Формирователь управляющих сигналов для копировальных станков Советский патент 1984 года по МПК B23Q35/08 G05B19/04 

2.Формирователь по п. 1, о т ли.чающийся тем, что, с целью повышения надежности в работе,анализатор входных воздействий содержит в каждом канале последовательно соединенные пороговый элемент и элемент И-НЕ, выход которого соединен с вторым входом элемента И-НЕ другого канал а, входы пороговых элементов подключены к соответству ощим входам анализатора входных воздействий-..

3. Формирователь по п. 1, отличаю щ-ги и с я тем, что анализатор экстремальных значений содержит в каждом канале пороговый элемент, через одновибратор подключенный к выходу анализатора экстремальных значений, входы пороговых элементов соединены с соответствующими входами анализатора экстремальных значений . .

Изобретение относится к система автоматизации производственных про цессов и может быть использовано в системах управления технологичес кими процессами, управляемыми от .одного входного воздействия, напри мер, при кoпиpofeaнии замкнутого контура на станке с программным управлением., Известна двухканальная следящая система, содержащая измеритель рассогласования, датчик обратной, связи, сумматоры, пороговый элемент, датчик рассогласования, компенсирующий блок, формирователь скоростного корректирующего сигнала и запоминающий блок til. Однако в указанной следящей системе сигнал, пропорциональный заданной ошибке слежения, запоминается блоком памяти на все время слежения независимо от величины входного воздействия.Это сужает область применения системы, так ка в процессе слежения за входным воздействием возникает необходимос запоминать его изменения на неогра ниченное время, например при слежении за входным воздействием в процессе копирования, Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является запоминающее устройство, содержащее автогенератор, соединенный выходом с накопительным конденсатором, пороговым устройством и эмиттерным повторителем, соединенным с вторым входом порогового устройства и выходным конденсатором, напряжение на котором Определяет порог срабатывания порогового устрой ства, а оно, в свою очередь,- ограничивает амплитуду напряжения на накопительном конденсаторе. Поэтому при определенном соотношеНИИ напряжений на этих конденсаторах (почти равенстве / устройство находится в -равновесии и снимаемое с выходного конденсатора напряжение поступает на регулирующий элемент. Изменение напряжения на выходе производится путем уменьшения входного сопротивления по одному из двух управляющих входов Меньше или Больше порогового устройства. При уменьшении входного сопротивления по входу Меньше выходной конденсатор начинает разряжаться, а напряжение с|)абатывания порогового ус ройства-падать. При уменьшении входного сопротивления по входу Больше напряжение срабатывания порогового устройства возрастает в результате увеличения амплитуды напряжения автогенератора на накопительном конденсаторе и увеличении тока подэаряда выходного конденсатора через эмиттерный повторитель. Если оба управляющих входа порогового устройства будут иметь высокое входное сопротивление, изменение напряжения на выходном конденсаторе , прекращается и запоминающее устройство будет поддерживать его неизменным 2. Недостаток известного устройства обусловлен узкой областью применения, (осуществляется только запоминание положения регулятора ). Цель изобретения - расширение области применения формирователя путем запоминания на неограниченное время параметра регулирования объектом в области, ограниченной заданным режимом, и автоматического переключения режима работы объекта управления при выходе параметра регулирования за область ограничения. Поставленная цель достигается тем, что в формирователь управляющих сигналов для копировальных станков. Содержащий автогенератор напряжения, первый выход которого через эмиттерный повторитель соединен с первым вьшодом первого накопительного конденсатора; подключенным к выходу nopijroBofo элемента, второй выход - с первым выводом второго накопительного конденсатора, подключенным к первому входу порогового элемента, вторые . 5 выводы первого и второго накопительных конденсаторюв соединены с нулевой шиной, введены анализатор входных воздействий, первый ключ и последовательно соединенные за- 10 датчик эталонных напряжений, анализатор экстремальных значений, второй ключ, реверсивный счетчик и дешифратор, первый выход которого соединен с управляющими входами 5 первого и второго ключей, а второй, выход -/с выходом формирователя, второй выход задатчика эталонных напряжений, соединен с входом анализатора входных воздействий, выходы 2п которого через первый ключ соединены с вторыми входами порогового элемента,

С целью повышения надежности формирователя в работе анализатор jc входных воздействий содержит в каждом канале последовательно соединенные пороговый элемент и элемент И-НЕ, выход которого соединен с вторым входом элемента И-НЕ другого канала, входы пороговых эле- ментов подключены к соответствующим входам анализатора входных воздействий.

