Цифровое устройство для двухкоординатного управления металлорежущим станком

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К ПАТЕНТУ

Союз Советских

Социалистических

Республик ()954000 (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 30.12.71(21) 1731377/18-24 (23) Приоритет — (32) 3 1. 1 2.70 (31) 123266 (33) Япония

Опубликовано 23.08.82. Бюллетень J% 31 (5I) М. Кл.

Cj 05 В 19/18

Госудоретвеииый комитет

СССР ло делам изобретений и открытий (53) УЛК 621.503..55 (088.8) Дата опубликования описания 23.08.82

И ностранцы

Кенго Кобояси, Сейити Хаттори и Масахару Та (Япония) (72) Авторы изобретения

Иностранная фирма

Фудзицу Лимитед (Япония) (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДВУХКООРДИНАТНОГО

УПРАВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИМ СТАНКОМ

Изобретение относится к автоматике, в частности к устройствам управпения метаппорежушимн станками, предотвращающими поломку резца и уменьшающими время простоя станка. 5

Известно устройство дпя управпения станком, в котором при превышении на гпавном шпиндепе станка максимально ! допустимой вепичины крутящего момента резец отводится от заготовки, уменьшая то таким образом крутящий момент. В таком устройстве поддерживают оптимапьную величину нагрузки, равную верхнему допустимому значению, что позвопяет эксплуатировать станок с максимальной эффек- l5 тивностью (1 .

Однако при движении резца во время обработки заготовки по контуру, заданному программой, незатачиваемая часть зв резца может соприкасаться с заготовкой и производить по ней удары. Это приводит к поломке резца, поскольку незатачиваемая часть резца не явпяется такой же прочной, как его режущая кромка.

Наибопее близким по . технической сущности к изобретению явпяется устрой ство дпя программного управления, сайер.жащее блок задания и распредепения информации, подключенный выходами через взаимосвязанные эпементы И, ИЛИ и задержки и суммирующие и реверсивные счетчики к бпокам управления координатными приводами P2).

Недостатком известного устройства является низкая точность. цепь изобретения -- повышения точностй устройства.

Поставленная цель достигается тем, что цифровое устройство дпя двухкоординатного управления метаппорежушим стан ком, содержащее генератор этапонной частоты, выход которого подключен к nepsoму входу первого и второго элементов И, блок распределейия импульсов, соединенный первым выходом с вычитаюшим входом первого реверсивного счетчика через третий эпемент И, вторым выходом - с суммирующим входом первого реверсивно.го счетчика через поспедоватепьно вкпю3 9540 ченные четвертый элемент И, пятый элемент И и первый элемент ИЛИ, третьим выходом — с вычитающим входом второго реверсивного счетчика через шестой элемент И, а четвертым выходом — с суммирующим входом второго реверсивного счетчика через последовательно включенные седьмой элемент И и второй элемент ИЛИ, элемент задержки, два суммирующих счетчика, восьмой элемент И, четыре элемен- )0 та ИЛИ и блок управления приводом, соI держит триггер, .блок сравнения, два элемента НЕ, четыре элемента ИЛИ, два реверсивных счетчика, детектор, два суммирующих счетчика, тринадцать элемен- 15 тов И и импульсный датчик предельной нагрузки шпинделя, подключенный выходом к второму входу второго элемента ИЛИ и к первому входу третьего элемента

ИЛИ, соединенного выходом с первым щ входом девятого элемента И и через четвертый.элемент ИЛИ вЂ” с первым входом блока управления приводом, нулевой выход второго реверсивного счетчика подключен к второму входу четвертого элемента ИЛИ через десятый элемент И, соединенный вторым входом с третьим выходом блока распределения импульсов и с первым входом одиннадцатого элемента И, выход которого подключен к второму входу третьего элемента ИЛИ, а второй вход — к первому выходу устройства, к второму входу второго элемента И, к входу первого элемента HE и через элемент задержки к информационному выходу

35 второго реверсивного счетчика и к второму входу шестого элемента И, второй вход девятого элемента И соединен с первым входом двенадцатого элемента И и через триггер с нулевым выходом перво40 го реверсивного счетчика и с вторым входом первого элемента И,подключенного третьим входом к информационному выходу третьего реверсивного счетчика, суммирующий вход которого соединен с вы45 хоАоМ девятого элемента И, вычитаюший вход - с выходом первого элемента

И и с первым входом пятого элемента

ИЛИ, а нулевой выход — с первыми входами тринадцатого и четырнадцатого элементов И, второй вход третьего элемента

