Способ определения направления вращения инструментального магазина и устройство для его осуществления Советский патент 1992 года по МПК B23B15/00 

Изобретение относится к электроавто.- матике промышленных механизмов, а имен- но к управлению вращением по кратчайшему пути инструментальных магазинов обрабатывающих центров и ГП-модулей.

Целью изобретения является повышение точности и надежности устройства в работе и расширение его технологических возможностей за счет обеспечения вращения инструментального магазина с произвольным числом инструментальных гнезд по кратчайшему пути.

На фиг. 1 изображены аппликации и кодирование квазидвоичным кодом 24-х инструментального магазина; на фиг. 2 - то же 17-ти инструментального магазина; на фиг. 3 -то же 12-и инструментального магазина; на фиг. 4 - блок-схема устройства; на фиг. 5 - то же, логическая часть; на фиг. 6 - принципиальная схема устройства определения направления вращения 24-х инструментального магазина; на фиг. 7 - то же, логическая часть.

Для описания принимаем следующие условные обозначения:

Т01. Т02. Т04. Т08, Т10, Т20, Т40, Т80 - двоично-десятичный код задания номера инструмента от устройства ЧПУ;

, N ч т f N ч т Г N ч

Ttr) Чта) Т7з) -квазидвоичный код задания на выходе преобразователя кодов;

XI

О СО

ю

Оч

ел

КЛ f

Gf.KA)

ква.чидвоN ,Ы

2l) (22 2- ичмый код кпмандоаппарата, контролирующего Фактическое положение инструментяльного магазина.

В качестве примера для вывода общих закономерностей рассмотрим магазин с конкретным числом инструментов, например . Определим разряды квазидвоичного кода:

N/2

24/2 - 12; М/22--24/4 6;

N/23 24/8 3; М/2 24/16-1.

N/2r -24/32 0,75--:1,

Итак, нее гнезда магазина можно закодировать пятью разрядами 12--6-3-2-1.

Аппликация магазина с числом инструментов 24 и принцип кодирования гнезд приведены на фиг. 1.

Вращая аппликацию магазина относительно исходной позиции и производя логический анализ различных его положений, определяем условия вращения по кратчайшему пути, например для случая по часовой стрелке. Здесь могут быть две ситуации, касающиеся старших разрядов.

Ситуация I. Старшие разряды задания и исполнения равны между собой . В этом случае вращение по часовой стрелке в соответствии с фиг. 1 должно выполняться, если следующий по старшинству в сторону уменьшения разряд задания больше разряда исполнения, т.е. Т6 КА6; или если и эти разряды равны, то при условии большинства следующего разряда, т.е. при () (); или если и эти разряды равны, то вновь при большинстве следующего разряда, т.е. (Т6-КА6) () (Т2 КА2) и т.д.

Ситуация II. Старшие разряды задания и исполнения не равны между собой Т12 КА12. В этом случае вращение по часовой стрелке должно выполняться, если следующий по старшинству в сторону уменьшения разряд задания меньше разряда исполнения, т.е. при Т6 КА6; или если эти разряды равны, то при меньшинстве следующего по старшинству разряда задания, т.е. при ()(), и т.д.

Таким образом, общее условие вращения по часовой стрелке можно записать так:

)() + ()(ТЗ ЖАЗ) + () (ТЗ-КАЗ) (Т2ЖА2) + +() () () (Т1ЖА1) + +(Т12-КА12) () f (Т6-КА6) () + +(Т6-КА6) (ТЗ-КАЗ) () () {ГЗ-КАЗ))()и

ПРОТИВ ПО

Аналогично для магазина с числом инструментов, равным 17,аппликация которого

показана на фиг. 2. Квазидвоичный код 95- 321. Логические уравнения

ПО (Т9-КА9) (Т5ЖА5) + (Т5-КА5) (ТЗЖАЗ) + (Т5 КА5) (ТЗ-КАЗ)

(Т2ЖА2)+(Т5 КА5)(ТЗ КАЗ) (Т2-КА2) (Т1ЖА1) + (() + () () + ()) () + +Cr5sKA5)))() и ПРОТИВ ПО

0По аппликации магазина с 12-тью инструментами, показанного на фиг. 3, легко видеть, что рассмотренные закономерности сохраняются.

Это дает возможность говорить об уни5 версальном способе определения кратчайшего пути, алгоритм которой общий для любого числа инструментов в магазине, т.е. ПО (Г s. KA ) f(T KA NV4) + ( )( KA N /8)+

0 + (Т NV4 2 KA )fT KA ) (T- ) + ... + (T )- fT KA ) + (T s KA ) (T KA ) + (T KA )(T - )(TNV16 KA ) + ...n

5ПРОТИВ ПО.

