СИСТЕМА ПОЗИЦИОННОГО ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ Советский патент 1968 года по МПК G05B19/16 

Известны системы позиционного программного управления с использованием индуктивных преобразователей вращательного движения винта в импульсно-цифровую информацию при помощи делительного диска, имеющего на своей окружности ряд элементарных магнитов, расположенных на равном расстоянии друг от друга и воздействующих на установленную против диска электромагнитную головку, в которой при вращении диска образуются импульсы тока, подсчитываемые счетчиком электрических импульсов.

При перемещении суппорта или другого исполнительного элемента на заданную координату счетчик отсчитывает большое количество импульсов. В двухотсчетных системах для уменьшения количества отсчитываемых импульсов имеются датчики грубых и точных импульсов.

Предлагаемая система позиционного программного управления отличается от известных тем, что в ней датчик для отработки точных перемещений выполнен в виде делительного диска с равнорасположенными по окружности магнитными элементами, причем на корпусе датчика расположены магнитные головки против магнитных элементов, производящие намагничивание этих элементов и измерение угла поворота диска с последующим размагничиванием после отработки перемещений нулевой единственной считывающей головкой, закрепленной возле датчика. Датчик обратной связи для отработки грубых перемещений выполнен в виде сердечников из магнитомягкого материала с обмоткой управления, равнорасположенных на станине вдоль движения исполнительного органа станка, причем на исполнительном органе станка установлена считывающая головка, производящая измерение перемещения посредством взаимодействия с сердечником, на обмотку которого подано напряжение. Это обеспечивает повышение надежности и уменьшение количества считываемых импульсов.

В описываемом устройстве для перемещения и остановки исполнительного органа в измерительной системе подается два импульса: один для перехода с ускоренной подачи на медленную, второй для остановки суппорта.

На фиг. 1 представлена кинематическая схема привода предложенной системы; на фиг. 2 - магнитная головка для записи и стирания сигнальных знаков на магнитных сердечниках и диск с магнитными головками и стержнями; на фиг. 3 представлена принципиальная схема предложенной системы.

Описываемая система состоит из ходового винта 1 для перемещения исполнительного органа 2, соединенного с гайкой 3.

На ходовом винте закреплены немагнитный делительный диск 4 с ферромагнитными сердечниками 5 и электромагнитные муфты 6 и 7. Муфта 6 предназначена для ускоренного перемещения исполнительного органа путем сообщения вращения винту от свободно посаженного на нем зубчатого колеса 8, муфта 7 для медленного перемещения исполнительного органа от зубчатого колеса 9.

Вдоль станины закреплены стержни 10, которые выполняют роль бесконтактных упоров, выдающих импульс при достижении исполнительным органом 2 заданной координаты, расположенной в пределах расстояния между двумя соседними упорами. В размагниченном состоянии стержни 10 не оказывают практического воздействия на считывающую головку 11, которая жестко закреплена на исполнительном органе 2, или непосредственно на гайке 3. При подаче сигнала стержни 10 намагничиваются навитыми на них обмотками 12. Во избежание остаточного магнитизма стержни 10 выполняются из ферромагнитного материала с малой коэрцитивной силой.

Магнитные сердечники 5 на делительном диске 4, предназначенные для хранения информации, выполнены из материала с большим остаточным магнетизмом.

Запись и стирание информации производится магнитными модуляционными головками 13, реагирующими на величину магнитного потока и расположенными радиально вокруг диска 4 на равном расстоянии друг от друга. Для стирания записанных сигнальных знаков используется ток высокой частоты.

Головка 14, находящаяся внутри записывающей головки 13, предназначена только для считывания сигнальных знаков.

Магнитные головки 15, считающие опережающий импульс для перевода исполнительного органа 2 с ускоренного движения на медленное, установлены симметрично по отношению к центральной головке 14, подающей сигнал на остановку исполнительного органа 2 при достижении заданной координаты.

Для считывания опережающих импульсов может быть установлено несколько головок 15 с каждой стороны от центральной (нулевой) головки 14, чтобы опережающий импульс мог поступить на переключение скорости движения исполнительного органа 2 на различных расстояниях от точки полной остановки, в зависимости от скорости движения исполнительного органа.

Для записи числа (для задания величины перемещения исполнительного органа 2 предусматривается принципиальная схема записи и считывания числа в десятичной системе исчисления с десятичным выбором) может быть применена система с двоичным выбором.

Для ввода числа со считывающего устройства в схеме имеются реле единиц, десятков, сотен и т.д., в зависимости от величины числа.

