Устройство для автоматического разгона и торможения двигателя станка с программным управлением Советский патент 1985 года по МПК G05B19/18 

Изобретение относится к программному управлению станками, в частности к системам числового програм- много управления. Известны устройства для автомати ческого разгона и торможения двигателя станка с программным управлением CiJУстройства используют нелинейный закон измерения скорости, однак в процессе разгона ускорение увеличивается, что может привести к недо пустимо большим ошибкам следящей системы привода станка. Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее последовательно соединенные генератор, делитель частоты и накопитель, а также реверсивньм счетчик, соединенньй .через блок элементов И с делителем частоты, блок сравнения кодов, регистр скорости и блок упра ления, причем блок сравнения кодов соединен с реверсивным счетчиком и регистром, скорости, а блок управления - с блоком сравнения кодов, реверсивным счетчиком и накопителем 2. Однако в известном устройстве р.азгон и торможение можно осуществлять только по линейному закону, что увеличивает при заданной допустимой ошибке слежения время и путь разгона и торможения. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем введения дополнительно к режиму разгона и торможения по лине ному закону режима разгона и торможения по квадратичному закону с уменьшением ускорения во время разгона и торможения. Указанная цель достигается тем, что в устройство для автоматическог разгона и торможен ия двигателя стан с программным управлением,содержаще последовательно соединенные генерат импульсов, блок делителей частоты, первые ВЫХОДЫ которого подключены к первым входам первого блока элементов И, соединенного вторыми вход ми с первыми выходами реверсивного счетчика, входы которого соединены выходами блока управления, а вторые выходы - с первыми входами блока сраэзнення кодов, подключенного вторыми входами к выходам регистра ско рости, а выходами - к первым входам блока управления, первый вход устрой ства соединен с входом регистра скорости, а выход первого блока элементов И - с выходом устройства, введены делитель частоты, триггер управления и последовательно соединенные первый элемент И, регистр ускорения, второй блок элементов И и второй элемент И, выход которого подключен к второму входу блока управления, выход триггера управления подключен к первому и второму входам первого и второго элементов И соответственно, выход блока делителей частоты подключен к 5-входу триггера управления, R-вход которого соединен с вторым входом первого элемента И и с nepBbiM выходом второго делителя частоты, вторые выходы которого подключены к вторым входам второго блока элементов И, вход второго делителя частоты соединен с выходом генератора импульсов, третий вход первого элемента И соединен с вторым вхоп1 м устройства, третий вход которого подключен к второму входу регистра ускорения. На фиг. 1 приведена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 графики режимов линейного и квадратичного изменения скорости; на фиг. 3 - схема блока управления;, на фиг. 4 - временная диаграмма работы устройства в режиме разгона по линейному закону. Устройство содержит генератор 1 импульсов, делитель 2, делитель 3 частоты, первый блок 4 элементов И, реверсивный счетчик 5 скорости, 6 управления, блок 7 сравнения кодов, регистр 8 скорости, триггер 9 управления, первьй -10 и второй 11 элементы И, регистр-счетчик 1.2 ускорения, второй блок 13 элемента И. делитель 14 частоты, блок 15 делите7 лей частоты,. Блок управления {фиг.,3) содержит элементы И 16 и 17. Разрядность делителя 3 частоты, реверсивного счетчика 5, блока 7 сравнения кодов и регистра 8 скорости определяется диапазоном регулирования скорости, а разрядность делителя 2, делителя 14 частоты и регистра-счетчика 12 - диапазоном задаваемых ускорений. Устройство позволяет осуществить разгон и торможение по линейному и квадратичному законам и работает следующим образом. В режиме разгона по линейному закону генератор 1 вырабатывает импульсы постоянной частоты ff-g , которые поступают на вход делителя 2 и второй вход делителя 14 частоты. На выходе делителя 2 вырабатывается Iг , где п - целое число определяемое диапазоном задаваемых т, ген ускорении. Частота поступает на вход делителя 3 частоты. Блок 4 элементов И выдает сигналы частотой г 2. где К - разрядность счетчика 5; число, содержащееся в реверсивном счетчике 5, определяющее в каждый момен времени величину скорости. при разгоне-торможении. В регистр 8 скорости заносится код числа FJ. , соответствующий конеч ной частоте fpas.KOH участков разгона или торможения. Блок 7 сравнения при Fp вырабатывает команду Разгон, при которой блок 6 управления обеспечивает прохождение импульсов с элемента И 11 на суммирующий вход реверсивного счетчика 5 При равенстве кодов Fpc Р блок 6 управления запрещает прохождение сигналов на входы реверсивного счетчика. Тип разгона определяется сигналами, поступающими с элемента И 10 На первые входа элементов И 10 и 1 от триггера 9 управления поступает сигнал, разрешающий прохождение импульсов с блока 13. Триггер 9 управления устанавливается в 1 импульса ми переполнения делителя 3 частоты, - ген следующими с частотой --г,-, и сбрасывается в О импульсами переполнеНИН второго делителя 14 частоты, который работает синхронно с дели / телем 2 и вьщает частоту. Таким образом, триггер 9 управления разрешает прохождение сигналов с вто рого блока элементов И 13 через втор элемент И 11 на блок 6 управления с момента переполнения делителя 3 частоты до момента переполнения делител 14 частоты, т.е.во время заполнения счетчика 5 скорости импульсами с бло ка 6 управления делитель 3 частоты не изменяет своего состояния. Делитель 14 частоты и второй блок элементов И 13 обеспечивает преобразование параллельного кода ускорения, хранящегося в регистре-счетчике 12 ускорения,-в последовательный единичный код на выходе второго блока элементов И 13. Режим разгона зависит от сигнала на втором входе первого элемента И to. При логическом О на этом входе прохождение сигналов через элемент 10 запрещено, в регистресчетчике 12 код ускорения, предварительно занесенный от программ, не изменяется, при этом осуществляется линейньй разгон. В режиме торможения по линейному закону блок 7 сравнения кодов выдает команду Торможение ,, при этом. блок 6 управления обеспечивает прохождение импульсов с элемента И 11 на вычитающий вход реверсивного счетчика 5. В остальном схема работает аналогич.но первому режиму. В режиме разгона по квадратичному закону на втором входе элемента И 10логическая 1. Тогда при каждом переполнении делителя 3 частоты открывается элемент И 10 и в момент переполнения делителя 14 частоты импульс переполнения через элемент 10 подступает в регистр-счетчик .12 ускорения, уменьшая на единицу его содержимое (регистр-счетчик 12 включен на вычитание). Ускорение в начале участка максимально и по мере разгона уменьшается.:В остальном работа устройства аналогична работе в перВом режиме. I Режим торможения по квадратичному закону отличается от третьего режима тем, что блок 7 сравнения кодов вырабатывает команду Торможение и блок 6 управления пересылает импульсы от элемента И 11 на вычитаняций вход реверсивного счетчика 5. По сравнению с известным предлагаемое устройство имеет возможность осуществлять изменение-скорости не только по линейному, но и по квадратичному закону с уменьшающимся во времени ускорением. При этом, как показало моделирование на ЭВМ процессов разгона-торможения следящего привода станка с ЧПУ, динамические ошибки при заданном начальном ускорении привода уменьшается примерно в два раза по. сравнению с линейным законом изменения скорости. Это значит, что при заданной максимальной сшибке слежения возможно сокращение пути и времени перехода на другую скорость. Особенно эффективно при менение устройства с квадратичньм изменением скорости при управлении разомкнут№1И приводами с шаговьми двигателями, которые достаточно широко используются в станках с ЧПУ. Моделированием на ЭВМ установлено, что для таких приводов путь и время перехода с одной скорости на другую могут быть уменьшены не менее чем .в 2 разд.

