Устройство для числового программного управления Советский патент 1984 года по МПК G05B19/18 G05B19/4061 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в устройствах для :программного управления металлорежущими станками. Известно устройство для программного управления, содержащее последовательно соединенные генератор импульсов, счетчик импульсов, блок управления, первый элемент И, блок ввода программы, блок буферной папяти, блок рабочей памяти и интерполятор, последовательно соединенные блок коррекции, блок перезаписи информации и первый логический блок, is выходы которого соединены с вторыми входами блока рабочей памяти, последовательно соединенные блок анализа координат, блок триггеров коррекции и второй элемент И, выходом подключенный к второму входу блока перезаписи информации, а также третий элемент И, первым входом соединенный с вторым входом блока триггеров коррекции, вторым входом - с вторым выходом блока управления, а выходом с вторым входбмблока буферной памяти, четвертый и пятый элементы И, блок шестых элементов И и второй логический блок, который первым входом через четвертый элемент И сое динен с вторыми входами блока анализа координат, первыми входами блока шестых элементов И и выходами блока буферной памяти, второй вход четвертого элемента И соединен с вторым входом блока управления, третий выход которого соединен с вторыми входами блока рабочей памяти, четвертый выход - с первым входом пятог элемента И, вторым входом соединенного с вторьпу входом второго логического блока, третьи входы которого подключены к выходам блока рабочей памяти, а выходы - к второму входу интерполятора, выходы блока шестых элементов И соединены с четвертыми входами блока рабочей памяти Щ. Недостатками описанного устройств являются невысокая надежность вследствие большой конструктивной сложности, а также невысокая точность из-з отсутствия возможности коррекции люфтов приводов подач станка в начале автоматической работы вследстви отсутствия информации о знаках перем щения приводов подач в наладочном режиме работы. 1 Наиболее близким к предлагаемому является .устройство для числового программного управления, содержащее генератор импульсов, блок задания скорости, элемент И, коммутатор, последовательно соединенные блок ввода программы, дискретный интерполятор, регистр, вентиль, выходами подключенный к входам коммутатора, а вторым входом - к второму выкрду дискретного интерполятора, второй вход которого соединен с выходом элемента И, а третий выход - с входом блока ввода программы, подключенный вторым выходом к первому входу блока задания скорости, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход - с вторым входом регистра, вторым и третьим выходами подключенного к входам элемента И. Устройство работает следующим образом. Программа обработки, записанная на перфоленту и состоящая из отдельных кадров, считывается блоком ввода программы, с которого в двоичном коде поступает на интерполятор и содержит числовую информацию о величинах перемещения, знаки приращений, координаты перемещения и вид интерполяции (линейная, круговая), а также - на блок задания скорости, определяя частоту следования его выходных импульсов, соответствующих заданной скорости подачи приводов. В режиме интерполяции сигналы на отработку перемещений (переносы) с дискретного интерполятора поступают на вход регистра, где накапливаются шаги, считываемые импульсами блока задания скорости. Импульсы с выхода регистра подаются на вход вентиля, где в зависимости от знаков приращения, поступающих в течение времени реализации алгоритма интерполяции отрабатываемого кадра с триггера знаков (Тл+ ) интерполятора, распределяются по выходам + или - и подаются на соответствующие входы соммутатора. Коммутатор распределяет импульсы по фазам шагового двигателя. а привод подач при этом производит перемещения по координате согласно знаку приращения и числовой информации, поступающей с интерполятора. Выходная частота интерполятора значительно больше программируемой. Перевод работы интерполятора в истинный масштаб времени осуществляется с

31

помощью элемента И, на котором вырабатывается сигнал, блокирующш интерполятор при накоплении двухразрядным регистром двух единиц. Интерполятор ждет импульс с выхода блока задания скорости, считывающего один импульс из регистра. Таким образом, скорость перемещения приводов подач определяется частотой следования импульсов с выхода блока 3 задания скорости.

По окончании отработки кадра интерполятором формируется в блок ввода программы сигнал Конец отработки кадра, по которому блоком ввода программы производится считывание последующего кадра.

До начала интерполирования последующего кадра после вьщачи в блок ввода программы сигнала Конец отработки кадра знак последующего перемещения записывается в триггере знаков интерполятора, где хранится в течение реализации алгоритма интерполяции 2 .