Блок-схема обобщенного устройства, реализующего заявляемый способ, приведена на фиг. 4,5. В ее состав входят устройство ЧПУ 1, выдающее двоично-десятичный

0 код задания инструмента, подлежащего поиску; преобразователь 2 ВСД-кода устройства ЧПУ в квазидвоичный код; командоаппарат 3, определяющий номер гнезда, фактически находящегося в исход5 ной позиции (в общем случае командоаппарат может выполняться в любом коде, но в этом случае его следует преобразователь в квазидвоичный); схемы равнозначности 4 и неравнозначности 5 старших разрядов кода

0 задания Т и исполнения KA схемы равнозначности б, 7, 8(9, 10, 11).,. следующих по старшинству в сторону уменьшения разрядов задания и исполнения . , , NV32 ... и т.д. в

5 зависимости от числа инструментов; схемы сравнения 12, 13, 14 ... на большее значение кодов задания , , ... и т.д.; схемы сравнения 15, 16, 17 ... на меньшее значение кодов задания , , ... и т.д.; схемы совпадения составляющей

0 из двух групп и элементов И 18, 19 ... 20, 21 ... 22, 23; схемы ИЛИ 24, 25, 26; схема инвертора 27.

Преобразователь 2 двоично-десяти- чнрого ВСД-кода в специальный квазидво5 ичный индивидуален для каждого конкретного числа инструментов и выполняется по классическому принципу.

Связи взаимное расположение в статическом состоянии элементов блок схемы

(фиг. 4, 5), определяющей сущность способа, следующие.

Двоично-десятичный код (ВСД)задания по адресу Т из устройства ЧПУ 1 поступает в преобразователь 2 ВСД-кода в специальный квазидвоичный код.

Выходные ВСД-коды преобразователя 2 и командоаппарата 3, определяющего фактическое положение магазина относительно исходной позиции, поступают в схему логической части 4,..27, которая обрабатывает полученную информацию в соответствии с логическими уравнениями ПО f (Tn, КАП) и ПРОТИВ ПО. Старшие разряды выходов преобразователя 2 и командоаппарата 3 соединены со схемами равнозначности 4 и неравнозначности 5; следующие по старшинству (в сторону уменьшения) разряды соединены со схемами равнозначности б и 7,сравнения на большее значение 12, на меньшее значение 15; следующие разряды - со схемами равнозначности 8 и т.д., сравнения на большее значение 13, на меньшее значение 16; самые младшие разряды (в данном примере) - со схемами сравнения на большее значе- ние 14 и меньшее значение 17. Выход схемы 4 равнозначности старших разрядов соединен с выходной схемой И 22 первой группы; схемы 5 неравнозначности старших разрядов - с выходной схемой И 23 второй труп- пы; схемы 6 равнозначности вторых по старшинству разрядов - со схемами И 18 и 20 соответственно первой и второй групп; схемы 7 равнозначности вторых по старшинству разрядов - со схемами И 19 и 21 соответственно первой и второй групп; схемы 8 равнозначности третьих по старшинству разрядов -со схемами И 19 и 21. Выходы схемы 12 сравнения на большее значение, схемы И 18 и 19 соединены с первой схемой ИЛИ 24; а выходы схемы 15 сравнения на меньшее значение, схем И 20 и 21 соединены со второй схемой ИЛИ 25. Выход первой схемы ИЛИ 24 соединен с выходной схемой И 22 первой группы, а выход второй схемы ИЛИ 25 - с выходной схемой И 23 второй группы. В свою очередь, выходы схемы И 22 и 23 соединены с третьей схемой ИЛИ 26, выход которой формирует выходной сигнал ПО вращения магазина по часовой стрелке. Выход третьей схемы ИЛИ 26 соединен с инвертором 27, формирующим выходной сигнал ПРОТИВ вращения магазина против часовой стрелки.

Практическую реализацию предлагав- мого способа покажем, например, для мага- зина с числом инструментов , логические уравнения для которого выведены ранее.

Логические функции равнозначности, неравнозначности, сравнения на большее или меньшее значение, используемые в формулах, являются типовыми логическими функциями, т.е.

()Т-КА+Т КА

(ТЈКА)Т КА-(-Т КА

(ТЖАКГ-КА

()Т-КА

С учетом этого на фиг. 6, 7 показан ре- лейно-контактный алгоритм логической части для , пригодный для программирования программируемого контроллера или реализации на релейно-кон- тактных аппаратах. Легко выполняется приведение логических уравнений,реализующих фиг. 5, к другой элементной базе, например бесконтактной.

