Устройство для вычерчивания циклоидных кривых Советский патент 1984 года по МПК B43L11/00 

Изобретение относится к устройствам для вычерчивания циклоидных кривых и может быть использовано нри разметке деталс. Известно устройство для вычерчивания циклоидных кривых, содержаи1ее пи1иуи;ий узел, закрепленный на 1птан1-е, кинематически соединенной через вал с уз;1ом i)nвода И1танги I . Недостатком известного устройства является невысокая ироизводительность. Цель изобретения иовышение ироизводите;1ьности. Поставленная цель дости1ается тем, что устройство для вычерчивания циклоидных кривых, содержащее пишущий узел, закреиленный на 1итанге, кинематически соединенной через вал с узлом привода игганги, имеет до 1о;1ните.1ьный 11ИИ1у1Ций узел, токост емники, датчики иоложения И1танг luiHiyHuix узлов, датчики скорости вращения вала, конечные выключатели и блок управления, при этом токосъемники установлены на соответствующих валах пишущих узлов и иодключены к нервым входам блока унравления, датчики иоложения штанг и скорости вращения ва;1а и конечные выключатели укреплены на противоположных сторонах штанг и э;1ектрически соедииены с 1ггорыми входами блока управления, третий вход коTopoio подключен к входу донолннтелыкмо нии1у1цего узла. Блок уирав.тення имеет генератор тактовых имну.чьсов, стабилизатор скорости в)ащепия, элементы И, узел триптра, узе.1 нреобразования частоты, узе,т усилителе MOHIностн, узел преобразования логических уровней, узел аналог()-имнульсных преобразований и узел управления кодов1)|ми поеледовате,м,, ,тями, ripn этом В1згход генерато 1а тактовых нмпу;1ьсов соединен с нервым вxoд(JM нервого элемента И, второй вход которого подключс . к выходу второго элемента И, соединенного нервьгм входом с вьгходом уз,1а трипера, второй вход втор01Ч) э.чемента И связап с управляк)П1нм 1М)1Ходо уз,та преобразования логических ypoBHcii, выход нервого элемента И соединен с входами стабилизатора скорости вращения и узла преобразования частоты, выход которого подклю:сн к первому входу узла усилителей MOHInov., вторые входы которого связа1П)1 с информационными выходами узла нреоб)азования логических уровней, вхо;1ы которого через узел управления кодовыми последовательщ)стями соединены с выходами уз/ia аналого-имнульсных нреобразований, нодключепного унравляюн1им выходом к унра15ляк)щему входу узла преобразовапия ч;1стоты, причем выходы уз;1а усилите.юй мощности связаны с входами узла апало1о-имнульс1п 1х преобразований и входами соответствующих токосъемпиков, датчиков положения штат- н скорости врап1еппя 1)::ла и коиечных В1)1ключателей, иричем з)1Х()д стаби,1изатора скорости врап1,ения нодк,1ючен к входу привода до11олпите;11)иого 1пипущего узла. На (})иг. 1 приведена припцппиальная схема устро 1ства; па фиг. 2 двухзвеньевой маннпу,1ятор; на . 3 таб.1ипа котов п и е . Уст|)ойсп1ю содержит стаканы, 1 и 2, в котор1)Г па подн1И 1никах 3 и 4 установлены валь 5 и 6 с токосъемниками 7 и 8. Валы 5 и 6 связаны с ириводами 9 и 10 и ко)пусами 11 и 12, в которых с возможностью не)емеи.1еиия в продольном направлении проходят штапги 13 и 14, приводимые в движение электродвигателями 15 и 16 приводов. При это.м привод 9 нервого звена установ,те11 па основании 17 вместе ео стаканом 1, на конце штанги нервого звепа 13 -- стакап 2 с приводом 10, на Koime штанги втоpoio звепа 14 нпц1ущий узе;| 18, на корпусах 11 и 12 установлеиы и закреилены датчики иеремещения 19 на корпусе 11, 20 - на корпусе 12, скоростн вращения 21 на корнусе 12, и конечные выключатели 22, 23 и 24, 25, соответственно. Датчик перемещения 19 и конечные выключатели 22 и 23 соедиияются через токосъемник 7, а датчик иеремещения 20, датчик скорости вращения 21 и конечные выключатели 24 и 25 че)ез токост)емники 8 и 7 с выходами усилителя-ограничителя 26, входами триисра 27 с выходами усилителей-ограничителей 28, 29 и входами 30. Э;1ектродви1-атель 16 через токост емпик 8, электродвигатель 15 через токосьемиик 7 и привод 9 соедипяются с вьгчодами силителей мощности, с )еве)сом 31, 32 и 33 и импульсным стабилизаторо.м CKopociTi врап1,ения 34 соответственно. Выходы триггеров 27 н 30 и входы уси;пггелей-о1рапичителей 26, 28 и 29 соедипяются с входами реверса усилителей мощпости iil и 33 со(ггветственно, прямые входы которьгх соединены с инверсными выхода.ми триггеров 35 и 36, с одними из входов элементов И 37-- 40 п управляющим входом 1ниротно-импульспого модулятора 41. Вход усилите;1я мониюсти с реверсом 32 сосднпен с выходом Н1иротно-имнульспого модулятора 41, а входы реверса - с тумблером 42. Ил1иу,1ьспый стабилизатор скорости фаП1,ения 34 но входу соединяется с выходом элемеита И 43 и со счетным входом цифрового управляемого делителя частоты 44, выход кото)О1Ч) постуиает па вход широтноимнульеиого м(х1у,1ятора 41, а его адреспые входы соединяются с выходами постоянного запомпна1още1о уз.ла 45. .Адресные входы постоянного запоминаюн1его узла 45 соединяются с вьгходами первого регистра 46. Вьгходы э,лементов 37 --40 соединяются с прямыми и обратными счетными входами двоичпьгх счетчиков тактов 47 и 48 соответственно, выходы KOTopiiix соединяются с входами дснп1фраторов 49 н 50 соответственно. Выходы .че1нис)ратора 40 и 50 соединяются с вхол.амп коммутатооов 1 11лт1нлексоров 51 и 52, а их адресные входы - с вторым регистром 53. Выходы мультиплексоров 51 и 52 соединяются с входами триггеров 36 и 35 соответственно, единичные выходы которых поступают на входы элемента И 54. Выход элемента 54 соединяется с одним из входов элемента И 55, другой вход этого элемента - с единичным выходом триггера 56, входы которого соединены с клавишей «ПУСК /«СТОП 57. Выход элемента 55 соединен с одним из входов элемента 43, другой его вход - с выходом генератора тактовых импульсов 58. Узел триггера имеет триггер 56 и клавишу б «ПУСК /«СТОП. Узел преобразования частоты содержит широтно-импульсный модулятор 41, делитель 44 частоты, постоянный запоминаюш:ий узел 45 и регистр 46. Узел усилителей мош.