Оперативная Система Управления (ОСУ) Российский патент 2019 года по МПК B23Q15/00 B23B25/06 

Изобретение относится к области станкостроения и может бать использовано как система управления металлообрабатывающим станком.

Известны системы числового программного управления (ЧПУ) таких производителей как Балт-Систем [bsystem.ru], Siemens серии sinumerik [sinumerik.ru], Fanuc [http://www.fanuc.eu/ru/ru/чпу]. Все эти системы аналогичны тем, что в единое целое объединены управляющий контроллер, дисплейный блок, пульт оператора и станочный пульт. В данном примере под управляющим контроллером подразумевается логический контроллер с необходимым программным обеспечением (ПО) для управления конкретным станком. Дисплейный блок визуально отражает переменные параметры ПО и режимы работы станка. Пульт оператора содержит клавиатуру необходимую для ввода рабочей программы и переменных параметров ПО контроллера. Станочный пульт содержит элементы управления станком. Недостатком таких систем ЧПУ является их размер, не позволяющий поместить ее в зоне традиционного размещения пульта оператора на простых универсальных станках. Как правило, система ЧПУ устанавливается таким образом, что оператор не может одновременно наблюдать рабочую зону станка и показания дисплейного блока системы ЧПУ. Существующая система ввода параметров в ЧПУ состоящая как минимум из нескольких десятков клавиш для управления и ввода необходимой информации должна быть «под рукой». А это обуславливает то, что дисплейный блок не может располагаться отдельно от пульта оператора и его нельзя расположить в наиболее удобной, для работы, зоне станка. Замена пульта оператора на «мышь» невозможна в силу технических причин и не применяется ни на одном станке с ЧПУ. Следует отметить, что некоторые системы ЧПУ допускают дополнительно подключение к своим портам устройств с интерфейсом USB но подключение к нему «мыши» не уменьшает размер ЧПУ и функционально не может заменить пульт оператора.

Известны станки такие как СА500Ф2 [Станкостроительный завод «Саста» www.sasta.cu] где в качестве дисплейного блока используются программируемая сенсорная панель оператора типа HMI [ttp://www.mirasu.ru/catalog/386/?yclid=1550596438229000220], позволяющая объединить дисплейный блок с устройством ввода информации (т.е. пультом оператора). Указанная система управления хотя и решает проблему снижения размеров ЧПУ, но порождает другие, такие как необходимость размещения дисплейного блока в зоне удобной для касания оператором. Одновременно снижается надежность работы системы, обусловленная использованием сенсорной панели, так как появляются ложные или непреднамеренные срабатывания.

Учитывая все выше изложенное можно сказать, что в настоящий момент не существует системы управления металлообрабатывающим станком аналогичной ЧПУ, с возможностью располагаться в зоне, наиболее удобной для работы оператора, например как устройство индикации. Такая система необходима для производства гаммы универсальных станков нового поколения с расширенными возможностями и значительным повышением производительности.

Предлагаемая Оперативная Система Управления (ОСУ) состоит из управляющего контроллера, расположенного в шкафу управления станка. Дисплейного блока (не обязательно сенсорного) находящегося в наиболее удобной для работы оператора зоне. И станочного пульта, на который дополнительно установлен штурвал управления, который позволяет вводить, всю необходимую для работы станка, информацию в управляющий контроллер. Размер станочного пульта, в этом случае, содержащего 5-10 кнопок и штурвал управления значительно уменьшается, а его установка становится возможной, в более оптимальном на станке месте. Штурвал управления представляет собой электромеханический маховик который при вращении оператором вырабатывает электрические сигналы говорящие о направлении вращения и о угле поворота. Эти сигналы подаются в управляющий контроллер, где оцифровываются и передаются в дисплейный блок. Дополнительно штурвал управления содержит несколько вспомогательных контактов, которые могут принимать значение: замкнут или разомкнут, по усмотрению оператора. Эти сигналы так же подаются в контроллер, оцифровываются и передаются в дисплейный блок. Таким образом в дисплейный блок поступает информация о направление вращения штурвала, о угле его поворота, и о состояние вспомогательных контактов. Средства ПО дисплейного блока позволяют создавать множество экранов, виртуально отражающих пульт управления станком, которые соответствуют режиму работы станка в настоящий момент. В прототипе оператор, касаясь виртуальных кнопок расположенных на экране дисплея, мог формировать команды и вносить изменения в параметры программы управления и режимы работы станка. В предлагаемом устройстве при вращении штурвала происходит поочередное выделение всех виртуальных кнопок расположенных на экране дисплея, а первым вспомогательным контактом производится действие аналогичное прикосновению пальцем к этому элементу. Второй вспомогательный контакт позволяет вернуться к предыдущему состоянию экрана. Таким образом, оператор может перемещаться по древовидной структуре ПО дисплейного блока без физического контакта с дисплеем, что позволит уменьшить размер дисплея, повысить надежность управления и разместить дисплей в наиболее удобном для оператора месте.

