Устройство для автоматического управления вращением объекта

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (! )) (я)з G 05 В 19/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4916862/24 (22) 30.01,91. (46) 07.11.92. Бюл, N. 41 (71) Нижегородское станкостроительное производственное объединение (72) Е,А.Чернов (56) Авторское свидетельство СССР

М 452808, кл. G 05 В 19/18, 1973.

Авторское свидетельство СССР

М 744462, кл. G 05 В 19/18, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧ ЕСКОГО.УПРАВЛЕНИЯ ВРАЩЕНИЕМ ОБЪЕКТА (57) Назначение устройства состоит в том, что оно может быть использовано для управления вращением инструментальных магаИзобретение относится к области автоматического управления промышленными механизмами и может быть использовано, например, для управления вращением инструментальных магазинов многоопераци онных станков с ЧПУ при поиске инструмента.

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

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, заключающих1774309

10

?О

30

55 ся в формировании сигналов кратчайшего направления вращения ПО или ПРОТИВ часовой стрелки, Укаэанная цель достигается тем, чта в устройство вводятся мультиплексор и схема 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 прототипам, определение числа шагов в котором осуществляется последовательной работой двух генераторов и счетчиков и управляющим только объектом с однонаправленным вращением, говорит о соответствии заявляемого технического решения критерию "новизна".

Анализ известных решений и аналогов в области систем управления инструментальными магазинами или любыми другими вращающимися позиционными абьектами, позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками в заявляемом устройстве, и признать заявляемое решение соответствующим критерию "существенные отличия".

На фиг,1 показана блок-схема заявляемого устройства; на фиг.2 — диаграммы работы устройства; на фиг.3 — аппликация абьекта для N = 16, где кад позиции в исходHGM состоянии К(исх) = 3, код позиции подлежащий поиску 7.

Устройства для автоматического управления вращением объекта содержит задатчик 1, формирующий в двоична-десятичном (ВСД) коде номер позиции обьекта, подлежащий поиску и сигнал ПУСК. Обычно это устройство ЧПУ, где код задания номера инструмента задается по технологическому адресу Т (ТО1, ТО2, Т04, Т08, Т10, Т20, Т40 и 780); генератор 2 "пачки" импульсов ГПИ, генерирующий по сигналу "Пуск" пачку им. пульсов, число которых равно N2, где N— число позиций объекта (например, гнезд инструментального магазина); кольцевой

ВСД-счетчик 3 на сложение обьемом равным числу позиций объекта V = и и используемый для определения направления вращения по кратчайшему пути, датчик 4 положения обьекта, представляющий собой контактный или бесконтактный путевой выключатель, генерирующий импульс на каждом шаге вращения объекта; реверсивный

ВСД-счетчик 5 объемам 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 эадатчика 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 обьекта, а по второму входу поступают импульсы датчика 4 положения обьекта, 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 ПΠ— вращение по часовой стрелке, ПРОТИ — вращение против часовой стрелки, ОСТ вЂ” остановка (аналог числа шагов) и ВРА٠— вращения поступают соответственно, на первый, второй, третий и четвертый входы исполнительного органа инструментального магазина 14 (объекта).

1774309

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

При включении питания сигналами начальной установки (НУ) взводится триггер 8 режимов работы: Р1 = Р2(ВРАЩ) = О, а так- 5 же сбрасывается управляющий триггер; ПО

= О, ПРОТИВ = 1, Далее оператор при гГомощи устройства преднабора заносит в реверсивный ВСДсчетчик 5 код позиции объекта. находящего- 10 ся в исходной позиции. Устройство готово к автоматической работе.

По команде задатчика 1 формируется

БСД вЂ” код задания позиции объекта, подлежащей поиску (код Т) и сигнал "Пуск", под 15 действием которого осуществляется следующее:

- начальный код реверсивного 5 ВСД— счетчика переписывается в кольцевой ВСДсчетчик 3; 20

- триггер 8 режимов устанавливается (первый раз подтверждается) в состояние

Р1 = 1, Р2 = О, подготавливая выполнение режима 1 определения направления вращения; 25

- запускается генератор 2 "пачки" N/2 импульсов.

С каждым импульсом содержимое кольцевого 3 ВСД-счетчика увеличивается на единицу и через мультиплексор поступает 30 на схему 7 совпадения кодов, где сравнива- . ется в кодом Т от задатчика 1, Мультиплексор 6 реализует логическое управление

ВЫХ МП = Код С4(+) Р1 + Код КА Р2, 35 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- 40 счетчик.

Поскольку Р1 = 1. а P2 = О, то

ВЫХ МП = КОД С4(+)

Схема 7 совпадения реализует логическое уравнение: 45

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

СОВП 1 = (Код Т вЂ” = Код С4(3)).

Если позиция объекта, подлежащего поиску(см.фиг.З) находится в правой половине 50 относительно исходной позиции, то за й/2 импульсов генератора обязательно сформируется сигнал СОВП 1 = 1, выходной сигнал

10 логического элемента И равен единице

СОВП Р1=1 1 = 1, 55

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 против часовой стрелки.

Задержанный последний N/2 — импульс

"пачки" сбрасывает триггер 8 режимов работы: Р1 = О, Р2 = 1, формируя режим 2— определение числа шагов. При этом:

- снимается сигнал совпадения (СОВП 1=

=0);

- 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 шагом, по сигналу датчика 4 положения объекта, состояние реверсивного 5 ВСДсчетчика увеличивается (ПО = 1) или уменьшается (ПРОТИВ = 1) на единицу.

На каждом шаге осуществляется сравнение кода задания (КОД T) с кодом фактического положения объекта (код КА)

СОВП 2 = (Код Т вЂ” = Код КА).

Вращение магазина происходит до тех пор, пока код командоаппарата 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,И., Тарасенко В,П.Электронные цифровые вычислительные машины. В ысшая школа, 1976r; 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. Атомиздат, 1977г, По этой причине приводить их конкретную реализацию нет необходимости.

1774309

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 вЂ” это выходы любого промышленного 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 E,À., Кузьмин B,Ï, Синичкин С.Г. Электроприводы подач станков с

ЧПУ. Справочное пособие, ВВКИ, 1986;

Чернов E.А., Кузьмин B.Ï.Koìïïåêòíûå электроприводы станков с ЧПУ Справочное пособие, ВВКИ, 1989г.

Экономический эффект от внедрения заявляемого изобретения по сравнению с прототипом достигается за счет уменьшения времени позиционирования обьекта в заданную позицию в связи с вращением по кратчайшему пути.. Эффект возрастает с ростом числа позиций вращающегося обьекта.

В результате — повышение показателей качества и производительности работы.

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

Формула изобретения

Устройство для автоматического управления вращением объекта, содержащее задатчик 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 тл и ч а ю щ е е с я 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, 10 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 им15 пульсов, 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

20 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 реэлемента И подключен к входу установки управляющего триггера, а выход третьего элемента И подключен к входу сброса уп.равляющего триггера, прямой и инверсный

35 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 вы40 ходу триггера режимов соответственно, 30 жимов соответственно, выход второго

1774309

Редактор С. Кулакова

Заказ 3926 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

//У ,Я УАфег

Ре5ерси5ни

cvemvu

/01 T т 1пцск) р,реалию

Тр. напра5п

me бйа цеЯду

cvemvux сиво

РргЩ

gn ол

Составитель Е. Чернов

Техред М.Моргентал Корректор A. Мотыль