Устройство для автоматического управления вращением объекта Советский патент 1992 года по МПК G05B19/08 

СЛ

С

Назначение устройства состоит в том, что оно может быть использовано для управления вращением инструментальных магазинов многооперационных станков с ЧПУ при поиске инструментов. Сущность устройства заключается в том, что в области применения определения кратчайшего направления вращения в устройство вводятся мультиплексор и схема сравнения кодов, а также изменяется функциональное назначение триггеров и счетчиков, первый определяет кратчайшее направление вращения, а второй - число шагов перемещения в исходную позицию, причем коды выходов счетчиков, коммутируемые триггером режимов и мультиплексором, сравниваются схемой совпадения с кодом подлежащей поиску позиции. 3 ил.

Изобретение относится к области автоматического управления промышленными механизмами и может быть использовано, например, для управления вращением инструментальных магазинов многооперационных станков с ЧПУ при поиске инструмента.

Известна счетно-импульсная система программного управления, содержащая генератор импульсов, счетчик импульсов и по- следовательно соединенные датчик перемещения, подключенный к логическому блоку; реверсивный счетчик; блок сравнения, связанный с блоком ввода программы и логическим блоком, который подключен к генератору импульсов, блоку ввода и исполнительному органу.

Недостатком системы является сложность структурной реализации и связанный с этим определенный уровень надежности,

Известно устройство для управления положением объекта, взятое в качестве прототипа и содержащее блок управления объектом, блок задания программы, генератор пачки импульсов, кольцевой счетчик на сложение, датчик перемещения объекта, кольцевой счетчик на сложение, датчик перемещения объекта, кольцевой счетчик на вычитание, два триггера и два ключа.

Недостатком известного устройства является невозможность управления реверсивным вращающимся объектом.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей, заключающихV|

2

СО О Ч)

ся в формировании сигналов кратчайшего направления вращения ПО или ПРОТИВ часовой стрелки.

Указанная цель достигается тем, что в устройство вводятся мультиплексор и схе- ма совпадения кодов, а также изменяется функциональное назначение триггеров и счетчиков, первый определяет кратчайшее направление вращения, а второй число шагов перемещения в исходную позицию, причем коды выходов коммутируемые триггером режимов мультиплексором, сравниваются схемой совпадения с кодом подлежащей поиску позиции.

Сопоставительный анализ с прототи- пом, определение числа шагоо в котором осуществляется последовательной работой двух генераторов и счетчиков и управляющим только объектом с однонаправленным вращением, говорит о соответствии заявля- емого технического решения критерию новизна.

Анализ известных решений и аналогов в области систем управления инструментальными магазинами или любыми другими враа ающимися позиционными объектами, позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками в заявляемом устройстве, и признать заявляемое реше- ние соответствующим критерию существенные отличия.

На фиг.1 показана блок-схема заявляемого устройства; на фиг.2 - диаграммы работы устройства; на фиг.З - аппликация объекта для , где код позиции в исходном состоянии N(ncx) 3, код позиции подлежащий поиску 7.

Устройство для автоматического управления вращением объекта содержит задат- чик 1, формирующий в двоично-десятичном (ВСД) коде номер позиции объекта, подлежащий поиску и сигнал ПУСК, Обычно это устройство ЧПУ, где код задания номера инструмента задается по технологическому адресу Т (Т01, Т02. Т04, Т08, Т10, Т20, Т40 и Т80); генератор 2 пачки импульсов ГПИ, генерирующий по сигналу Пуск пачку импульсов, число которых равно N2, где N - число позиций объекта (например, гнезд ин- струментального магазина); кольцевой ВСД-счетчик 3 на сложение объемом равным числу позиций объекта V N и используемый для определения направления вращения по кратчайшему пути; датчик 4 положения объекта, представляющий собой контактный или бесконтактный путевой выключатель, генерирующий импульс на каждом шаге вращения объекта; реверсивный ВСД-счетчик 5 объемом N, предназначенный для идентификации кода позиции объекта, находящегося в исходном положении; мультиплексор 6, управляемый триггером 8 режимов и коммутирующий выходы счетчиков 3 и 5 на вход схемы 6 совпадения кодов; схему 7 совпадения кодов; триггер 8 режимов работы (определения кратчайшего направления вращения и определения числа шагов вращения); логические 9, 10, 11 элементы И (ключи); управляющий триггер 12; исполнительный орган 13; объект 14 (инструментальный магазин).