И подключен к выходу первого элемента

НЕ,=а выход - к второму входу двенадцатого элемента И, соединенного выходом с вторым входом блока управления приводом, третий вход которого подключен через шестой элемент ИЛИ к выходу восьмого элемента И, соединенного первым входом с выходом четвертого элемента И, 00 4 второй вход шестого элемента ИЛИ подключен к второму входу первого элемента ИЛИ и к выходу второго элемента И, подсоединенного третьим входом к информационному выходу первого реверсивного счетчика, выход пятнадцатого элемента

И подключен к четвертому входу блока управления приводом, первый вход — к выходу второго элемента НЕ, а второй вход — к выходу пятого элемента ИЛИ и к первому входу шестнадцатого элемента

И, соединенного выходом с счетным входом первого суммирующего счетчика, управляющий вход которого подключен к нулевому выходу первого реверсивного счетчика, а выходы — к входам детектора, соединенного выходом с вторыми входами седьмого и четвертого элементов И и с входом второго элемента НЕ, второй вход пятого элемента ИЛИ подключен к выходу семнадцатого элемента И, счетный вход второго суммирующего счетчика соединен с выходом восемнадцатого элемента И, управляющий вход — с нулевым выходом первого реверсивного счетчика через седьмой элемент ИЛИ, а выход — с суммирующим входом четвертого реверсивного счетчика, подключенного вычнтающим входом и информационным выходом к выходу и второму входу соответственно тринадцатого элемента И, а нулевым выходом - к второму входу четвертого элемента И и к первому входу семнадцатого элемента И, четвертый выход блока распределения импульсов соединен с вторым входом семнадцатого, первым входом восемнадцатого и с третьим входом тринадцатого элементов И, входы блока сравнения подключены к выходам третьего и четвертого суммирующих счетчиков, а выход — к первому входу девятнадцатого элемента И, соединенного выходом с первым входом восьмого элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу девятого элемента

ИЛИ, подсоединенного выходом к второму выходу устройства, а вторым входомк выходу четырнадцатого э лемента И, счетный вход третьего суммирующего счетчика подключен к вь1ходу двадцато- ° го элемента И, соединенного выходами с выходами двадцать первого элемента И и десятого элемента ИЛИ, выход второго элемента НЕ подключен к вторым входам восьмого, шестнадцатого и восемнадцатого и к первому входу двадцать первого элементов И, причем вторые входы седьмого и восьмого элементов ИЛИ, входы десятого элемента ИЛИ, счетный вход

9540 четвертого суммирующего счетчика и вторые входы четырнадцатого, девятнадцатого и двадцать первого эпементов И соединены с соответствующими BxollBMH устройства.

На фиг. 1 представлена функционапьная схема устройства; на фиг. 2 — пример контура заготовленной дпя обработки детапи и путь режущей грани резца.

Устройство содержит первый 1, вто- 10 рой 2, третий 3 и четвертый 4 суммирующие счетчики, генератор 5 этапонной частоты, блок 6 распределения импупьсов, бпок 7 управления приводом, эпемент 8 задержки, блок 9 сравнения, триггер 10, 15 детектор 11, импульсный датчик 12 предельной нагрузки шпинделя, первый 13 и второй 14 эпемянты НЕ, первый 15, второй 16, третий 17 и четвертый 18 реверсивные счетчики, 19-28 с первого 20 цо десятый соответственно элементы ИЛИ, 29-49 соответственно с первого по двадцать первый эпементы И, 50-54 входы и 55, 56 выходы устройства. На фиг. 1 также обозначены С -С g состояния счет- 25 чиков 1, 2, 15, 16 и 17 соответственно.

Устройство работает спедуюшим образом.

Генератор 5 формирует прямоугопьные импупьсы, которые имеют наперед задан- 34 кую частоту. Программа работы записана на программоноситепе, где сиг напы D Е и

EH, CR означают соответственно окончание операции распределения импупьсов, начапо программы, конец команды программы, причем сигналы окончания считывания DE Я, ER, CR поступают на входы 50, 51, 52 соответственно. Сигналы

+Х, -Х, Ф 7. и -7, снимаются с выходов блока 6.

