Устройство для стабилизации скорости подачи в станках с программным управлением Советский патент 1987 года по МПК G05B19/18 

контурную CKO l: CTb с урОПИЯ о,)/

при работе по трем коорлинатам к уровню, близкому к 1, и с уровня 0,707 при работе но двум координатам к уровню, близкому к елинице, не прибег ая к переключениям н гхеме

1

Изобретение относится к автомати и вычислительной технике и может быть использовано в системах числового программного управления станками при построении интерполяторов с оценочной функцией,

Цель изобретения - обеспечение стабилизации скорости подачи при любой траектории пе эеме1цения независимо от числа координат и повьппение быстродействия.

На чертеже приведена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит генератор 1 импульсов, первый и второй триггеры 2 и 3, первьй элемент ИЛИ 4, вторую группу триггеров 5, 6 и 7, второй элемент ИЛИ 8, делитель 9 на три, третий триггер 10, элемент И 11, делитель 12 два на три, третий элемент ИЛИ 13, элементы 14 и 15 задержки, первую группу триггеров 16, 17 и 18. S-входы триггеров 16, 17 и 18 являются входами устройства и подключаются к выходам интерполятора по осям X, Y, Z соответственно. Выход элемента ИЛИ 4 является выходом устройства. Частота генератора 1 делится на триггере 2 на два и с прямого выхода триггера 2 через элемент ИЛИ 4 поступает на выход устройства. Если триггер 3 установлен По S-входу, то частота f /2 является единственной выходной частотой устройства. Если же триггер 3 сбрасывается по R-входу, то очередной сигнал установки триггера 3, посту- паюгций с инверсного выхода триггера 2, добавляет к импульсам частоты один импульс, увеличивая. ,.;ы;с( - ную частоту устройства (чем иплд сбрасывается триггер 3, тем .ильное

ус I 1)й. гиа и Hf и:(меняя частоты негиП ора. К тому же, час гота генератора должна гол,ко 2 раза препо- схс.чить максимально заданнук часто- 1 у И пч р11оляиии, что меньше, чем по 1п:е;ч. ичпеетных устройстнах. 1 нл,

0

5

0

возрастает ьыходная частота устрой- стпа).

Устройство работает следующим образом.

В режиме треккоординатной интерполяции на входы устройства поступают сигналы fj, „, f, соответствующие выходам по осям интерполятора. На группе триггеров 16, 17 и 18 производится выделение двух меньших частот, причем минимальная частота выделяется на двух триггерах. Например, если f, макс f ,

7. . триггере 16 выделяется f, синхронно

с fx , на триггере 17 - fij синхронно с f|. и на триггере 18 - f синхронно с Г„(задержками на переключение триггеров пренебрегаем). Выходные сигналы триггеров 16, 17 и 18 собираются на элементе ИЛИ 13 и через элемент 14 задержки поступают на первый вход элемента И 11, а через элемент 15 задержки - на R-вход триггера 10. Таким образом, на указанных входах элементов 10 и 11 дей-, ствуют сумма сигналов ( ), где и f. , f д,„„ - средняя и меньшая из трех входных частот.

На группе из триггеров 5, 6 и 7 вьщеляется Г,цц , причем на каждом из триггеров - синхронно с соответствующей входной частотой. Выходные сигналы триггеров 5, 6 и 7 собираются на элементе ИЖ 8, с выхода которого частота 3 f;,, поступает на делитель 9 с коэффициентом деления 3. Таким образом, на S-вход триггера 10 поступают сигналы с частотой f,,H4- Каждый такой сигнал уста ианливает триггер 10 в 1, инверсный триггера 10 закрывает по второму входу элемент И 11. Поэтому

31

одноименный импульс, соответствующий Г„„„ и поступающий с выхода элемента ИЛИ 13, благодаря задержке на элементе 1А через элемент И 11 не проходит. Таким образом, группа элементов 10, 11 и 15 работает как вычитатель и на выходе элемента И 11 образуется частота (f -i-2f;, «ИИ f с +f wnM ) Эта частота по- ступает на делитель 12 с коэффициен- том давления 2/3 (два из трех) и далее на R-вход триггера 3. Синхрон- TIO с частотой переключения инверсного выхода Tpvirrepa 2 импульсы этой частоты выделяются на прямом выходе триггера 3 и через элемент ИЛИ 4 подаются на выход устройства. В результате образуется тактовая часто

та f

r

оказывающая стабилизирующее

действие на величину контурной скорости.

