Устройство для управления позиционированием в ноль исполнительных органов станка Советский патент 1990 года по МПК G05B19/18 G05B19/402 

Изобретение относится к автоматике ц вычислительной технике и может найтиЮ применение в станках с ЧПУ для автоматической установки в ноль исполнительных органов станка.

Целью изобретения является сокращение затрат времени на позициониро- 5 в|ание рабочих органов в ноль, что по- йысит производительность станка.

На фиг.I представлена функциональ- Йая схема устройстваi на фиг.2 (а,б, В,г) - графики изменения скоростей 20 В различных интервалах нахождения рабочего органа станка; на фиг.З - при- Цер решения формирования 33 i на фиг.4 - диаграммы, поясняющие работу формирования.

25

Устройство (фиг.1) состоит из циф- роаналогового преобразователя 1 следящего привода, блока 2 управления - Приводом, двигателя 3, соединенного с винтом шар иковинтовой пары 4. Гайка1 Шариковинтовой пары 4 механически связана с кулачком 5, который при перемещении воздействует на первый 6 и Второй 7 концевые переключатели. С винтом шариковинтовой пары 4 соединен датчик 8 перемещения, имеющий выходы по каналу перемещения Плюс и Минус, а также канал маркера, по которому вырабатывается один импульс за оборот датчика 8 перемещения, используемый для фиксации исходной (нулевой) точки рабочего органа станка. В устройство также входят первая 9 я вторая 10 кнопки, подключенные к ши нам сигналов Начальная установка и Пуск соответственно, управляемый Генератор 11 импульсов, первый 12 и Эторой 13 управляемые делители, ре- зерсивный счетчик 14 импульсов, па- раллельный регистр 15„ элемент 16 памяти скорости торможения, элемент 17 сравнения кодов, два RS-триггера 18, 19, элемент 20 задержки, первый 21 и второй 22 элементы запрета, элемен- ты ИЛИ (на два входа) 23-25, элементы И 26-31 элемент НЕ 32, формирователь 33 -импульсов из перепада по- тенциала.

5

0

5

0 - с д Q ,

Формирователь 33 импульсов из перепада потенциала 1 в О и О в 1 (фиг.З) состоит из инвертора 34, двух диодно-емкостных интегрирующих цепочек 35, 36 и двух элементов И на два входа 37, 38. Работу схемы поясняет временная диаграмма, из которой видно, что при замыкании контактов концевых переключателей 6 срабатывает элемент И 37, а при размыкании - элемент И 38 (фиг.4).

Устройство работает следующим образом.

Нажатием кнопки НУ устройство устанавливается в исходное состояние, при этом сигнал от кнопки 9 через элемент ИЛИ 23 поступает на R - вход регистра 14, устанавливая его в нулевое состояние, а также на вход Стоп управляемого генератора 11. При выходе рабочего органа станка в исходное (нулевое) положение возможны три ситуации , поясняемые фиг.2.

Интервал А,О соответствует максимально возможному перемещению рабочего органа станка, интервал Г,О - не срабатывания концевого переключателя 6, интервал Т,0 - зоне срабатывания переключателя 7. Точка О фиксируется сигналом на выходе маркерного канала датчика 8. Максимально

возможная скорость перемещения рабочего органа V определяется характеристиками станка, как и минимальная ползучая скорость V&. , при которой возможна остановка движения без перебега.

Из фиг. 26 видно, что если точка старта п,, К, то максимальная скорость перемещения при движении из точки п, в точку О VWO,KC V01, а в интервале К, Г С она достигает при разгоне значения, зависящего от величины отрезка |пгэ Г |, т.е. VMW(C f .(nt, Г1).

При нахождении точки старта в интервале С А, Г С кулачок 5 не находится в соприкосновении с толкателями концевых переключателей 6 и 7, в связи с чем сигнал на выходе элемента 22 запрета отсутствует, на входе Запрет элемента 21 устанавливается рарешающий потенциал. При нажатии кнопки 10 Пуск сигнал от кнопки через элементы ИЛИ 24 и элемент 21 запрета поступает на S -вход триггера 19, вследствие чего на первом входе элемента И 30 устанавливается разрешающий потенциал. Одновременно сигнал с выхода элемента ИЛИ 24 поступает на S-вход триггера 18, и сигнал с выхода этого триггера устанавливает коэффициент деления управляющего делителя 12, соответствующий максимальной скорости движения V01. Сигнал с выхо