ности состоит из усилителей 31, 32 и 33 мощности. Узел преобразования логических уровней содержит триггеры 35 и 36 и элемент И 54. Узел аналого-импульсных преобразований имеет усилители-ограничители 26, 28 и 29, триггеры 27 и 30 и элементы И 37-40. Узел управления кодовыми последовательностями содержит счетчики 47 и 48, дешифраторы 49 и 50, мультиплексоры 51 и 52 и регистр 53. Дополнительный пишущий узел включает в себя стакан 1, подщипники 3 и 4, вал 5, электродвигатель 15. При этом токосъемники установлены на соответствующих валах пишущих узлов и подключены к первым входам блока управления. Датчики положения штанг и скорости вращения вала и конечные выключатели укреплены на противоположных сторонах щтанг и электрически соединены с вторыми входами блока управления, третий вход которого подключен к входу дополнительного пишущего узла. Выход генератора 58 тактовых импульсов соединен с первым входом элемента И 43, второй вход которого подключен к выходу элемента И, соединенного первым входом с выходом узла триггера, второй вход элемента И 55 связан с управляющим выходом узла преобразования логических уровней, выход элемента И 43 соединен с входами стабилизатора 34 скорости вращения и узла преобразования частоты, выход которого подключен к первому входу узла усилителей мощности, вторые входы которого связаны с информационными выходами узла преобразования логических уровней, входы которого через узел управления кодовыми последовательностями соединены с выходами узла аналого-импульсных преобразований, подключенного управляющим выходом узла аналого-импульсных преобразований, подключенного управляющим выходом к управляющему входу узла преобразования частоты, причем выходы узла усилителей мощности связаны с входами узла аналого-импульсных преобразований и в.чодами соответствующих токосъемников 7 и 8, датчиков положения штанг и скорости вращения вала и конечных выключателей, причем выход стабилизатора 34 скорости вращения подключен к входу привода дополнительного пишущего узла. Уравнение движения манипулятора может быть задано в параметрической форме toir, + cob(n-jWAwe у ьЬу, .«.«.in vn-o Y, J Yi/tt где -отношение длин плеч; п - отношение скоростей; длины звеньев; ю,иОд -угловые скорости звеньев. Согласно фиг. 2 у - tt)tt - угол поворота шарнира А, - fto «)2, - угол поворота шарнира В, wi и овг - угловые скорости шарниров, U и Ij - размеры плеч манипулятора. Для g const и фиксированного значения п можно получить траекторию движения точек С, которая имеет циклоидальный характер. При п 0 имеем эпициклоиды, а при п О - гипоциклоиды. Изменяя число п и ё в фиксированном диапазоне можно получить семейство траекторий, которые являются стационарными, так как воспроизведение их осуществляется при постоянных угловых скоростях. Вид кривых представлен в таблице кодов п и f на фиг. 3. После включения устройство работает следующим образом. Оператор набирает код п и 6 в регистры 46 и 53. Высокий логический уровень с выходом регистров 46 и 53 поступает на адресные входы постоянного запоминающего узла 45 и мультиплексоров 51 и 52. По коду п выбирается адрес ячейки со значением из постоянного запоминающего узла 45 и на соответствующем адресном входе цифрового управляемого делителя 44 частоты появляется разрешение в виде высокого логического уровня. По коду п мультиплексоры 51 и 52 выбирают канал и подключат его к выходу мультиплексора. Так как первоначально на выходах дешифраторов 49 и 50 выставлены низкие логические уровни, кроме «О выходов, то на выходах мультиплексоров 51 и 52 устанавливается высокий логический уровень, который по одному из входов триггеров 36 и 35 устанавливает на инверсных выходах высокие логические уровни, являющиеся разрещением д,яя усилителей мощности с реверсом 33 и 31. На их выходах появляются напряжения, которые через токосъемники 7 и 8 подводятся к электродвигателям 15 и 16. Электродвигатели начинают вращаться и приводят в движение штанги 13 и 14. Зубцы щтанг проходят возле датчиков перемещения 19 и 20 и в них наводятся ЭДС, которые через токосъемники 7 и 8 поступают на входы усилителей-ограничителей 26 и 28. Здесь они преобразуются в прямоугольные импульсы положительной полярности, котоpi)ie nocTyiiiiioT па входы элементов 37- 40. Уровни разренюния прохождения импудьсов на выходах этих эдементсл цостунают с выходом трштеров 27 и 30, которые устанав;и1ваются но соответствующим входам в зависимостн от состояния контактов конечных выкдючатедс 22 25, Конечи1 1е выключатели в свою оче)едь замыкаются в зависимости от нол() нггаиг 13 и 15. Первоначально зам1 1ка1отся контакты 22 и 24, т. е. штанги 13 и 14 нолностью выдвинуты н ноэтому иизк1и1 ,101Ч1ческнй уровень че1)ез токост ем1Н1КИ 7 и 8 устанав.тнвает триггеры 27 и 30 в е;ими1чн(к состояние. Высокий .1О1Ч1чеекий уровень нояв.ляется на входах элементов 37 и 39, что в1)131 И5ает ноявление на их входе имну;1 лч)в, которые иоетуиают на нрямые счетные входа счетчиков 47 и 48. Счетчнки начинают считать ко;1ичество имну:1ьсов, что вызывает изменение состояния на их выходах, т. е. изменение кода. Этот меняющийся код ноетупает на входы ден ифра1Ч)р(;в 49 и 50 и но ne.xiy н 1бирается соответствующий данному коду выход. При совнадеиин кодов иа выходах счетчиков 47 и 48 С кодами на адрееных входах мультинлекеоров 51 и 52 на выходах последних пояшшются низкие логические уровни, которые изменят состояние триггеров 36 и 35. Они снимают разрен1еиие с усилителей мощности с 1)оверсом 33 и 31 и электродвигатели 15 и 16 11|)иводо1} останав.тиваются. Прямые выходы трип-еров 36 и 35 иосле уста 1овки зачаниого значения t дают разрешение в виде Bi icoKoro .логического уровня с выхода элемента И 55. Это разре1неиие клананируетея уровнем триггера иуска 56. который устанавливается в единичное состояние нри нажатии к,1авии1и «ПУСЛх ;«(УГСЗ 57. С выхода э.1е.ме1гга 55 иосту 1ает ра.зрешеиие иа элемент 11 43 д. ирохожденин имиу.льсов с генератора тактовых имну,тьсов 58 иа входы иифрово1Ч) у11 1авляемого де.лителя частоты 44 и имну.льсиого стаби,1изатора ско)ости враи1еиия 34, который запускается этими им1 льсал и иоддерживает иа своем выходе наиряжение оиреде.леиной частоты fi. Этим напряжением питаетея электродвигатель привода 9. Первое манипулятора вращается строго с оиределеппой одной скоростью враи1ения, т. е. ujj const, которая