Недостатком известного устройства является его низкая точность из-за погрешности, возникающей в результате люфтов приводов подач при смене направления перемещения.

Цель изобретения - повьппение точности путем коррекции погрещностей приводов подач.

. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для числового программного управления, содержащее генератор импульсов, блок задания скорости, первый элемент И, двухразрядный регистр и последовательно соединенные блок ввода программы, дискретный интерполятор, первый блок элементов И и коммутатор, первые выходы двухразрядного регистра подключены к входам первого элемент И, выход которого соединен с вторым входом дискретного интерполятора, второй выход которого подключен к первому входу двухразрядного регистра, третий выход - к первому входу блока ввода программы, второй выход которого соединен с первым входом блока задания скорости, с вторым входом которого соединен выход генератора импульсов, введены первый элемент ИЛИ, схема сложения по модулю два,С -триггер, инвертор и последовательно соединенные второй регистр, второй блок элементов И,

4251

h-разрядный счетчик, второй элемент ИЛИ, второй элемент И и третий блок элементов И, второй вход которого соединен с выходом блока задания 5 скорости, первый выход - с вторым входом двухрйзрядного регистра, второй выход - с вторым входом и-разрядного счетчика импульсов и с первым входом первого элемента ИЛИ, соеди10 ненного выходом с вторым входом первого блока элементов И, а вторым входом - с вторым выходом двухразрядного регистра, выход второго элемента ИЛИ через инвертор подключен

5 к управляющему входу второго блока элементов И, а непосредственно к С-входу D-триггера,)-вход которого соединен с первым выходом дискретного интерполятора и с первым

0 входом схемы Сложения по модулю два, выход которой соединен с вторым входом второго элемента И, второй вхол; поключен к выходу D-триггера, R и .5- установочные входы которого явля5 ются входами устройства, выход генератора импульсов соединен с третьим входом второго блока элементов И, выход коммутатора является выходом устройства.

0 На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит блок 1 ввода пpoгpa iмы, дискретный интерполятор 2, блок 3 задания скорости, генератор 4 импульсов, первый регистр 5, первый элемент И6, коммутатор 7, блок элементов И 8, 9, 10, второй элемент И 11, двоичный П-разрядный счетчик 12 импульсов,Р -триггер 13, схему 14 сложения по модулю два, второй ре- ; гистр 15, первый и второй элементы ИЛИ 16, 17 и инвертор 18.

t

На эпюрах фиг. 2 изображены сигналы: 19 - выходные импульсы блока 3 задания-скорости; 20 - сигнал на выходе триггера знаков дискретного интерполятора 2; 21 - сигнал Конец коррекции на выходе элемента ИЛИ 17;

22- сигнал на выходе)-триггера 13;

23- сигнал Разность знаков на выходе схемы 14 сложения по модулю два

24- корректирующие импульсы на втором выходе вентиля, поступаюп1ие на первый вход-элемента ИЛИ 16; 25 - импульсы истинных размерных перемещений

на выходе регистра 5, поступающие на второй вход элемента ИЛИ 16.

Счетчик 12 реализует операцию счета сигналов (импульсов), поступающих на его вход. По способу;кодирования счетчик относится к позиционному классу (двоичному) кодирования, по назначению - к вычитающему. Емкость счетчика п определяется максимальным числом сигналов, которое может быть зафиксировано на счетчике, и зависит от числа каскадов (разрядов) счетчика.

На П разрядах счетчика возможна предварительная запись двоичного код числа. Например, можно реализовать счетчик 12 на.nD -триггерах. Инверс ный выход 3)-триггеров соединяется со своим)-входом, образуя таким образо И счетных триггеров, а прямой выход предыдущего триггера подключается к синхронизирующему С-входу последующего. R -входыD-триггеров используются для предварительной записи двоичного кода числа. Прямые выходы D-триггеров являются выходами счет-, чика 12. Устройство работает следующим образом. После включения устройство устанавливается в исходное состояние, причем разряды счетчика 12 импульсов устанавливаются в нулевые состояния, по которым с выхода П-входного элемента ИЛИ 17 формируется сигнал Конец коррекции, уровень которого соответствует уровню логического О и который пройдя через инвертор 18, разрешает на время одного такта импульсов генератора 4 проход двоичного кода с И-разрядного регистра 1i через вентиль 10 на входы вычитающего двоичного счетчика 12 импульсов. В регистре 15 хранится корректи рующий код, значение которого прямо пропорционально величине люфта привода подач. Корректирующий двоичный код записывается на разряды счетчика 12 импульсов. В случае нулевого кода на регистре 15 на выходе элемента ИЛИ 17 постоянно присутствует сигнал Конец коррекции, по которому с частотой импульсов генератора 4 производится перезапись нулевого код в счетчик 12 импульсов и блокировка прохождения сигнала ,РазностЬ( знаков с выхода схемы П сложения по модулю два через элемент И 11 на