да элемента ИЛИ 24 поступает также на вход Пуск управляемого генератора 11, вследствие чего последовательность импульсов с выхода генератора 1 через делитель 12 поступает на вход сложения двоичного счетчика 14 и одновременно на вход второго управляемго делителя 13. Так как исходное состояние счетчика 14 нулевое, то вследствие суммирования импульсов счетчи- ком 14 коэффициент деления управляемого делителя 13 уменьшается, на его выходе частота следования импульсов возрастает, при этом импульсы через элемент 20 задержки поступают на вхо вычитания счетчика 14, вследствие чего разгон (увеличение частоты следования) будет происходить до момента равенства частоты на входах сложения и вычитания счетчика 14. С выхода элмента 20 задержки (последовательност импульсов поступает также на входы элементов И 30, 31, и так как на первый вход элемента И 30 от триггера 1 поступает разрешающий потенциал, то с выхода элем,ента И 30 последовательность импульсов поступает на вход управления движения в положительном направлении блока 1 цифроаналогового преобразователя.

Цифроаналоговый преобразователь 1

блок 2, двигатель 3, шариковинтовая пара 4 и датчик 8 образуют известную следящую систему, замкнутую по положению, при этом цифроаналоговый пре- образователь 1 вырабатывает разностный сигнал между управляющей число- импульсной последовательностью с выхода элемента И 30 и число-импульсной последовательностью с выхода датчика 8 перемещения, поступающей в данном случае на вход вычитания блока 1.

Разностный сигнал преобразуется в стандартный управляющий сигнал

Q $ чателя 6,

5

0 5 0

О т i10B, который воздействует на блок 2 управления приводом, силовые выходы которого соединены с входами двигателя 3. Двигатель начинает вра- 1 щаться с разгоном, вращательное дви- f. жение подается на датчик 8 перемещения, а с помощью шариковинтовой пары 4 вращение преобразуется в поступательное движение рабочего органа и кулачка 5.

При соприкосновении кулачка 5 со штоком концевого переключателя 6 происходит замыкание контактов переклюи сигнал от переключателя Ь, поступив на вход формирователя 23 импульсов из перепада потенциала, преобразуется в импульс, который воздействует на вход Запись регистра 15, вследствие чего код достигнутой скорости V „„ с выхода счетчика 14

fnCf КС

записывается в регистр 15. Код с выхода регистра 15 воздействует на адресный вход элемента 16 памяти, и на его выходе устанавливается код скорости, соответствующий началу торможения. При этом, если разгон к моменту включения концевого переключателя 6 завершен (точка п на фиг.2б), то на выходе элемента 16 памяти код эквивалентен коду на выходе счетчика 14, вследствие чего срабатывает элемент 17 сравнения, сигнал с его выхода через элементы И 29 и ИЛИ 25 поступает на R-вход триггера 18, сигналы с выхода последнего устанавливают коэффициент деления управляемого делителя 12, соответствующий скорости пол

зучки

01

Частота следования импульсов на выходе делителя 12 скачкообразно уменьшается, а так как частота на выходе делителя 13 соответствует максимальной скорости VQ1, то счетчик 14 начинает работать на зычитание, что приводит к плавному уменьшению частоты следования импульсов на выходе делителя 13. Процесс продолжается до равенства частот на входах счетчика 14, что приводит к снижению частоты вращения двигателя 3. При наезде кулачка 5 на шток переключателя 7 сигнал с его выхода поступает на вход элемента И 26, что приводит к выработке элементом И 26 импульса при поступлении на его второй вход сигнала Маркер от датчика 8. Импульс с выхода элемента И 26 поступает через элемент ИЛИ 23 на вход Стоп генератора 11

ri вход счетчика 14. Если к моменту срабатывания переключателя 6 скорость

вследствие чего при нажатии кнопки Пуск движение будет происходить на

Ю

Чл«ке (точка старта п фиг.26),то минимальной скорости V05, останов и момент срабатывания концевого пере- движения аналогичен описанному выше. Ключателя 6 коды на выходах счетчи- Ка 14 и элемента 16 памяти не эквивалентны, процесс разгона будет продолжаться до срабатывания элемента 17 1равнения. Таким образом, торможение ,Q начнется позже и закончится к моменту срабатывания концевого переключате- 4я 7.