40 ,детектор 11 срабатывает, когда содержимое счетчика 1 достигает заданного значения сигнапа 0 Отрицатепьное значение этого сигнала (cl) воздействует на вход эпемента И 46, с выхода ко- 5 торого информация передается на вход счетчика 2 в качестве допопняюшего сигнала. При появлении сигнапа на входе 50 иди в случае, когда информация счетчика

15 равна нулю (С3=0), счетчик 2 сбрасывается в ноль. Выходные сигнапы счетчика 2 поступают на суммирующий вход счетчика 18, на выходе которого образуется один сигнал, когда его информация не равна нулю этот сигнал воздействует на вход эпемента И 41. Сигнап, образу55 ющийся при нулевом состоянии счетчика

17, поступает на вход эпемента И 41, выходной сигнап которого воздействует

00 б на вычитающий вход счетчика 18. Сигнап, появляющийся при нулевом состоянии сче чика 18, воздействует на вход эпемента

И 45, выходной сигнал которого поступает на входы эпементов И 44 и 43 через эпемент ИЛИ 23 вместе с сигнапом с выхода элемента И 29, воздействующим также на вычитающий вход счетчика 17.

Сигнап с выхода элемента НЕ 14 поступает на вход элемента И 44, передающего информацию на вход счетчика 1 °

Состояние С счетчика 1 передается на вход детектора 11. Счетчик 1 сбрасыва» ется в нупь, когда состояние С счетчика 15 становится равным нупю. Сигнап с выхода детектора 11 поступает также на вход элемента И 43 через эпемент

HE 14, а выход эпемента И 43 соединен с входом (-Х) бпока 7. Кроме того, выход детектора l l соединен с входом эпемента И 35, выходные сигнапы которого передаются на элемент ИЛИ 20,Импупьсный сигнал, образующийся при возрастании нагрузки на главном шпиндепе станка выше допустимой предепьной вепи.чины, появляется на выходе датчика 12, который соединен с суммирующим входом счетчика 16 через элемент ИЛИ 20, а также с одним из входов эпементов ИЛИ 22 и И 37 через эпемент ИЛИ 21. Сигнап, указывающий на напичие информации в счетчике 16, отпичной от нупевого значения, поступает на вход элемента И 34, выходной сигнап которого передается на вычитающий вход счетчика 16, предназначенного дпя счета распределяемых импупьсов при управпении в +Х направпении.

Выходной сигнап этого счетчика при его нупевом состоянии поступает на вход +Х блока 7 через эпементы И 38 и ИЛИ 22.

На выходе счетчика 16 образуется короткий сигнал сразу поспе того, как его содержание становится равным нупю, при этом данный короткий импульс передается на элемент И 39 через элемент 8 задержки. Часть выходного сигнапа эпемента 8 задержки передается на выход 55 для перематывания программоноситепя и на вход эпемента И 31 через эпемент

HE 13.

Генератор 5 подает импупьсы на входы эпементов И 29 и 30, Счетчик 17 считает импупьсы, соответствующие дпине хода станка в +Х направлении, что составпяет функцию превышения вепичины крутящего момента допустимого значения.

7 9540

Счетчик Р5 предусмотрен для подсчета импупьсов при движении резца станка в направлении + Во время движения резца в направпении От тОчки А до ТОчки Н (фиге 2) рас» предепение импульсов для -Х направления подсчитывается счетчиками 1 и 2.

При достижении информацией в счетчике

1 значения, соответствующего заданной вепичине а на выходе детектора 11 фор-!О мируется сигнал, вследствие чегб двигатепь (не показан) прекращает свое движение в направпениях -Х и + 2 (точка В).

Одновременно счетчик 2 прекращает счет и его информация передается в счет- 15 чнк 18. В течение интервала времени, когда резец стоит на месте, бпок 6 распредепяет импульсы от точки Б до точки

Н, при этом распределяемые импульсы для направпений вдопь осей -Х и +Z под- 20 . считываются счетчиками 16 и 15 соответственно. По окончании указанного распредепения, то есть в точке Н,снгнап отпичительной маркировки обеспечивает окончание сигнана окончания распредепения Hà Е5 входе 50. Однако в спучае, когда на выходе детектора .11 присутствует «1», а на выходе элемента И 49 — "0", счетчик

3 не срабатывает. При считывании информации спедующего кадра (от точки Н 5п до точки 1 ) информация счетчика 4 принимает следующее значение, при этом происходит распредепение импупьсов дпя -Х и +Е направпений. Указанные распределяемые импульсы в этот промежуток времени считываются с помощью счетчиков

l6 и 15. В это время при наличии сигнала на выходе детектора 11 информация в счетчике 3 сохраняет свое нулевое значение, в результате чего на выходе блока 9 не образуется выходного сигнала.

В связи с этим сигнал на входе 52 не вызывает образования сигнала окончания распределения импупьсов на выходе 56. !