Связи и взаимное расположение в статическом состоянии элементов устройства (фиг. 6, 7). показывающего пример реализации способа, следующие.

Выходы ВСД-кода задания из УЧПУ 1 связаны с преобразователем 2, формирующим сигналы включения реле 28-32 кодов задания Т1.Т2, ТЗ, Т6. Т12.

Выходы ВСД-кода командоаппарата 3 включают реле 33-37 кодов исполнения КА1, КА2, КАЗ, КА6, КА12. Контакты реле 28-32 и 33-37 образуют логическую часть схемы устройства, где схема 38 равнозначности старших разрядов (Т12, КА12) соединена с первой схемой сравнения 39 (схемой неравнозначности) на большее значение и второй схемой 40 равнозначности следующих по старшинству разрядов (Т6, КА6); вторая схема 40 равнозначности соединена со второй схемой 41 сравнения на большее значение и третьей схемой 42 равнозначности следующих по старшинству разрядов (ТЗ, КАЗ), а третья схема 42 равнозначности соединена с третьей схемой 43 сравнения на большее значение и четвертой схемой 44 равнозначности следующих по старшинству разрядов (Т2, КА2); четвертая схема 44 равнозначности соединена с четвертой схемой 45 сравнения на большее значение младших разрядов (Т1, КА1), образуя общую параллельную цепь, соединенную с выходным реле 46.

Схема 47 неравнозначности старших разрядов соединена с первой схемой 48 сравнения на меньшее значение и пятой схемой 49 равнозначности. Схема 49 равнозначности соединена со второй схемой 50 сравнения на меньшее значение и шестой схемой 51 равнозначности; шестая схема 51 равнозначности соединена с третьей схемой 52 сравнения на меньшее значение и седьмой схемой 53 равнозначности. Седьмая схема 53 равнозначности соединена с четвертой схемой 54 сравнения на меньшее значение, образуя общую параллельную цепь, тйкже соединенную г, выходным реле 46. образующим признак ПО врашения магазина по часовой стрелке.

Размыкающий контакт 55 реле 46 включает Е)ыходное реле 56 ПРОТИВ, формирующее сигнал вращения против часовой стрелки.

Устройство работает следующим образом,

Код инструмента, подлежащего поиску, выдается о двоично-десятичном коде (Т01, Т02. Т04, Т08. Т10, Т20) от устройства ЧПУ 1. Преобразователь 2, выполненный по классической схеме, преобразует двоично-деся- тичный код УЧПУ в специальный квазидпоичный код Т1, Т2, ТЗ, Т6, Т12. Каждому разряду этого кода соответствует выходное реле преобразователя 28-32 соответственно. Фактическое положение инструментального магазина относительно исходной позиции, отмечено на фиг. 1 знаком Треугольник, определяется командо- аппаратом КЛ, разряды которого КА1, КА2, КА6, КА12 выполнены в том же квазидвоичном коде. Каждому разряду командоаппара- та соответствуют выходные реле 33-37 соответственно.

Логическая часть схемы, имеющая два выходных реле вращения ПО 46 и ПРОТИВ 56, построена на контактах реле 28-37 в соответствии с логическими уравнениями, реализующими предлагаемый способ определения кратчайшего пути, и содержит схемы равнозначности 38 и неравнозначности 47 старших разрядов 12, по две схемы равнозначности разрядов 6 (40, 49), разрядов 3 (42 и 51), разрядов 2 (44 и 53), а также схемы неравенства разрядов 6 (39 и 48), разрядов 3 (41 и 50), разрядов 2 (43 и 52) и разрядов 1 (45 и 54).

Предположим, что в исходной позиции находится гнездо N 1, как показано а фиг. 1 .определяемого кодом КА1, КА2, КАЗ, КА6, КА12 а поиску подлежит инструмент, находящийся в гнезде № 11 и задаваемый от УЧПУ кодом Т11 Т1-Т2 ТЗ Т6-ТТ2. Так как Р лзны старшие коды (), то замыкает1 1 схема 38 равнозначности, и так как следующий по старшинству код задания Т6 больше кода КА6, то замыкается схема неравнозначности 39, анализ следующих разрядов не имеет значения, по цепи 38-39 включается реле 46 вращения по часовой стрелке, реле 56 выключается. Аналогично для других инструментов.