Если в момент старта исходная точ- а находится в интервале |СГ,ТС (точ- |г «а п5 на фиг.2в), то на выходе элемен- 22 запрета появляется разрешающий ,фпя элемента И 28 сигнал, что приво- Дит к срабатыванию элемента И 28 при Поступлении на его второй вход сигна jka Пуск от кнопки 10 через элемент ИЛИ 24.

Триггер 19 устанавливается в состояние R и подключает к выходу Элемента 20 задержки элемент И 31, 25 что обеспечивает движение кулачка 5 в отрицательном направлении. В остальном работа аналогична описанной вы- ifle. При сходе кулачка 5 со штока Переключателя 6 срабатывает формиро- эд Јателъ 33 импульсов из перепада потенциала по второму выходу, при этом Сигнал с этого выхода поступает на R-вход регистра,15 и устанавливает его в О. Адресу О элемента 16 па- Мяти соответствует код минимальной Ькорости V04.

Сигнал с выхода формирователя 33 импульсов через элемент ИЛИ 25 поступает на R-вход триггера 18, что, как описано выше, приводит к уменьшению Частоты вращения двигателя 3. Замедление продолжается до срабатывания элемента 17 сравнения. Сигнал с его выхода через элемент И 27 поступает на вход элемента И 24, и далее работа устройства идентична описанной выше

35

40

45

Формула изобретения

Устройство для управления позицио нированием в ноль исполнительных органов станка, содержащее следящий привод, образованный последовательно соединенными цифроаналоговым преобра зователем, блоком управления приводом, двигателем привода, шариковин- товой парой, датчиком перемещения, а также кулачком, связанным механиче ки с гайкой шариковинтовой пары, два концевых переключателя, взаимодействующих с кулачком, управляемый генератор импульсов, два управляемых дел теля, реверсивный счетчик импульсов, элемент задержки, первый, элемент И и первый элемент ИЛИ, причем первый и второй информационные выходы датчика перемещения соединены с входами обратной связи цифроаналогового преобразователя, а его третий информацион ный выход - с первым входом первого элемента И, второй вход которого сое динен с выходом первого концевого переключателя, а выход - с первым вх дом первого элемента ИЛИ, второй вхо которого соединен с шиной начальной установки, а выход - с входом устано ки в О реверсивного счетчика импул сов и с входом Стоп управляемого генератора импульсов, а выход управляемого генератора импульсов соедине с входами управляемых делителей,выхо первого из которых соединен с входом сложения реверсивного счетчика импул сов, а выход второго управляемого делителя через элемент задержки соединен с входом вычитания реверсивног счетчика импульсов, отличающееся тем, что, с целью сокращения затрат времени на позиционирование исполнительных органов в ноль,ус ройство содержит два R-S-триггера, два элемента запрета, с второго по шестой элементы И, элемент НЕ, второ элемент ИЛИ, третий элемент ИЛИ, фор мирователь импульсов из перепада потенциала, параллельный регистр, элемент памяти скорости торможения и элемент сравнения кодов, при этом первый вход второго элемента ИЛИ сое динен с шиной Пуск, второй вход вт

при старте из точки п или точки п в соответствии с фиг;26.

Если в момент старта исходная точка находится в интервале Т,О (точка п на фиг.2г), то кулачок 5 соприкасается со штоком обоих переключателей 6 и 7. При этом сигнал с выхода переключателя 7 через элемент ИЛИ 25 воздействует на R-вход триггера 18 и устанавливает его в состояние R, которое не изменяется при замкнутых контактах концевого переключателя 7,

вследствие чего при нажатии кнопки Пуск движение будет происходить на

минимальной скорости V05, останов движения аналогичен описанному выше.

минимальной скорости V05, останов движения аналогичен описанному выше.

