства,в него введены три двухпозиционныхпереключателя, генератор частотыкоррекции, формирователь одиночногоимпульса, второй реверсивный счетчик, четыре элемента ИЛИ, шестьэлементов И, второй и третий ЮК-триггеры, первый и второй элементы НЕ,первый и второй дешифраторы, блок совпадения, блок третьих элементов НЕ и многоканальный синхронизатор,входы которого соединены с выходами формирователя одиночного импульса и генераторов задающей частоты, частоты ускорения и частоты коррекции, первый и второй выходы - с подвижными контактами соответственно первого и второго двухпозиционных переключателей, третий выход - с первым входом третьего элемента И со счетным входом счетчика, а четвертый выход - с первыми входами четвертого, пятого и шестого элементов И, первые неподвижные контакты первого и второго двухпозиционных переключателей соединены с первыми входами первого элемента ИЛИ и седьмого элемента И, подключенного выходом к суммирующему входу вто- С рого реверсивного счетчика, вычитакщий вход которого соединен с выходом восьмого элемента И, подсоединенного первым входом к первому входу второго элемента ИЛИ и к вторым неподвижным контактам первого и второго двухпозиционных переключателей, второй вход восьмого элемента И подключен к первому входу второго элемента И и через второй элемент НЕ - к С-входу второго ЮК-триггера и выходу первого дешифратора, первые входы которого соединены с входами блока индикации .и с выходами соответствующих разрядов первого реверсивного счетчика и через второй дешифратор - с С-входом третьего ЮК-триггера, подключенного В-входом к входу управления записью второго реверсивного счетчика, к В-входу второго ЮК-триггера и к входу предварительной ус- тановки устройства, второй вход второго элемента И соединен с выходом второго элемента ИЛИ, подклю-,1062646 ченного вторым входом к выходу третьего элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом шестого элемента И, .связанного вторым входом с первым выходом ЮК-триггера, подключенного 8-входом к второму управляющему входу устройства, Я-вход второго ,7 К-триггера соединен с третьим управлякщим входом устройства, а прямой выход " с вторым входом четвертого элемента И, связанного выходом с вторым входом третьего элемента ИЛИ, первые информационные входы блока совпадения подключены к выходам соответствукцих разрядов второго реверсивного счетчика, вторые информационные входык выходам блока третьих элементов НЕ и к вторым входам первого и второго дешифраторов, выход блока совпа,дения соединен с С-входом первого ЮК-триггера, связанного прямым вы" ходом с вторым входом пятого элементаИ, выход которого подключен к Изобретение относится к автомати-. ке и вычислительной технике и может быть использовано в системах числового программного управления станками. 5Известно устройство для разгона и торможения, состоящее из последовательно соединенных задающего гене-; ратора, первого делителя частоты, реверсивного счетчика, элементов 10 НЕ, второго делителя частоты, второго задающего генератора, а также счетчика, задающего делителя и схемы сравнения старших разрядов, причем ее вход подключен к выходам ; 15 реверсивного счетчика, и задающего делителя, а выход связан с входом реверсивного счетчика, счетчика и второго делителя частоты 11 .Недостатками устройства являются его сложность, низкая точность, связанная с оценкой информации только в старших разрядах, значительные нелинейности, приводящие к "ползуч.Кам .При торможениир снижающим про 25 изводительность станка, отсутствие коррекций скоростей и режима аварийного торможения, Указанные недостатки резко сужают область возможного применения устройства, особенно во многокоординатных системах .числового программного управления.Известно также устройство для автоматического разгона и торможения двигателя станка с программным управлением, состоящее из последо тактовому входу блока. совпадения ивторому входу первого элемента ИЛИ,соединенного выходом с первым входомпервого элемента И, второй вход которого подключен к .