Далее после считывания следующего

45 кадра (от точки 2 до точки К) распределяемые импульсы дпя -7 . направления вычитаются из чиспа, запомненного счетчиком 15. При достижении точки Ь (вре-. мя распределения импупьсов от 1 до К), S0 имеющей ту же координату, что и точка

В, резец останавпивается в точке В, при этом. информация счетчика 15 принимает нулевое значение, импульсы распределяются дпя участка ме ду. Ь и К, энемент 55

И 40 открйваетсяи резец совершает обработку при движении от точки В до точки

М в направлении - Е „Во время процесса резания, если нагрузка крутящим моментом превышает допустимое максимапьное значение, резец движется в +Х направпении со скоростью, соответствующей превышению вепичины крутящего момента (точка R).

Число импульсов, соответствующее указанному движению в +Х направпении, добавпяется к числу счетчиков 16 и 17.

В общем спучае чиспо импупьсов, соответствующее движению в +Х направпении, которое явпяется функцией превышения нагрузки крутящим моментом на главном шпинделе, подсчитывается счетчиками 16 и 17. При достижении резцом точки М производится считывание информации спедуюшего кадра, при этом продолжается распредепение импупьсов и резец движется от точки М до точки)3.

Распредепяемые импульсы при считывании от I до К и от К до Z, в +Х направлении вычитаются из чиспа, запомненного счетчиком 16. Движение резца в - Z направлении опредепяются соответствующими распределяемыми импульсами.

При достижении резцом точки U в которой в соответствии с программой резец останавпивается, информация счетчика 16 принимает нулевое значение. Сразу же после этого на выходе эпемента 8 формируется сигнал с задержанным периодом, после чего распределяемые импупьсы для

+Х направпения непосредственно поступают на блок 7 через эпементы И 39 и

ИЛИ 21 и 22. Вследствие этого резец движется из точки D. в точку Е вдопь запрограммированного пути спедования, причем распредепяемые импульсы дпя+Х направпения в этот промежуток времени прибавляются к содержащейся в счетчике

17 информации через эпемент ИЛИ 21.

Когда выходной сигнал эпемента 8 становится равным нулю (резец в это время находится в точке Е)„резец останавпивается и одновременно формируется сигнап на выходе 55 дпя перематывания программной ленты.

Генератор 5 воздействует через эпементы И 44 и ИЛИ 24 на вход Е бпока

7 и через элементы И 30 и ИЛИ 19— на счетчик 15, поспе чего резец начинает движение в 11 направпении. Информация счетчика 15 при этом скпадывается с импульсами, соответствующими движению резца в данном направлении, Движение резца в этот промежуток времени происходит с высокой скоростью, резец движется в направлении от, точки E до точ954000 10 повреждение резца, так как обрабатывар- емая заготовка касается только режущей а грани резца.

С) ки F. При достижении резцом точки F, координата Е которой совпадает с коо динатой Z точки В, информация счетчик 15сбрасываются в нуль, а элемент И 30 закрывается. В резу пьтате этого движение резца в Х направлении прекращается. В то же самое время информация, накопленная в счетчиках 1, 2 и 4 также сбрасывается в нуль.

Генератор 5 далее генерирует сигнал 10 прямоугольной формы, который через элементы И 29, ИЛИ 23 и И 43 воздействует на вход -Х блока 7, после чего резец начинает движение в -Х направлении. Импульсы при этом подсчитываются счетчи- 15 ком 1. Одновременно эти импульсы вычитаются из числа, запомненного счетчиком

17.

После достижения резцом точки В информация счетчика 17 сбрасывается в нуль, элемент И 29 закрывается и движение резца в -Х направлении прекращается. Кроме того, после образования сигнала на входе 50 об окончании распределения импульсов, который проходит через i5 элементы ИЛИ 26 и 27, устройство вновь включается в работу.

По окончании считывания программы от .точки A до точки Н начинается распределение импульсов дпя -Х и 4 Z направпе-З0 ний, поскольку информация счетчика 18 в это время не равна нулю, элементы И 45 и 32 закрыты, вследствие чего резец не движется. Импульсы дпя -Х направления подсчитываются счетчиком 2. Выходной

35 сигнал элемента И 41 вычитается иэ числа, запомненного счетчиком 18. При достижении резцом точки В, в которой резец останавливается, информация счетчика 18 сбрасывается в нупь и; поскольку

40 элементы И 45 и 32 в это время открыты, резец продолжает движение вдоль запрограммированного пути, а счетчик 1 достигает наперед заданной величины, на выходе детектора 11 образуется сигнал

45 после чего резец останавливается, а содержимое счетчика 2 замещается информацией счетчика 18. Счетчики 1 и 2 в это время не работают. Кроме того, открывается элемент И 35, вследствие

50 чего включаются в работу счетчики 15 и 16, а резец начинает движение в - Z направлении, что происходит аналогичным образом. Далее операция резания продолжается с повторением рассмотренного цикла.