:;ро|1орцио 1альиа частоте имиу.плов генератора 1актовых имиу;н с()в 58. Па вьгхсхче пи:}|рг)вого ynpaB,meMor(j де.тите.тя частот1 1 44 в зaвиcи.KJCTи от состояния адресных входов т. е. значе1П1я (и), образуются имиульсы определенной частоты, онреде:1яемой выражениями П (Ai И;1И П f.fj. Эти .1ЬС1)1 иоет-уиают на вход П1иротно-имп льсн(|-4) модулятора 41. Ма его управ.ляюицп вход И( имиу.льсы с выхсхча усп.лилчмя-ог0 раничителя 29, иа вход которого поступает ЭДС с датчика скоростп вращения че|)ез токосъемник 7. Длительность импу.льсов па выходе Н1И)отно-имну,льеного моду.лятора 41 с|)ормируется в зависимости от часюлы следования импульсов на его унрав.ляю5 И1ем входе. Поэтому ири уменьп1епии частоты, что равнозначно умсиьи1еник) со . длительность )сов уве,личивается, а п;)и уве.личении -- уменьи аетея, т. е. ироисхоД1ГГ поддержание постоянства числа обоQ ротов электродвигателя привода 10. Пл1иу. е вьгхода ниротно-имнульсиого модулятора 41 поступают па вход усилите.ля 32 мощпости с реверсом, и в зависимосли от HO:IOжеиия тумб.лера 42 на электродви|-атель привода К) подается напряжение пo.Ioжитe;дJ5 ной ;1ибо отрицательной полярности.