второму входуседьмого элемента И и через первыйэлемент НЕ - к выходу старшего разряда первого. реверсивного счетчика,и к второму входу третьего элементаИ, соединенного выходом спервым вхот дом четвертого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу элемента И-ИЛИ, а выход - к выходу устройства, выходы формирователя одиночного импульса соединены с первым ивторым неподвижными контактамн, третьего двухпозиционного переключателя, подвижный контакт которого подключен к нулевой шине и механическисвязан с подвижным контактом первого двухпозиционного переключателя,авыходы блока третьих элементов ЙЕсоединены с выходами соответствующих разрядов первого реверсивного счетчика,вательно соединенных генератора тактовых импульсов, делителя частоты,счетчика-накопителя, управляемогосчетчика, реверсивного счетчика,блока вентилей Ц .Недостатками усгройства являются отсутствие в нем режима аварийного торможения, коррекции скорости подачи и работа с изменением ускорения., что также сужает областьприменения,Наиболее близким к изобретениюявляется устройство для разгона иторможения исполнительного двигателя станка, содержащее последователь.но соединенные суммирующий счетчик,блок управления, реверсивный счетчик и блок ключей, другие входы которого подключены к выходам связанных между собой генератора импульсов и двигателя частоты и последовательно соединенных генератора опорных импульсов и блока вычитания,вход которого подключен к выходуделителя частоты, а выход - к выходу суммирующего счетчика 3 .Недостатками известного устройства являются низкая точность. работы,связанная с наличием нелинейностей,и ограничение функциональных возможностей из-за отсутствия возможнос-ти обеспечения аварийного остановаи пуска, а также коррекции скоростиподачи.Целью изобретения является повышение точности устройства,счетчика, к,В-входу второго К-триггера и к входу предварительной установки устройства, второй вход второ-го элемента И соединен с выходом а- второго элемента ИЛИ, подключенного . 5 вторым входом к выходутретьего элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом шестого элемента И,связанного вторым входом с первым выходом третьего ЮК-триггера, подклю ченного я-входом к второму управляющему входу устройства, я-вход второго ЮК-триггера соединен с третьимуправляющим входом устройства, а прямой выход - с вторым входом четвертого элемента И, связанного выходом.с вторым входом третьего элементаИЛИ, первые информационные входыблока совпадения подключены к выходам соответствующих разрядов второ.го реверсивного счетчика,.вторыеинформационные входы - к выходамблока третьих элементов НЕ и к вторым входам первого и второго дешифраторов, выход блока совпадениясоединен с С-входом первого гК-триггера, связанного прямым выходом свторым входом пятого элемента И,выход которого подключен к тактовому входу блока совпадения и к второ-.му входу первого элемента ИЛИ, соеЗ 0 диненного выходом с первым входомпервого элемента И, второй вход Ко.торого подключен к второму входуседьмого элемента И и через первыйэлемент НЕ - к выходу старшего раз ряда первого реверсивного счетчикаи к второму входу третьего элементаИ, соединенногО выходом с первымвходом четвертого элемента ИЛИ, второй вход .которого. подключен к выхо 60 65 Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления разгоном и торможением испол,нительного двигателя станка, содержащее блок индикации, генераторы зад жщей частоты и частоты ускорения, первый реверсивный счетчик, подключенный суммирующим и .вычитающим входами к выходам первого и второго элементов И, соответственно, а выходами соответствующих разрядов через преобразователь кода - к первым входам. элемента И-ИЛИ, вторые .входы которого соединены с разрядными выходами счетчика, вход сброса которого подключен к входу сброса первого реверсивного счетчика, к . входу предварительной установки устройстваи к В-входу первого яК+триггера, Б-вход которого соединен с первым управляющим входом устройства, введены три двухпозиционных переключателя, генератор частотй коррекции, формирователь одиночного. импульса, второй реверсивный счетчик, четыре элемента ИЛИ, шесть элементов .