Если поиску подлежит инструмент № 24, задаваемый кодом Т24-Т12-Т6 ТЗ Т2 Т1,

то из-за неравенства кодов старших разрядов () схема 38 равнозначности имеет разрыв цепи, и дальнейшие цепи 3945 можно не рассматривать. Цепочка неравнозначности 47 замкнута, однако

разомкнуты цепи неравенства 48 разрядов

6я и равнозначности 49. Общая цепь реле

46 обесточена, следовательно, включается реле 56 вращения против часовой стрелки. 0 Аналогично для остальных инструментов, кодируемых кодами Т13-Т24.

Формула изобретения

1. Способ определения направления вращения инструментального магазина, за5 ключающийся в сравнении кодов задания инструмента, подлежащего поиску, с кодом гнезда инструмента, фактически находящегося в исходной позиции, отличающий- с я тем, что, с целью расширения техноло0 гических возможностей, формируют Специальный квазидвоичный код, образуемый при делении числа гнезд в магазине N на двоичный ряд 21, 22. 22, 24 ..., (2n N) с округлением до большего целого числа и

5 оканчивающийся единицей, причем сравнение начинается со старших разрядов квазидвоичных кодов задания и фактического положения , и в зависимости от их равенства или неравенства кратчайшее направление

0 вращения определяется по сравнению на большее или меньшее значение следующих по старшинству в сторону уменьшения разрядов, а при их равенстве по сравнению на большее или меньшее значение третьих по

5 старшинству разрядов и так далее, до самых младших разрядов.

2. Устройство определения направления вращения инструментального магазина по кратчайшему пути, состоящее из цепей

0 задания номера инструмента, цепей выходных реле задания, цепей командоаппарата, подключенных к входу логической части, о т- личающееся тем, что, с целью повышения точности и надежности в рабо5 те, устройство снабжено преобразователем двоично-десятичного кода задания в специальный квазидвоичный код, к входам которого подключены выходы цепей задания от УЧПУ, а к выходам- входы логической части,

0 а логическая часть принципиальной схемы снабжена одной схемой равнозначности и одной схемой неравнозначности старших разрядов, схемами равнозначности следующих по старшинству в сторону уменьшения

5 разрядов задания и исполнения, схемами сравнения на большее значение кодов задания и исполнения, схемами сравнения на меньшее значение кодов задания и исполнения, двумя группами элементов И и тремя элементами ИЛИ, причем старшие разряды

выходов преобразователя и командоэппа- рата подключены к входам схем равнозначности и неравнозначности старших разрядов, а последующие разряды - к входам соответствующих схем равнозначности последующих разрядов и схем сравнения на большее и на меньшее значение кодов задания и исполнения, выход схемы равнозначности старших разрядов соединен с выходным элементом И первой группы, а выход схемы неравнозначности старших разрядов соединен с выходным элементом И второй группы, к второму входу которого подключен выход второго элемента ИЛИ, к первому входу которого подключена первая схема сравнения на меньшее значение, ко второму - выход первой схемы И из второй группы, к одному из входов которой подключен выход первой схемы равнозначности следующих по старшинству разрядов, а к другому- вторая схема сравнения на меньшее значение и к последующим входам второго элемента ИЛИ подключены выходы последующих элементов И второй группы, к

входам которых подключены выходы схем равнозначности последующих разрядов, соответствующих этому элементу и выход по следующей схемы сравнения нэ меньшее

значение, а ко второму входу выходного элемента И первой группы подключен выход первого элемента ИЛИ, к первому входу которого подключена первая схема сравнения на большее значение, ко второму - выход

первой схемы И из первой группы, к одному из входов которой подключен выход первой схемы равнозначности следующих по старшинству разрядов, а к другому - вторая схема сравнения на большее значение, и к

последующим входам первого элемента ИЛИ подключены выходы последующих элементов И первой группы, к входам которых подключены выходы схем равнозначностипоследующих разрядов

соответствующих этому элементу и выход последующей схемы сравнения на большее значение, а выходные элементы И первой и второй групп подключены к входам третьего элемента ИЛИ.

Изобретение относится к электроавтоматике промышленных магазинов, а именно к управлению вращением по кратчайшему пути инструментальных магазинов обрабатывающих центров и ГП-модулей. Целью изобретения является повышение точности и надежности устройства в работе и расширение его технологических возможностей за счет обеспечения вращения инструментального магазина с произвольным числом инструментальных гнезд по кратчайшему пути. Способ заключается в кодировании гнезд магазина, определении позиции каждого инструмента или гнезда в любой отрезок времени и подачи нужного инструмента для смены. Устройство собрано на известной элементарной базе (релейно-контактных и интегральных схемах, программируемых, контроллерах, микроЭВМ) и представляет собой логическую схему, на выходе дающую сигнал поворота магазина по или против часовой стрелки. 2 с.п.ф-лы, 7 ил. 4J ё

Pu.2.5