Например, емкость системы 10000 единиц, разрешающая способность 0,1 мм, шаг винта 10 мм, направление винта - правое, стержни 10 вдоль винта расположены на расстоянии 10 мм, на диске 4 имеется 100 сердечников 5, а вокруг диска 4-100 записывающих головок 13 (на схеме фиг. 3 показано только 20). Нумерация головок 13 идет в возрастающем порядке по часовой стрелке.

В этом случае поворот диска 4 на один оборот вызовет перемещение на 10 мм. Поворот диска 4 на один интервал между сердечниками против часовой стрелки вызовет перемещение исполнительного органа 2 на 0,1 мм в направлении по стрелке Б (фиг. 3).

Необходимо, например, ввести в схему и отработать перемещение исполнительного органа 2 на 113 единиц, т.е. осуществить перемещение на 11,3 мм, так как цена единицы 0,1 мм. От считывающего устройства подается напряжение на реле единиц, имеющее десять нормально открытых контактов - один в разряде единиц и по одному в разрядах десятков. Это реле, замкнув контакты Р₃, сделает выбор цифры 3 в разрядах единиц и десятков. Одновременно сработает реле десятков, у которого только один контакт РД₂, следовательно, будет сделан выбор десятков.

Напряжение подается на реле сотен, которое также имеет по одному контакту PC₁ в каждой сотне разрядов сотен, и на реле тысяч PT₁. Напряжение в катушки магнитных головок подается от отдельной шины и затем снимается, а напряжение, подведенное к обмоткам разрядов сотен и тысяч, остается включенным.

Отработка перемещения исполнительного органа 2 осуществляется следующим образом.

Напряжение, поданное через третий контакт второго десятка к магнитной головке 13 у диска 4, намагничивает до насыщения в определенной полярности магнитный сердечник 5 и затем отключается, а обмотка первого сердечника 10 разряда сотен вдоль винта 1 остается под напряжением.

Включается муфта 6 ускоренного хода, и исполнительный орган 2 двигается по стрелке Б. При вращении диска 4 против часовой стрелки намагниченный сердечник 5 под номером 13 проходит первый раз под нулевой считывающей головкой, при этом подается сигнал в схему совпадения, представляющую собой логический элемент «И».

Но так как считывающая головка 11 не дошла еще до первого стержня 10, то не срабатывает второй контакт в схеме совпадения, питающего муфту 6, и диск 4 делает второй оборот, сигнал же используется для подготовки цепи опережения к переходу исполнительного органа на медленную скорость. Во время второго оборота сердечник 5 с номером 13 проходит сначала под магнитной головкой, подающей сигнал на переключение подачи с ускоренной на медленную. Муфта 6 отключается и включается муфта 7, а сердечник 4 под номером 13 снова воздействует на нулевую магнитную головку.

Магнитная головка 11 теперь уже прошла мимо первого намагниченного стержня 10 и подготовила цепь в логическом элементе «И»; схема совпадения отключает муфту 7 привода. При этом исполнительный орган 7 останавливается на заданной координате, а намагниченный сердечник 5 под номером 13 оказывается под нулевой магнитной головкой 13.

В головку 13 подается переменный ток для размагничивания сердечника, этим схема подготавливается к записи и отработке нового числа.

Если перемещение исполнительного органа 2 небольшое (на несколько единиц), то сразу включается муфта 7 медленного перемещения. При большом перемещении (больше сотни) цепь стержня подготавливается дополнительно при помощи записи опережающего сигнала в предыдущем сердечнике и сотен с учетом направления движения исполнительного органа. Схема может быть выполнена целиком на бесконтактных элементах.

1. Система позиционного программного управления, содержащая ходовой винт, несущий датчики обратной связи для отработки точных - внутришаговых и грубых - шаговых перемещений путем преобразования движения винта в импульсно-цифровую информацию при помощи магнитных считывающих головок, закрепленных по одной в каждом датчике, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и уменьшения количества считываемых импульсов, датчик для отработки точных перемещений выполнен в виде делительного диска с равнорасположенными по окружности элементарными магнитными элементами, причем на корпусе датчика расположены магнитные головки против указанных магнитных элементов, производящие намагничивание указанных элементов и измерение угла поворота диска с последующим размагничиванием после отработки перемещений нулевой единственной считывающей головкой, закрепленной возле датчика.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что датчик обратной связи для отработки грубых перемещений выполнен в виде сердечников из магнитомягкого материала с обмоткой управления, равнорасположенных на станине вдоль движения исполнительного органа станка, причем на исполнительном органе станка установлена считывающая головка, производящая измерение перемещения посредством взаимодействия с сердечником, на обмотку которого подано напряжение.