И, второй и третий гк-триггеры, первый И вторОй элементы НЕ, первый и второйдешифраторы, блок совпадения, блок третьихэлементов НЕ и многоканальный синхронизатор, входы которого соединены с выходами Формирователя одиночного импульса и генераторов задающей частоты, частоты ускорения и частоты коррекции, первый и второй выходыс подвижными контактами соответственно первого и второго двухпозицион иых переключателей, третий выходе первым входом третьего элемента И и со счетным входом счетчика, а четвертый выход -. с первыми входами четвертого, пятого и шестого элементбв И, первые неподвижные контакты первого и второго двухпоэиционных переключателей соединены с первыми входами первого элемента ИЛИ и седьмого элемента И, подключенного выходом к суммирукщему входу второго реверсивного счетчика, вычитакщий вход которого соединен с выходом восьмого элемента И, подсоединенного первым входом к первому входу второго элемента ИЛИ и к вторим неподвижным контактам первого и второго двух- позиционных переключателей, второй вход восьмого элемента И подключен к первому входу второго элемента.И и через второй элемент НЕ - к С-входу второго ЮК-триггера и к выходу первого дешифратора, первые входы которого соединены с входами блока индикации и с выходами соответствующих разрядов первого реверсивного счетчика и через второй дешифраторс С-входом гретьего ЮК-триггера, подключенного В-входом к входу управления записью второго реверсивного ду элемента И-ИЛИ, а выход - к выходу устройства, выходы формирователя одиночного импульса соединены с первым и вторым неподвижными контактами третьего двухпозиционногопереключателя, подвижный контакт которого подключен к нулевой шине и механически связан с подвижным конрантом первого двухпозиционного переключателя, а входы блока треть-.их элементов ЙЕ соединены с входа ми соответствующих разрядов перво.го реверсивного счетчика.На фиг 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2,схема многоканального синхрониза:тора, на фиг. Э - схема элементовсинхронизации, на фиг. 4 - схема формирователя одиночного. импульса.Устройство (фиг. 1) содержит первый 1 и второй 2 двухпозиционные переключатели, формирователь 3 одиночного импульса, генераторы задающей частоты 4, частоты коррекции 5 и частоты ускорения 6, многоканальный синхронизатор 7, второй 8, .первый 9,и третий 10 ЮК-триггеры, Чет 1062646вертый 11, пятый 12 и шестой 13 элементы Й, третий 14, первый 15 и второй 16 элементы ЙЛИ, первый 17 и второй 18 реверсивные счетчики, блок 19 третьих элементов НЕ, первый элемент НЕ 20, блок 21 управления, блок 22 совпадения, блок 23 индикации (который может включать входной дешифратор), третий двух- позиционный переключатель 24, преобразователь 25 кода, элемент И-ИЛИ 10 26, счетчик 27, четвертый элемент ИЛЙ 28, первый 29 и второй 30 дешифраторы, третий 31, второй 32, первый 33, седьмой 34 и восьмой 35 элементы И и второй элемент НЕ 36. 15Синхронизатор 7 (Фиг, 21 содержит генератор 37.высокой частоты, коль,цевой сдвигающий регистр 38, элементы И 39-43 и узлы 44-47 синхро,низации, каждый из которых состо ит (Фиг. 3) из 3 -триггеров .48 и49, элемента 2 И-НЕ 50, элементов НЕ 51-,53 и элемента 2 ЙЕ-ИЛИ 54.Формирователь 3 (Фиг. 4) содер,жит элемент НЕ.55, 8 б -триггер 56; 25 интегрирующую цепочку, состоящую из резистора 57 и конденсатора 58, элемент 2 И-НЕ 59, элемент НЕ 60 и резистор 61.Устройство работает (Фиг. 1) сле" ,дующим образом.При включении питания или нажатии специальной кнопки вырабатывается сигнал на входе предварительной установки .ПУ) устройства, который33 сбрасывает в нольтриггеры 8-10 и счетчики 17 и 27 и, поступая на вход параллельной записи счетчика 18, записывает в него число "100", котороезапаяно" на его параллель О ных входах в виде уставки Это число указывает на то, что устройство формирует частоту, соответствующую 100 заданной скорости, т.е. после включения никаких коррекций нет, Импульсы формирователя 3, генераторов 4 задающей частоты 1 , 5 частоты коррекций 1 и б частоты ускорений 1 поступают на входы синхронизатора 7, в котором синхронизируют. ся разнесенными тактами высокой синхронизируницей частоты, поэтому импульсы выходных сигналов синхронизатораа 7, 1 и 1 разнесены между собой во времени и никогда не совпадают. Кроме того, на выход синхронизатора 7 выводится частота синх ронизации наес , которая используется для синхронизации внешних сигналов, а именно: "Пуск разгонаф, пТор" можение", ПАвррийное торможением, ЬО Поскольку после сигнала на выходе ПУ счетчик 17 находится на нуле, то к на выходе преобразователя 25 все нули и, следовательно, частота на выходе двоично-десятичного умножите ля, образованного счетчиком 27 и элементом И-ИЛИ 26, равна нулю. Равна нулю и частота на выходе элемента ИЛИ 28. Нулевой код счетчика:17 поступает на индикаторные лампы блока 23, Следовательно, нулевой выходной частоте соответствует нулевая индикация. По сигналу "Пуск разгона" триггер 9 устанавливается в единичное состояние, элемент И 12 открывается, и с его выхода импульсы частоты 1 через элемент ИЛИ 15 и.