Перечисленные элементы устройства в статическом состоянии связаны между собой следующим образом,

ВСД код задатчика 1 (код Т) поступает на первый вход схемы 7 совпадения кодов, на второй вход которой через мультиплексор 6, управляемый сигналами Р1 (режим 1 - определение кратчайшего направления вращения) и Р2 (режим 2 - Определение числа шагов вращения) формируемыми триггерами 8 режимов, поступают выходные коды кольцевого в ВСД-счетчика на сложение или реверсивного 5 ВСД-счетчика, выход последнего через схему 9 первого логического элемента И связан также со вторым входом (начальной установке) кольцевого 3 ВСД-счетчика, на первый вход которого подается пачка N/2 импульсов с генератора 2, выход для последнего N/2 импульса генератора 1 управляет сбросом триггера 8 режимов работы, установка которого осуществляется по сигналу Пуск. На первый вход реверсивного 5 кольцевого ВСД-счетчика поступают импульсы датчика 4 положения объекта, а по второму входу поступают импульсы датчика 4 положения объекта, а по второму входу счетчика 5 осуществляется его первичная установка перед началом работы (заносится код позиции объекта находящийся в исходном состоянии), выход схемы 7 совпадения соединен с первыми входами второго 10 и третьего 11 логических элементов И, на вторые входы которых поступают сигналы Р1 и Р2 с триггеров 8 режимов работы, соответственно. Выход второго 10 логического элемента И включает управляющий триггер 12, а выход третьего логического элемента И осуществляет сброс управляющего триггера 12 и формирования сигнала остановки. Выходные сигналы устройства ПО - вращение по часовой стрелке, ПРОТИВ - вращение против часовой стрелки, ОСТ - остановка (аналог числа шагов) и ВРАЩ - вращения поступают соответственно, на первый, второй, третий и четвертый входы исполнительного органа инструментального магазина 14 (объекта).

Устройство работает следующим образом (см.фиг.2):

При включении питания сигналами начальной установки (НУ) взводится триггер 8 режимов работы: Р1 Р2(ВРАЩ) О, а также сбрасывается управляющий триггер; ПО О, ПРОТИВ 1,

Далее оператор при гГомощи устройства преднабора заносит в реверсивный ВСД- счетчик 5 код позиции объекта, находящегося в исходной позиции. Устройство готово к автоматической работе.

По команде задатчика 1 формируется ВСД - код задания позиции объекта, подлежащей поиску (код Т) и сигнал Пуск, под действием которого осуществляется следующее:

-начальный код реверсивного 5 ВСД - счетчика переписывается в кольцевой ВСД- счетчик 3;

-триггер 8 режимов устанавливается (первый раз подтверждается) в состояние Р1 1, Р2 0, подготавливая выполнение режима 1 определения направления вращения;

-запускается генератор 2 пачки N/2 импульсов.

С каждым импульсом содержимое кольцевого 3 ВСД-счетчика увеличивается на единицу и через мультиплексор поступает на схему 7 совпадения кодов, где сравнивается в кодом Т от задатчика 1,

Мультиплексор б реализует логическое управление

ВЫХ МП Код С4(+)-Р1 + Код КА-Р2, где код С4(+) - ВСД-код счетчика 3

код КА - код командоаппарата, идентифицирующего фактическое положение объекта (командоаппаратом является датчик 4 положения объекта и реверсивный 5 ВСД- счетчик.

Поскольку Р1 1, а Р2 0, то

ВЫХМП КОДС4(+)

Схема 7 совпадения реализует логическое уравнение:

СОВП 1 (Код Т НЕ ВЫХ МП) или в режиме 1:

СОВП 1 Код Т Код С4(3).

Если позиция объекта, подлежащего поиску (см,фиг.З) находится в правой половине относительно исходной позиции, то за N/2 импульсов генератора обязательно сформируется сигнал СОВП 1 1, выходной сигнал 10 логического элемента И равен единице СОВП Р1-1-1 - 1.

Управляющий триггер 12 формирует сигнал вращения по часовой стрелке.

Если же позиция объекта, подлежащего поиску находится в левой половине относительно исходной позиции, то за N/2 импульсов сигнал СОВП 1 не формируется, управляющий триггер 12 остается в сброшенном состоянии, формируя сигнал вращения про- тив часовой стрелки.