вход вентиля 9. В случае записи кода, отличного от нуля, в счетчик12 импульсов с выхода элемента ИЛИ 17 сигнал Конец коррекции снимается и в этот момент (по переднему фронту снятия сигнала Конец коррекции) на триггер 13 поD -входу записывается знак приращения с триггера знаков (Т) интерполятора 2 (фиг. 2, эпюры 20, 2, 22).

Автоматическому режиму работы устройства предшествует наладочный режим, по которому производятся перемещения приводов подач от станка с целью выхода на исходную точку начала отработки программы обработки со знаками + или - , которые записываются на триггер 13 по входам R и 5 соответственно. В автоматическом режиме работы предлагаемого устройства считывание программы блоком 1 ввода программы и запись информации в интерполятор 2, блок 3 задания скорости производятся аналогично работе известного устройства Y|. В случае ра-зности знаков преды- .; дущего и последующего перемещений, хранящихся в триггере 13 и триггере знаков () интерполятора 2 соответственно, на выходе, схемы 14 сложения по моду1по два формируется сигнал Разность знаков, который, пройдя через элемент И 11 при условии отсутствия сигнала Конец коррекции (т.е. записи ненулевогб кода на счетчик 12 импульсов) с выхода элемента ИЛИ 17, переключает импульсы блока 3 задания скорости с входа вентиля 9 на его второй выход, откуда импульсы поступают на первый вход элемента ИЛИ 16 и на вь1читающий вход счетчика 12 импульсов (фиг. 2, эпюры 20-24). В то же время импульсы блока 3 задания скорости с первого выхода вентиля 9 не подаются на вход регистра 5, и при накоплении последним двух единиц (шагов интерполятора) элемент И 6 вырабатывает сигнал, блокирующий дискретный интерполятор 2. Начало реализации алгоритма интерполяции на время действия сигнала Разность знаков с выхода схемы 14 сложения по модулю два задерживается, следовательно, с выхода регистра 5 импульсы не поступают на второй вход элемента ИЛИ 16. Импульсами блока 3 задания скорости с второго выхода вентиля 9 считывается двоичны код корректирующего значения погрешности со счетчика 12 импульсов. Счет чик 12 импульсов досчитывает до нуле вого содержания в п разрядах, и элемент ИЛИ 17 формирует сигнал Конец коррекции, по которому переписывается корректирующий код с регистра 15 на разряды счетчика 12 импульсов через вентиль 10. С выхода элемента ИЛИ 17 при отсутствии нулевого кода в разрядах счетчика Т2 импульсов снимается сигнал Конец коррекции, в момент снятия которого с синхронизирующего входа триггера 13 noD-вхо ду записывается знак предстоящего размерного перемещения с триггера знаков (124) интерполятора 2 в триггере 13, в результате чего с выхода схемы 14 сложения по модулю два снимается сигнал Разнйсть знаков, отсутствие которого переключает импульсы блока 3 задания скорости с входа вентиля 9 на первьй его выход. Поступление импульсов с втор го выхода вентиля 9 на первый вход элемента ИЛИ 16 и на вычитающий вхо счетчика 12 импульсов прекращается (фиг. 2, эпюры 19-24). Количество импульсов, прошедших через элемент ИЛИ 16 с первого входа на выход, прямо пропорционально двоичному коду корректирующего значения погре ности, хранящемуся в регистре 15. С поступлением импульсов блока 3 задания скорости с первого выхода вентиля 9 на регистр 5 начинается реализация алгоритма интерполяции и осуществление перевода работы интерполятора 2 в истинный масштаб времени аналогично работе известного устройства 2j Импульсы свыхода регистра 5 подаются на второй вход элемента ИЛИ 16 (фиг. 2, эпюр 25). Корректирующие импульсы, поступающие на пер вый вход, и импульсы истинных размерных перемещений поступающие на второй вход элемента ИЛИ 1 6 (фиг.2, эпюры 24, 25) проходят на его выход и подаются на вход вентиля 8. Распределение импульсов на вентиле 8 и коммутаторе 7 производится аналогично работе прототипа. Следовательно, приводом подач производится отработка корректирующей величины люфта в случае смены энака направления перемещения и истинного размерного перемещения по координате в соответствии со знаком