Кроме того, анализатор экстремальных значений содержит в каждом 35 канале пороговый элемент, через од- новибратор подключенный к выходу анализатора экстремальных значений, входы -пороговых элементов соединены с соответствующими входами анали- 40 затора экстремальных значений.

На фиг. 1 изображена структурная схема формирователя управлякнцйх сигналов для копировальных станкову на фиг. 2 - структурная схема следя- 45 ей системы управления станком с программным управлением, работаюим в режиме копирования с подклю- -, ченным к ней формирователем управяющих сигналов; на фиг. 3 - схема CQ Ьбхода контура детали;.на фиг. 4 схема анализатора входных воздействий; на фиг. 5 - схема анализатора

экст ремальных значений.

. -. . . , . - .

Формироддтель содержит анализатор 55 i входных воздействий, первый ключ 2, запоминающий блок 3, содержащий автогенетатор 4, второй накопительный конденсатор 5, пороговый элемент 6, эмиттерный повторитель 7 и первый Q накопительный конденсатор 8, анализатор 9 экстремальных значений, второй ключ 10, реверсивный счетчик 11, дешифратор 12 и задатчик 13 этгшонных напряжений.-Формирователь подключен (фиг. 2j к системе управления станком с программным управлением 14, содержащей блок 15 задания скорости, электронный коммутатор 16, блок 17 импульснфазовых преобразователей, блок 18 тиристорных преобразователей, приводы 19 подач станка и копировальный прибор 20.

Анализатор 1 входных воздействия (фиг. 4 / содержит пороговые эл;ёмент 21 и 22, выполненные, например, по схеме триггера йЫитта, и элементы И-НЕ 23 И. 24.

Анализатор 9 экстремальных значений (фиг, 5) содержит пороговые элементы 25 и 26 и одновибраторы 27 и 28.

На фиг. 1, 2, 4 и 5 обозначены напряжение U входного воздействия jпостоянного тока, напряжения ,Ug g 14 Д4 постоянного тока от задатчика, определяющие точность слежения за входным воздействием, напряжения Ц max -эпчп: постоянного тока от задатчика, ограничивающие область экстремальных значений контролируемого параметра, напряжение 1/ц постоянного тока на запоминающего устройства, сигнал N на переключение режима работы формирователя и объекта.управления, которым, например, может служить станок с программным управлением 14, работающим в режиме копирования и содержащим блок 15 задания скорости электронный коммутатор 16, блок 17 импульсно-фазовых преобразователей, блок 18 тиристорных преобразователей, приводы 19 подач и копировальный прибор 20.

Принцип работы формирователя управляющих сигналов при использовании его в следящей системе управления станком с программным управлением, работающим в режиме копирования.

В процессе .копирования изменение наклона поверхности копира контролируется электроразрядным датчиком копировального прибора 20, выходное напряжение которого, пропорциональное величине электроразрядного промежутка между датчиком и копиром, поступает в анализатор 1 где сравнивается по величине на пороговых элементах 21 и 22 (фиг.4) с заданным по точности копирования йS напряжения Ug д, и Ug g . По результатам сравнения указанных напряжений На выходе анализатора 1 вырабатывается сигнал Больше или Меньше в виде низкого выходного сопротивления по соответствующему входу Б или М запоминактего блока 3, в результате чего изменяется величина выходного напряжения U ,

являющегося функцией искомого угла. копирования (ij .