После вычерчивания кривой оиератор отжимает клавшпу 57 «ПУСК |«СТОП. ВраHienne электродвигателя приводов 9 и 10 ::рекращаелся, и уст)ойство остаиав.ливается.

0 Функциопальпые возможпости устройства пр)евосходя |- известпые аналоги потому, что пред.лагае 1ое устройство вычерчивает кривые не Ло.лько за ечет изменения п, но и &. Чис.ю кривых ограпичивается ло.лько емкостью за1 омииа1ОН1его стройства, а при

совреме1 по | ра.г.п.тии интегра.пдпях мик|)(.1схем и электронной техники можно но.лучалД) емкость на.мяти любых размеров.

Устройство иовьпиает удобство нри габоте с ним, все оиерато)а сводятQ ся то.лько к набору на иу,льте прав.1ения кодо15 п г: & и нажатню к,ланип1И «ПУ(Л. |ЧЧ,ТОГ1. У ана,1огов д.ля этсич) пеобходи io емепи1ч .либо зубчатые ко.леса, . переставить сате.л.литовое ко.лесо или за.мепить его iia другое с другим количеетвом ,

5 что требует бо.лыиих затрат времени.

tXi 5

&

cpue.Z

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВБ1ЧЕРЧИВАНИЯ ЦИКЛОИДНЫХ КРИВЫХ, содержащее пишущий узел, закрепленный на штанге, кинематически соединенной через вал с узлом привода штанги, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности, оно имеет дополнительный пишущий узел, токосъемники, датчики положения штанг пишущих узлов, датчики скорости вращения вала, конечные выключатели и блок управления, при этом токосъемники установлены на соответствующих валах пищущих узлов и подключены к первым входам блока управления, датчики положения щтанг и скорости вращения вала и конечные выключатели укреплены на противоположных сторонах штанг и электрически соединены с вторыми входами блока управления, третий вход которого подключен к входу дополнительного пишущего узла. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок управления имеет генератор тактовых импульсов, стабилизатор скорости BJUIщения, элементы И, узел триггера, узе,1 преобразования частоты, узел уси.щтелеГ мощности, узел преобразования логических ypoi;ней, узел аналого-импульсных преобразований и узел управления кодовыми последовательностями, при этом выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом первого элемента И, BTopoii вход Koropoixi подключен к выхо.ау второго элемента И. соединенного первым входом с выходом узла триггера, второй вход второго элемента И связан с управляющим В1 одол1 узла преобразования логических уровней, выход первого элемента И соединен с входами стабп,1Изатора скорости вращения и з,1а иреобразования частоты, выход KOTopoio подключен к первому входу узла усилителе мопшости, Ф вторые ВХОД.Ы которого связаны с информа(Л ционными BbixoziaMH узла преобразовапия логических уровней, входы которого через узел управления кодовыми последовательностями соединены с выходами узла аналого-импульсных преобразований, подключенного управляющим выходом к управляюще.му входу узла преобразованпя частоты, причем выходы узла усилителе мощности связаны с входами узла аналого-импульсных преобразований и входами соответствующих токосъемников, датчиков положения HJTaHr и скорости вращения вала и конечных выклю00 о ISD чателей, причем выход стабилизатора скорости вращения подключен к входу привода дополнительного пишущего узла. N5