В интерполяторе с оценочной функцией контурная скорость в выражении через частоту определяется соот- нощением

f. f.

1нк ,+к1 1+к7 +Кг

К,

f /f к f /f

c -Moiicc 2 -мии )

f.

Ч

,к - максимальная, средняя (т.е.

I вторая по величине) и макси- 35 мальная из частот по осям х и г

оэффициент нестабильности контур- 40 скорости

L:

fr

1+К,+К

достигает минимума при К( K,j 1 и равен 4з /3 « 0,577.

При работе схемы стабилизации на входе интерполятора действует частота f , равная

f: f,-b(().

где (3 - коэффициент, меньщий 1.

Скорректированная тактовая частота f равна сумме исходной тактовой частоты и некоторой части суммы частот (f +fMMM ) Здесь частоты берутся со знаком (), так как если на входе интерполятора действует скорректированная (неизменная) частота f , то и на его выходах получаются измененные частоты f , f , fi HHСкорректированное значение контурной частоты имеет вид

(f

)(f:) -H(f

«л ИИ

f:«.)fcfr

1+(1-p)K,+(1-)K2

20

Подставив вьфажение f, жение для у . , получим

в вьфаf

,

Т+ТТ-рУкГ+П-рТк

Коэффициент нестабильности ско- рости подачи Х- при этом имеет

и НС

вид

„ к 1-(

1 + (1-/)К,+(1-/})К,,

1+(T-ji)(K,+K,)

Если (движение происходит вдоль одной из осей координат),

Ук.(0,0) 1, т.е. скорость подачи равна заданной.

При отсутствии стабилизации наибольшее отклонение скорости происходит при К,. При работе схемы стабилизации в этом случае

Уис /3-2(.. Допустим, что значение равно 1,

тогда l2n Р -j-

0,63397. Так как такое значение сложно реализовать технически, в качестве величины для р выбирают ближайщее к этому числу значение, т.е. р 2/3. Поэтому коэффициент деления делителя 12 равен ,6666,

После определения величины |} уточним выражение для

УНГ

Ji

1+(Т-/зИк,+KJ

«-к +к1

4и-к -«-кГ Т+П-о7бббТ(к7+к7Г

1+0,ЗЗА(К,+К/)Для нахождения наибольшего и наи- неньшего значений jlc необходимо найти область определения функции у . Очевидно, что « н О Разделив все члены этого неравенства на ,Hc . получим 1 К, К V 0. Для определения предельных отклонений необходимо определить экстремальное значение функции двух переменных (от К, и Kj) и значения функции на границах ее области определения .

Приравняв нулю частные производные по К, и К, от у(, получим координаты ее экстремального значения, а затем и само экстремальное (в данном случае минимальное) значение.

- П il - -ТкГ дК,

Откуда К,К 1 -|}

(

ТТКГру

К,1, К,1

ll + 1 + l

г 0,9045

V И П +

( Т о7зз4ТТ+Т)

- 1,038.

Таким образом, колебания контурной скорости составляют (-9,62- ,8)Z, т.е. снижаются до допустимых пределов.

В режиме двухкоординатной интерполяции на входах устройства действуют две частоты из трех, поэтому из трех триггеров 16, 17 и 18 работает тольк один. На выходе работающего триггера вьщеляется меньшая из двух действующих входных частот. Группа из триггеров 5, 6 и 7 не работает, поэтому не работают элементы 8 и 9. Выходная частота одного из триггеров группы 16, 17 и 18 через элемент ИЛИ 13, элемент 14 задержки, элемент И 11, который открыт по второму входу, так как триггер 10 сброшен по входу R через элемент 15 задержки, поступает на делитель 12. Две трети сигналов этой частоты проходят на R-вход триггера 3, с помощью которого изменяется выходная частота f устройства.