На рисунке приведена фотография токарного станка, с установленной на него ОСУ.

ОСУ содержит дисплейный блок 1, управляющий контроллер, расположенный в шкафу управления станка 2, станочный пульт 3 с установленным в него штурвалом управления 4.

В качестве штурвала могут быть использованы устройства выдающие аналоговый или дискретный сигнал при вращения центрального вала, такие как энкодер, сельсин, или простой переменный резистор. Это устройство помещается в корпус где дополнительно устанавливаются контакты, которые замыкаются при наклоне штурвала влево или вправо. Все сигналы со штурвала поступают на входы управляющего контроллера. Контроллер оцифровывает сигналы, так, например, если полному повороту штурвала на 360 градусов будет соответствовать число 20, то при повороте штурвала на 90 градусов будет выдано число 5. Полученное значение передается в программируемый дисплейный блок. В дисплейном блоке на каждом из экранов все виртуальные объекты (кнопки, переключатели, регуляторы и т.п.) имеют свой порядковый номер и какой из них в данный момент выбран то есть подключен к штурвалу определяется положением штурвала. Следует отметить, что выбранный объект выделяется на экране цветом или мигает. При желании оператор может воздействовать на выбранный объект, отклонив штурвал в сторону, что будет аналогично воздействию на виртуальный объект касанием пальца.

Установка предложенной ОСУ возможна на любой металлообрабатывающий станок, необходимо только адаптировать ПО управляющего контроллера и программируемого дисплея к конкретной модели станка. Для примера на Фиг. 1 приведена фотография универсального токарного станка, с установленной на нем оперативной системой управления. Не смотря на то, что установленная на станке ОСУ сделала его по своим возможностям аналогичным станку с ЧПУ она оставила его при этом в разряде универсальных, что позволяет работать на нем токарю как на универсальном станке, повысив при этом его производительность в несколько раз, за счет значительного расширения функциональных возможностей, не исключая работу в автоматическом режиме, как на станке с ЧПУ. Изготовление одной или не больших партий деталей на таком станке происходит быстрее, чем на станке с ЧПУ.

Изобретение относится к области станкостроения и может быть использовано в системах управления металлообрабатывающих станков. Система содержит последовательно связанные станочный пульт управления, управляющий контроллер и дисплейный блок, выполненный с возможностью отображения виртуальных элементов станочного пульта управления, в котором размещен поворотный механизм с датчиком угла поворота, выполненный с возможностью навигации по виртуальным элементам, отображаемым дисплейным блоком. При этом упомянутый поворотный механизм оснащен вспомогательными электромеханическими контактами, связанными с управляющим контроллером с возможностью осуществления выбора виртуальных элементов на экране дисплейного блока без прикосновения к нему. Использование изобретения позволяет повысить удобство работы оператора и производительность станка. 1 ил.

Оперативная система управления металлорежущим станком, содержащая последовательно связанные станочный пульт управления, управляющий контроллер и дисплейный блок, выполненный с возможностью отображения виртуальных элементов станочного пульта управления, в котором размещен поворотный механизм с датчиком угла поворота, выполненный с возможностью навигации по виртуальным элементам, отображаемым дисплейным блоком, отличающаяся тем, что упомянутый поворотный механизм оснащен вспомогательными электромеханическими контактами, связанными с управляющим контроллером с возможностью осуществления выбора виртуальных элементов на экране дисплейного блока без прикосновения к нему.