Задержанный последний N/2 - импульс пачки сбрасывает триггер 8 режимов работы: Р1 0, Р2 1, формируя режим 2 - определение числа шагов. При этом:

-снимается сигнал совпадения СОВП 1

-мультиплексор 6 переключается на передачу кода командоаппарата КА:

- импульс Вращение через исполнительный орган 13 включает движение объекта по выбранному ранее кратчайшему направлению;

-при вращении объекта, с каждым ша- гом, по сигналу датчика 4 положения

объекта, состояние реверсивного 5 ВСД- счетчика увеличивается (ПО 1) или уменьшается (ПРОТИВ 1) на единицу.

На каждом шаге осуществляется сравнение кода задания (КОД Т) с кодом фактического положения объекта (код КА) . СОВП 2 - (Код Т Код КА).

Вращение магазина происходит до тех пор, пока код командозппарата не совпадает с кодом задания, что говорит о том, что нужная позиция находится в исходном положении. При этом логический 11 элемент И формирует сигнал остановки ОСТ СОВП2-Р2.

Магазин останавливается, одновременно сбрасывается управляющий триггер 12 и устанавливается триггер 8 режимов работы.

Устройство готово к новому циклу работы.

Все блоки устройства выполнены на типовых известных элементах, принципы построения которых широко описаны в специальной и учебной литературе. Например, структуры построения генераторов, счетчиков, мультиплексоров, схем совпадения кодов, элементов памяти приведены в таких книгах, как Самофалов К.Г., Корнейчук В.П., Тарасенко В.П.Электронные цифровые вычислительные машины. Высшая школа, 197бг; Будиннский Я. Логические цепи 8 цифровой автоматики. Энергия, 1978; Титце Ч., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника, Мир, 1983; Цифровые вычислительные

машины (элементы, узлы и устройства машины)./ Под редакцией Г.Н.Соловьева. Ато- миздат. 1977г,

По этой причине приводить их конкретную реализацию нет необходимости.

Задатчик 1 это может быть наборное поле из контактных (например, тумблеров или галетных выключателей) или бесконтактных элементов выполнения в ВСД-коде. Для станка с ЧПУ - это выходы любого про- мышленного устройства числового программного устройства.

Датчик 10 позиция - это любой промышленный контактный путевой выключатель.

Исполнительный орган 13 выполняется индивидуально для конкретного исполнения механической части объекта и его привода, электрического или гидравлического. Для предмета изобретения его реализации значения не имеет. Схемы управления и стыковки промышленных регулируемых электроприводов приведены, например, в книгах: Чернов Е.А., Кузьмин В.П., Синичкин С.Г. Электроприводы подач станков с ЧПУ. Справочное пособие. ВВКИ, 1986; Чернов Е.Л., Кузьмин В.П.Комплектные электроприводы станков с ЧПУ Справочное пособие. ВВКИ, 1989г.

Экономический эффект от внедрения заявляемого изобретения по сравнению с прототипом достигается за счет уменьшения времени позиционирования объекта в заданную позицию в связи с вращением по кратчайшему пути. Эффект возрастает с ростом числа позиций вращающегося объекта. В результате - повышение показателей качества и производительности работы.

Ориентировочная потребность народного хозяйства в подобных устройствах может составить тысячи штук в год.

Формула изобретения

Устройство для автоматического управления вращением объекта, содержащее за- датчик программы, генератор импульсов, датчик положения объекта, первый и второй

счетчики импульсов, триггер режимов и управляющий триггер, первый и второй элементы И, а также исполнительный орган, о т- личающееся тем, что, с целью определения кратчайшего направления вращения, оно содержит мультиплексор, схему сравнения кодов и третий элемент И, причем первый выход задатчика программы соединен с первым входом схемы совпадения кодов, второй выход- задатчика программы соединен с входом пуска генератора импульсов и с входом установки режимов триггера, первый выход генератора импульсов соединен со счетным входом первого счетчика импульсов, а второй - с входом сброса режимов триггера, выходы первого счетчика импульсов соединены с первой группой информационных входов мультиплексора, а выход второго счетчика импульсов - с второй группой информационных входов мультиплексора и с группой входов первого элемента И, выход которого соединен с установочным входом первого счетчика импульсов, выход схемы сравнения кодов соединен с первыми входами второго и третьего элементов И, вторые входы которых, а также первый и второй управляющие входы мультиплексора подключены к прямому и инверсному выходам триггера режимов соответственно, выход второго элемента И подключен к входу установки управляющего триггера, а выход третьего элемента И подключен к входу сброса управляющего триггера, прямой и инверсный выходы которого соединены с первым и вторым входами задания режимов исполнительного органа, причем третий и четвертый входы задания режимов подключены к выходу третьего элемента И и инверсному выходу триггера режимов соответственно.

МдГ

Триггер налреб/гения

Л0