На фиг. 4 приведена временная диаграко а работы устройства в режиме разгона по линейному закону.

Для пояснения принципа принято, что делители 2 и 14 переполняются через четыре импульса, а регистр 8 через восемь импульсов, в регистре 12 ускорения содержится код двойки, в регистр 8 скорости поступает код четверки,в то время как в реверсивном счетчике 5 находится код единицы.Заданная скорость в этом случае достигаетсяпосле двух переполнений делителя 3. /

По сравнению с используемой аппаратурой на базе устройств УМС-2 и УКП-1М это позволит уменьшить время обработки деталей на 2-3%.

V К

Ч

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РАЗГОНА И ТОРМОЖЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ СТАНКА С ПРОГРАММНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ, содержащее последовательно соединенные генератор импульсов, блок делителей частоты, первые выходы которого подключены к первьа входам первого блока элементов И, соединен.ного вторьми входами с первыми выходами реверсивного счетчика, входы которого соединены с выходами блдка управления, а вторые выходы - с первыми входами, блока сравнения кодов, подключенного вторьми входами к выходам регистра скорости, а выходами - к первьм входам блока управления, первый вход устройства соединен с входом регистра скорости, а выход первого блока элементов И - с выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства путем введения дополнительно к режиму разгона и торможения по линейному закону режима разгона и торможения по квадратичному закону с уменьшением ускорения во время разгона и торможения, в него введены делитель частоты, триггер управления и последовательно соединенные первый элемент И, регистр ускорения, второй блок элементов И и второй элемент И, выход которого подключен к второму входу блока управления, выход триггера управления подключен к первому и второму входам первого (О С и второго элементов И соответственно, выход блока делителей частоты подключен к 5-входу триггера управления, R-вход которого соединен с вторым входом первого элемента И и с первым выходом второго .делителя частоты, вторые выходы которого подключены к вторым входам второго блока элементов И, вход второго делителя частоты соединен с выходом генератора импульсов, третий вход первого элемента И соединен с вторым рходом устройства, третий вход которого подключен к второму входу регистра ускорения.

С выхода 9лементаИ11

С быходо /с

блока сравнен и

KodoS 7PpoF

uz.Z

-+

к входам peSepcuOHoeo счетчика 5

16

Pus.J

Г Г I

я