перемещения и числовой информацией, считываемыми блоком 1 ввода программы с перфоленты, и значением корректирующего кода, хранящегося в регистре 15. В случае совпадения знаков предыдущего и последующего перемещений на выходе схемы 14 сложения по модулю два сигнал Разность знаков не формируется, чем разрешается проход импульсов блока 3 задания скорости с входа вентиля 9 на его первый выход. Импульсы подаются на вход регистра 5 и считывают шаги интерполятора 2 с регистра 5 на второй вход элемента ИЛИ 16, в то время как на второй выход вентиля 9 не проходят импульсы блока 3 задания скорости, т.е. считывание корректирующего кода со счетчика 12 импульсов не производится, В качестве базового объекта иожет быть выбрана система числового i программного управления НЗЗ-1М. Корректирующие величины поправок на радиус и длину инструмента, начальное смещение и т.д. вводятся с помощью программы обработки, по которой производится опрос соответствзпощей корректирующей линейки, где записано значение корректирующего кода. Наряду с необходимостью коррекции длины и радиуса инструмента необходимо учитывать погрешность, вносимую люфтами кинематических систем станков, значительно влияющими на точность обработки деталей. В системе компенсировать погрешность на люфт возможно в процессе редактирования программ. А поскольку в процессе эксплуатации величина погрешности непостоянна , то возникает необходимость пересоставления программ с учетом нового значения погрешности. Предлагаемое устройство обеспечивает коррекцию погрешности на люфт. Значение погрешности предварительно замеряется и заносится в ц разряды второго регистра. Таким образом, применение предлагаемого устройство позволяет сущест венно снизить погрешность обработки, зависящую от люфтов приводов подач, повысить производительность труда на металлорежущих станках с ЧПУ за счет ускорения процесса внесения поправки на люфт путем ликвидации непроизводительных затрат времени на процесс обмера первой пробной детали или пересоставление программ.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЧИСЛОВОГО ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ, содержащее генератор импульсов, блок задания скорости, первый элемент И, двухразрядный регистр и последовательно соединенные блок ввода программы, ;: дискретный интерполятор, первый блок элементов И и коммутатор, первые выходы двухразрядного регистра подключены к входам первого элемента И, выход которого соединен с вторым входом дискретного интерполятора, второй выход которого подключен к первому входу двухразрядного регистра, третий выход - к первому входу блока ввода программы, второй выход которого Соединен с первым входом блока заДания скорости, с вторым входом которого соединен выход генератора импульсов, отличающеес ятем, что, с целью повышения точности работы устройства, в него введены первый элемент ИЛИ, схема сложения по модулю два,Р -триггер, инвертор и последовательно соединенные второй регистр, второй блок элементов И, П-разрядный счетчик, второй элемент ИЛИ, второй элемент И и третий блок элементов И, второй вход которого соединен с выходом блока задания скорости, первый выход - с вторым входом двухразрядного регистра, второй выход - с вторым входом h -разрядного счетчика импульсов и с первым входом i первого элемента иЛИ, соединенного выходом с вторым входом первого (Л блока элементов И, а вторым входом с вторым выходом двухразрядного регистра, выход второго элемента ИЛИ через инвертор подключен к управляющему входу второго блока элементов И, а непосредственно - к С-входу, 1)-триггера,Б-вход которого соединен с первым выходом дискретного интерполятора и с первым входом сложения по модулю два, выход которой соединен с вторым входом второго элемента И, второй вход подключен к выходу) -триггера, R и 5 - установочные входы Которого являются входами устройства, выход генератора импульсов Соединен с третьим входом второго блока элементов И, вькод коммутатора является выходом устройства.

Пеофопента

Т

ф канетпореянт

i