В этом режиме при отсутствии стабилизации коэффициент нестабильности контурной скорости, как известно, описывается выражением

4i

+К

НС,

ft

I+K

где К f

и f.

iwakc миц

большая И меньшая из двух действующих частот по осям.

При движении по двум координатам

Ми ц

0. а f fMoiKc-fc- Тогда

, К,К, следовательно.

У НС

lUK

Т+о7зз4к

5

0

5

0

5 д

0

при К,1 и

I

.o) ТЙ ш1Т;о)Ь 06066

в первом случае минимум у cj равный 0,707, достигается при , во втором минимум равен 0,948 и до- м стигается при ,334, при значение уц составляет 1,06. Таким образом, при двухкоординатной обработке колебания контурной скорости составляет (-5,2 - +6)%.

В режиме однокоординатной обработки на входах устройства действует лишь одна частота, поэтому ни один из входных триггеров 16, 17 и 18 не переключается. Из всех элементов устройства работают генератор 1, триггер 2 и элемент ИЛИ 4. На выход устройства подается частота .

Устройство не требует увеличения тактовой частоты и не требует анализа количества координат перемещения по контуру. Стабилизация осуществляется единообразно, независимо от числа координат. В результате появляется возможность стабилизировать скорость подачи при любой траектории перемещения как в 3-мерном, так и в 2-мерном пространстве.

Формула изобретения

Устройство для стабилизации скорости подачи в станках с программным управлением, содержащее последовательно соединенные генератор импульсов, первый триггер и первый элемент ИЛИ, отличающееся тем, что с целью обеспечения стабилизации

71

скорости подачи при любой траектории перемещения независимо от числа координат и повышения быстродействия в него введены второй и третий триггеры, первая и вторая группы триггеров, пбследовательно соединенные второй элемент 11Ш1 и делитель на три, последовательно соединенные третий элемент ИЛИ, первый и второй элементы Зсядержки, а также последовательно соединенные элемент И и делитель два на три, второй триггер соединен ,Я-входом с инверсным выходом первого триггера, а выходом - с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с прямым выходом первого триггера, S-вход первого и R-вход второго триггеров первой группы соединены с первым входом устройства, S-вход второго и R-вход третьего триггеров первой группы соединены с вторым входом устройства S-вход третьего и R-вход первого триггеров первой группы соединены с третьим входом устройства, S-вход первого и R-вход второго триггеров

Редактор М.Дылын

Составитель А.Исправникова

Техред М.ХоданичКорректор А.Обручар

Заказ 3580/49

Тираж 863Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

h°

второй 1 руппы соединены с выходом первого триггера первой группы, S-вход второго и К-вход третьего триггера второй группы соединены с выходом второго триггера первой группы, S-вход третьего и R-вход первого триггеров второй группы соединены с выходом третьего триггера первой группы, выход делителя Hji три подключен к S-входу третьего триггера, R-вход которого соединен с выходом второго элемента задержки, инверсный выход третьего триггера подключен к первому входу элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого элемента задержки, выход делителя два на три подключен к R-BXO- ду второго триггера, входы второго элемента ИЛИ соединены с прямыми выходами триггеров второй группы, входы третьего элемента ИЛИ подключены к прямым выходам триггеров первой группы, вход первого триггера соединен с выходом генератора импульсов, выход первого элемента ИЛИ является выходом устройства.

Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано в составе интерполятора, работающего по методу оценочной функции. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем стабилизации скорости подачи при любой траектории перемещения независимо от числа координат и повышение быстродействия. В устройство введены второй 3 и третий 10 триггеры, первая и вторая группы триггеров 16, 17, 18 и 5, 6, 7 соответственно, второй элемент ИЛИ 8, делитель 9 на три, третий элемент ШТИ 13, первый 14 и второй 15 элементы 1-ШИ, зле- мент И 11, делитель 12 два на три. Устройство позволяет из трех дейст- вуюа;их в нем частот по осям координат выделить две меньпше, часть суммы которых используется для повьше- ния тактовой частоты с тем, чтобы контурная скорость не изменялась в больших пределах. При работе по двум координатам в устройстве автоматически выделяется меньшая из двух частот по осям, которая используется для повышения тактовой частоты. Таким образом удается поднять i (Л 00 00 о О5 о а