При копировании поверхности с постёййным углом копированияЬх (позиция а на фиг.З ) все узлы форйй|;бв атбЯЯ управлякяцих сигналов находятся в устойчивом состоянии,

при этом ошибка слежения €доп напряжение Up..tK.U g , на выходах Б., и М анализатора 1 высокий потенциал, соответствующий высокому выходному сопротивлению, напряжение ufi пропорционально величине угла oL и находится в пределах иэт,, выходах + и - анализатора 9 счетные импульсы отсутствуют а -состояние реверсивного счетчика 11 и дешифратора 12 соответствуют режиму работы следящей системы в четвертом квадранте плоскости XY. Напряжение U воздействует на вход аналого-цифрового преобразователя блока 15 задания скорости, на выходе которого частота F,к импульсов унитарного кода по координатам X, Y пропорциональна текущему .углу копирования ot, . Импульсы унитарного кода, проходя через коммутатор 16, поступают на вычитающие входы импульснофазовых преобразователей блока 17 кординат X, У,,величина и направлени фазового сдвига которых определяют скорость и направление перемещения приводов 19 подач станка, управляемых через блок 18 тиристорных преобразователей.

В позиции 01 крутиз 1а поверхност имеет экстремальную точку, в которой направление перемещения по координате S изменяется на положительное, соответствующее работе в третьем квадранте плоскости XY. Уменьшение обц при обкатке угла вызывает увеличение ошибки вследствие запаздывания- следящей системы. Расстояние между датчиком копировального прибора 20 и -копиром увеличивается пропорционально ему увеличивается напряжение , и при U Ug g срабатывает пороговый элемент 21, который высоким потенциалом на выходе переводит выход элемента И-НЕ 23 в нулевое состояние. Обусловленное этим низкое сопротивление по входу Б запоминающего блока 3 включает через размыкающие контакты ключа 2 пороговый элемент 6, который повышает напряжение порога срабатывания путем увеличения амплитуды напряжения автогенератора 4 на накопительном конденсаторе 5. В результате увеличивается ток подзарядки накопительного конденсатора 8 «ерез эмиттерный повторитель 7, повышается напряжение УН . Изменение напряжения UK воздействует через блок 15 задания скорости и коммутатор 16 на входы блока 17 импульснофазовых преобразователей, у которых величина угла фазового сдвига по координате .Х увеличивается, а по координатеУуменьшается. Пропорционально фазовому сдвигу изменяются скоростиприводов 19 подач станка. Увеличение скорости по X и уменьшение по Y изменяет направление вектора результирующей скорости в сторону уменьшения расстояния между датчиком копировального прибора 20 копиром. Ошибка слежения уменьшается, уменьшается напряжение 0 , которое npnU..(Lgприводит к выключению порогового элемента 21, низкий выходной потенциал которого переводит выход элемента И-НЕ 23 в единичное состояние. Его высокое выходное сопротивление выключает пороговый элемент б, который запоминает уровень выходного напряжения и на конденсаторе 8 как уровен его порогового напряжения. Аналогичная картина происходит до тех пор, пока датчик копировального прибора 20 не выйдет в экстремальную точку Ъ , в которой скорость по координате Y станет равной нулю а напряжение U близким к напряжению Uj |j,j,,y. Дальнейшее перемещение на экстремальную точку увеличивает расстояние между датчиком копировального П5)ибора 20 и копиром так.как наклон поверхности копира изменяется в обратную сторону. Напряжение Ujv увеличивается и при и : Up g срабатывает пороговый элемент 21, который приводит к понижению сопротивления по входу Б запоминающего блока 3. Пороговый элемент 6 срабатывает по входу 5 и увеличивает напряжение к , которое приводит к срабатыванию порого го элемента 25, выходной потенциал которого передним фронтом запускает одновибратар 27. Сформированный им импульс поступает через размыкаквдие контакты ключа 10 на Вычитающий счетный вход счетчика 11, состояние которого уменьшается на единицу, и на выходе дешифратора 12 формируется команда N коммутатору 16 на переключение входа импульсно-фазового преобразователя блока 17 по координате Y с вычитакмдегб на суммирующий. Направление фазового сдвигастановится положительным, и перемещение по координате происходит в положительном направлении -fY . Одновременно дешифратор 12 формирует команду на включение ключей 2 и 10. Ключ 2 через замыкающие контакты подключает выход Б анализатора 1 к входу М порогового элемента 6 и выход М к вхду Б . Ключ 10 через размыкающие контакты подключает выход - анализатора 9 к входу + счетчика11 а выход + к входу -. Низкое сопротивление по входу /И порогового устройства 6 уменьшает напряжение UK , которое при U(Jj| выключает пороговый элемент 25 и уменьшает величину фазового сдвига а следовательно, и скорость по координате X и увеличивает по координате Y . Расстояние между датчиком копировального прибора 20 и копиром уменьшается,.уменьшается напряжение U , и при выключается пороговый элемент 21, который низким потенциалом на выходе , переводит выход элемента И-НЕ 23 в единичное состояние. Высокое сопротивление по входу Л выключает пороговый элемент 6, которое запоминает напряжение U .как функцию текущего угла df( и сохраняет его неизменным до изменения наклона копируемой поверхности.