г

5 д

5

0

5

0

5

Формула изобретения

Устройство для управления позиционированием в ноль исполнительных органов станка, содержащее следящий привод, образованный последовательно соединенными цифроаналоговым преобразователем, блоком управления приводом, двигателем привода, шариковин- товой парой, датчиком перемещения, а также кулачком, связанным механически с гайкой шариковинтовой пары, два концевых переключателя, взаимодействующих с кулачком, управляемый генератор импульсов, два управляемых делителя, реверсивный счетчик импульсов, элемент задержки, первый, элемент И и первый элемент ИЛИ, причем первый и второй информационные выходы датчика перемещения соединены с входами обратной связи цифроаналогового преобразователя, а его третий информационный выход - с первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого концевого переключателя, а выход - с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с шиной начальной установки, а выход - с входом установки в О реверсивного счетчика импульсов и с входом Стоп управляемого генератора импульсов, а выход управляемого генератора импульсов соединен с входами управляемых делителей,выход первого из которых соединен с входом сложения реверсивного счетчика импульсов, а выход второго управляемого делителя через элемент задержки соединен с входом вычитания реверсивного счетчика импульсов, отличающееся тем, что, с целью сокращения затрат времени на позиционирование исполнительных органов в ноль,устройство содержит два R-S-триггера, два элемента запрета, с второго по шестой элементы И, элемент НЕ, второй элемент ИЛИ, третий элемент ИЛИ, формирователь импульсов из перепада потенциала, параллельный регистр, элемент памяти скорости торможения и элемент сравнения кодов, при этом первый вход второго элемента ИЛИ соединен с шиной Пуск, второй вход вто915

рого элемента ИЛИ соединен с выходом второго элемента И, а выход - с входом Пуск управляемого генератора импульсов, с S-входом первого R - S- триггера, с информационным входом первого элемента запрета и с первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с входом Запрет второго элемента запрета и выходом первого элемента запрета, вход Запрет которого подсоединен к выходу второго концевого переключателя и к первому входу третьего элемента ИЛИ, а информационный вход - к выходу первого концевого переключателя, к входу формирователя импульсов из перепада потенциала, первому входу четвертого элемента И, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ, третий вход которого соединен с первым выходом формирователя импульсов из перепада потенциала и с входом установки в О параллельного регистра, а выход - с R-входом первого R-S-триггера, выходы которого соединены с соответствующими входами управления первого

9Ю

управляемого делителя, при этом информационные выходы параллельного регистра соединены с адресными входами элемента памяти скорости торможения, второй выход формирователя импульсов из перепада потенциала соединен с входом управления записью параллельного регистра, его информационные входы соединены с информационными выходами двоичного счетчика и с первой группой входов элемента сравнения, вторая группа входов которого соединена с выходами элемента памяти скорости торможения, причем выход первого элемента запрета соединен с S-входом второго RS-триггера, R-вход которого соединен с выходом третьего элемента И, прямой и инверсный выходы второго RSтриггера соответственно подключены к первым входам пятого и шестого элементов И, вторые входы которых соединены между собой и подключены к выходу элемента задержки, выходы пятого и

шестого элементов И соединены соответственно с входами управления по каналам Плюс и Минус цифроанало- гового преобразователя.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может найти применение в станках с числовым программным управлением. Цель изобретения - сокращение затрат времени на позиционирование в "0" исполнительных органов станков, а следовательно, повышение их производительности. В известное устройство, состоящее из цифроаналогового преобразователя 1, блока управления приводом 2, двигателя привода 3, шариковинтовой пары 4, кулачка 5, двух концевых переключателей 6, 7, датчика перемещения 8, первых элементов И и ИЛИ 26, 23, двоичного счетчика 14, элемента задержки 20, двух кнопок 9, 10, двух управляемых делителей 12, 13, управляемого генератора, дополнительно введены параллельный регистр 15, элемент памяти 16, первый и второй триггеры 18, 19, два элемента запрета 21, 22, пять элементов И 27-31, элемент НЕ 32, формирователь импульсов 33, элемент сравнения кодов 17. 3 ил.

feox

01

«

/г

.-Ј

Hi

vm

Vmaxl Voz

г

«

Т OS

/

/ /I

f

i-i-i Ход исполнительною

1 I ореола

Зоча срабатывания переключателя 6 Зона срабатыВамия . переключателя 7

L--T-M

i , График скорости

I I I для старта. 6 интербале кежду точками Аи К

пг г .т .о Б

VimuiГрафик скорости.

-| -j& | для старта 8 vH

К П2 Г П3 Т О

те риале между точками Гц Т

.

| гГрафик скорости

I, УряиЗл отрою, д

Ј |интервале между

Фиг. 2

ч

точками Т и О

Выход элем.6

Выход шм.М

шт.

Выход щепочки 35

т -- хттг --Выходцепочки 36

-т/Ч14:

Выход элем. 37

Выход злем. 38