элемент И 33, открытый сигналом "200" с выхода элемента НЕ 20, поступают на суммирующий вход счетчика 17. Код в этом счетчике начинает возрастать, начиная от нуля, и воздействуя через преобразователь 25 на выходы элемента И-ИЛИ 26, вызывает на его выходе линейные увеличения частоты 8 ЫкЭта частота, пройдя через элемент ИЛИ 28, поступает уже в качестве выходной частотз 1 ы, на выход устройства.Так будет продолжаться до тех пор, пока код в счетчйке 17 не окажется равным коду в счетчике 18. Тогда блок 22, который стробируется с выхода элемента И 12, на одну группу входов которого воздействуют прямые выходы счетчика 18, а на вторую - проинвертированные блоком 19 выходы счетчика 17, вырабатывает си"нал "ровно", который поступает на синхровход триггера 9 и своим задним фронтом сбрасывает его в нулевое состояние. Поскольку в счетчик 18 первоначально был занесен . код "100"., то выходная частота устройства будет соответствовать номиналу частоте без коррекции , и на индикаторном табло блока 23 будет гореть число "100", т.е. 100. При приходе сигнала 1 Торможение" триггер 10 устанавливается в состояние единицы, в результате чего, открывается элемент И 13, и частотас его.выхода через элементы ИЛИ 14 и 16 и элемент И 32 начинает поступать на вычитающий вход счетчика 17. Код в счетчике 17 начинает плавно уменьшаться до. -.ех пор, пока дешифратор 30 (единицы) не выдает сигнал. Дешифратор 30 Формирует сигнал, когца код в счетчике 17 окажется равен "1" младшего разряда. Тогда триггер 10 сбрасывается в "0", на выходе устройства частота 1 зпринимает минимальное значение 1 я частота "ползучки" равная 1 з . :200), на блоке 23 горит код ф 001 п, По сигналу "Пуск разгона" цикл повторяется.Коррекция скорости подачи осуществляется следукщим образом.В режиме непрерывной коррекции используется переключатель 2. Пустьмя хотим увеличить скорость подачи.Тогда переводим переключатель 2 вположение "Бо".вше". При этом часто 1та коррекции 1 , пройдя через контакты переключателя 2 и элементИ 34, постуйит на суммирующий вход 5счетчика 18, а через элемент ИЛИ 15и элемент 33 поступит на суммирующий вход счетчика 17. В результатекоды в обоих счетчиках 17 и 18 начинают плавно и синхронно возрастать, 10вызывая синхронное н плавное возрастание частоты 18 ц на выходе элемента ИЛИ 28 Для уцобства контроля процесса коррекции с помощью индикатора блока 23 частоту коррекцииследует выбрать в пределах 1-10 Гц.Возрастание кодов в счетчиках17, и 18 продолжается до тех пор,пока переключатель 2 находится в положении "Больше", как только переключатель отпущен, возрастание кода и выходной частоты прекращается,В случае, если переключатель 2 держать в состоянии "Больше" слишкомдолго, возможно переполнение и сбросв ф 0" счетчиков 17 и 18, что немедленно приведет к скачкообразномуизменению частоты 1 цц от максимального значениг, равного 1 , до нуля,рто вызовет недопустимый рывок упэавлякщего воздействия на привод,потерю информации, что приведет кбраку детали или даже аварии стенка, Чтобы этого не случилось приняты следующие меры. По достижениикодом в счетчиках 17 и 18 значения 35ф 200" что соответствует появлениюф 1 ф во втором разряде третьей декады прямой выход этого разряда счет чика 17 открывает, элемент И 31,благодаря чему вся частота 1посту пает через элемент ИЛИ 28 на входустройства, а инверсный сигнал кода"200"., взятый с выхода элемента 20,примет нулевое значение и закроетэлементы И 33 и 34, запретив тем 45савам дальнейшее возрастание кодовв счетчиках 17 и 18.В случае, если желательно вводитькоррекцию скорости единичными ступеньками, равными 1, удобно пользоваться переключателями 1 и 24.