В позиции С поверхность копира имеет экстремальную точку, копирование из которой производится в четвертом квадранте плоскости XY . В экстремальной точке скорость по координате Y равна нулю, а напряжение и близко к УЗ . Дальнейшее перемещение за экстремальную точку уменьшает расстояние между датчиком копировального прибора 20 и копиром. Напряжение сГ уменьшается, и ерабатывает пороговый элемент 22, который переводит выход элемента И-НЕ 24 в нулевое состояние. Низкое сопротивление по входу Б включает пороговый элемент 6, в результате чего напряжение Uj. увеличивается и прии,и .срабатывает пороговый элемент 25, который запускает одновибратор 27. Сформированный импульс проходя через замыкающие контакты ключа 10, поступает на суммирующий вход счетчика 11. Состояние счетчика 11 увеличивается на единицу, и на выходе дешифратора 12 формируется команда N коммутатору 16 на переключение направления сдвига фазы по координате Y . Направление перемещения по координате Y производится в сторону-Y . Одновременно дешифратор 12 формирует команду на

выключение ключей 2 и 10 и выходы анализаторов 1 и 9 подключаются к соответствующим входам блока 3 и счетчика 11. Низкое сопротивление по входу М порогового элемента 6 5 уменьшает напряжение U , которое npHUj Uj.j,c«x выключает пороговый элемент 25 и уменьшает фазовый сдвиг а соответственно, и скорость подачи по координате X и увеличивает по

0 координате Y . Расстояние между датчиком копировального прибора 20 и копиром увеличивается, напряжение иJ. увеличивается, и П1 Uj)i.it пороговый элемент 22 выключается, пере5 водя выход элемента И-НЕ 24 в единичное состояние. Высокое сопротивление по входу М выключает пороговый элемент 6, которое запоминает величину напряжения ц как функцию

Q текущего угла копирования оС, до

следующего изменения наклона поверхности.

Для повышения надежности работы устройства выход элемента И-НЕ 23

подключен к первому входу элемента И-НЕ 24, выход которого соединен с вторым входом элемента И-НЕ 23. Это позволяет исключить одновременное включение управляющих входов Б и W

порогового, элемента 6.

Предлагаемое устройство позволяет осуществлять управление процессом копирования замкнутых контуров с заданной точностью от одного входного воздействия путем запоминания на неограниченное время найденного текущего угла копирования и автоматически переключать режим работы станка при выходе контролируемого

параметра за заданную область ограничения. Это расширяет область применения формирователя, а именно позволяет упростить копировальную систему, что дает повышение надежности

системы в работе и увеличение точности копирования, влияющих на качество изготовления деталей.

Использование предлагаемого устройства позволяет изготавливать детали с шаблона, эталона, макета до получения программы. В результате сокращаются простои станка и увеличивается коэффициент его загрузки.

хЧ/