Переключатель 24 служит для запускаФормирователя 3, причем он срабатывает при переводе переключателей1 и 24 как в положение "большеф, таки в положение "Меньше". Переключатель 1 служит для коммутации синхронизированных выходных сигналов с вы"хода синхронизатора 7 в канал фБольше" или "Меньше".60При необходимости откорректировать величину подачи в меньшую сторону переключатель 2 переводят в положение фМеньшеф. Тогда импульсы частотыначинают через элемент И 35 поступать на вычитающий вход счетчика 18 и одновременно через элемент ИЛИ 16 и элемент И 32 - на вычитающий вход счетчика 17. Коды в счетчиках 17 и 18 начинают синхронно уменьшаться, и одновременно уменьшается выходная частота 1 з,на выходе устройства.При отпускании переключателя 2 изменение выходной частоты прекращается. Недопустимой является ситуация, при которой значения кодов в счетчиках 17 и 18 перейдут через ноль, В этом случае в счетчиках 17 и 18 устанавливаются все единицы, в результате чего на выходе элемента ИЛИ 28 выходная частота 1 зд скачком возрастает от нуля до максимума, что приведет к потере информации следящим приводом, браку детали, а в худшем случае и к аварии станка. Чтобы этого не произошло, приняты специальные меры, исключащие возможность .перехода через ноль счетчиков 17 и 18. Это достигается тем, что как только код в счетчике 17 достигнет нулевого значения (ПОООф), на выходе дешифратора нуля) 29 появится сигнал, который, пройдя через элемент НЕ 36, закроет элементы И 32 и 35, исключив возникновение опасной ситуации. При этом выходная частота окажется равной нулю.Разгон и торможение при введенной коррекции работают полностью аналогично описанным режимам. Так как торьюжение ведется от кода, заданного в счетчике 17, до кода "001", а разгон - от кода ф 001" до кода, записанного в счетчике 18, то введение коррекции ни к каким изменениям в работе устройства не приводит.И, наконец, последним режиьюм является режим аварийного торьюжения, необходимзй для плавной остановки станка без потери информации. Единственной особенностью режима являет. ся то, что при аварийном торможении снижение частоты доводят не докода "001",что соответствует 1 зд=г 200, а до "000 ф, что соответствует полному отсутствию частоты на выходе.Разгон после аварийного торможения не имеет особенностей, Реализуется аварийное торможение следующим образом. Сигнал "Аварийное торможение" устанавливает в "1". триггер 8, который своим единичным выходом открывает элемент И 11, свыхода которого частота 1 через элементы ИЛИ 14 и 16 и элемент И 32 начинает поступать на вычитающий вход счетчика 17. Уменршение кода в счетчике 17 приводит к постепенному снижению частоты на выходе элемента ИЛИ 28 до нуля. При нуле-, вом состоянии счетчика 17 сигналомс выхода дешифратора нуля) 29триггер 8 сбрасывается в ноль, режим аварийного торможения заканчивается.Синхронизатор фиг. 2) работаетследующим образом.Импульсы с выхода генератора 37непрерывно едвигают в П 1 ф, записанную в один из разрядов регистра 38,и одновременно стробируют элементы39-49. В результате, на выходе этихэлементов присутствуют пять разнесенных во времени опорных частот;и 1 Частоты 11 14 записывают узлы 44-47, а частота с используется в качестве синхронизирующей частоты внешних сигналов устройства, и кроме того, в случае использования двухкратных узлов 44-47мэжет быть использована в качествевторого такта всеми схемами синхронизации,Поэтому эта цель показана пунктиром, так как при однократном варианте исполнении узлов синхрони, зации она не нужна. Сигналы .ОИ,и 1 у являются командными для соответствующих узлов 44-47 и появляются на их выходах разнесенными вовремени в виде ОИ, 1 ,иТакое жесткое разнесение сигналовво времени не только обеспечиваетнадежную работу всего устройствав описанных режимах, но и обеспечи"вает надежную и правильную работуустройства при положении двух .режимов, например разгона или торможения, на коррекцию в плюс или минус.Синхронизация фиг. 2) раротает следующим образом,Первоначально сигналом предварительной установки ПУ триггер 49,а триггер 48 через элементы 2 НЕИЛИ 54 и НЕ 52 устанавливаются вноль, Поэтому такты синхроииэирующей частоты через элемент 2 И-НЕ 50и элемент НЕ 51 на выход узла не1062646 Фиа 4Составитель Н. Белинковактор О. Юрковецкая ТехредК.Гериель КорректорМ, Иароюи Филиал ППП фПатентф, г. Ужгород, ул, Проектная,акаэ 10216/47 ВНИИПИ Государс по делам иэоб 113035, Москва, Е Тираж 874твенного комитетаретений и Ьткрытий35, Раушская наб. ПодписноеСССРдь 4/5