5S

Применение предлагаемого устройства позволяет устанавпивать оптимальную глубину резания, чем предотвращается

Формула изобретения цифровое устройство дпя двухкоординатного управпения металлорежущим станком, содержащее генератор эталонной частоты, выход которого подкпючен к первому входу первого и второго элементов И, блок распределения импульсов, соединенный первым выходом с вычитаюшим входом первого реверсивного счетчика через третий элемент И, вторым выходом - с суммирующим входом первого реверсивного счетчика через последовательно включенные четвертый элемент И, пятый эпемент И и первый элемент ИЛИ, третьим

1ходом - с вычитаюшим входом второго реверсивного счетчика через шестой элемент И, а четвертым выходом - с суммирующим входом второго реверсивного счетчика через последовательно включенные седьмой эпемент И и второй эпемент

ИЛИ, элемент задержки, два суммирующих счетчика, восьмой элемент И, четыре элемента ИЛИ и бпок управления приводом, о т и и ч а ю ш е е с я тем, что, с цепью повышения точности устройства, оно содержит триггер, бпок сравнения, два элемента НЕ, четыре эпемента

ИЛИ, два реверсивных счетчика, детектор, два суммирующих счетчика, тринадцать элементов И и импульсный датчик предельной нагрузки шпинделя, подключенный выходом к второму входу второго элемента ИЛИ и к первому входу третьего элемента ИЛИ, соединенного выходом,с первым входом девятого элемента И и через четвертый элемент ИЛИ - с первым входом блока управления приводом, нулевой выход второго реверсивного счетчика подключен к второму входу четвертого элемента ИЛИ через десятый элемент И, соединенный вторым входом с третьим выходом блока распределения импульсов и с первым входом одиннадцатого элемента И, выход которого подключен к второму входу третьего элемента ИЛИ, .а второй вход - к первому выходу устройства, к второму входу второго элемента

И, к входу первого эпемента НЕ и через элемент задержки к информационному выходу второго реверсивного счетчика и к второму входу шестого элемента И, Вто» рой вход девятого эпемента И соединен с первым входом двенадцатого эпемента

9540

И и через триггер с нулевым выходом первого реверсивного счетчика и с вторым входом первого элемента И, подключенного третьим входом к информационному выходу третьего реверсивного счетчика, суммирующий вход которого соединен с выходом девятого элемента И, вычитающий вход - с выходом первого элемента И и с первым входом пятого элемента ИЛИ, а нулевой выход - с первыми о входами тринадцатого и четырнадцатого элементов И, второй вход третьего элемента И подключен к выходу первого элемента НЕ, а выход — к второму входу двенадцатого элемента И, соединенного выходом с вторым входом блока управления приводом, третий вход которого подключен через шестой элемент ИЛИ к выходу восьмого элемента И, соединенного первым входом с выходом четвертого 20 элемента И, второй вход шестого элемента ИЛИ подключен к второму входу первого элемента ИЛИ и к выходу второго элемента И, подсоединенного третьим входом к информационному выходу первого 25 реверсивного счетчика, выход пятнадцатого элемента И .подкшочен к четвертому входу блока управления приводом, первый вход - к выходу второго элемента НЕ, а второй вход — к выходу пятого элемента 30

ИЛИ и к первому входу шестнадцатого элемента И, соединенного выходом с счетным входом первого суммирующего счетчика, управляющий вход которого подключен к нулевому выходу первого реверсив- З5 ного счетчика, а выходы — к входам детектора, соединенного выходом с вторыми входами седьмого и четвертого элементов И и с входом второго элемента НЕ, второй вход пятого элемента ИЛИ под- 4п кпючен к выходу семнадцатого элемента

И, счетный вход второго суммирующего счетчика соединен с выходом восемнадцатого элемента И, управляющий вход» с нулевым выходом первого реверсивного

00 12 счетчика через седьмой элемент ИЛИ, а выход — с суммирующим входом четвертого реверсивного счетчика, подключенного вычитающим входом и информационным выходом к выходу и второму входу соответственно тринадцатого элемента И, а нулевым выходом - к второму входу четвертого элемента И и к первому входу ,семнадцатого элемента И, четвертый выход блока распределения импульсов соединен с вторым входом семнадцатого, первым входом восемнадцатого и с третьим входом тринадцатого элементов И, входы блока сравнения подключены к выходам третьего и четвертого суммирующих счетчиков, а выход — к первому входу девятнадцатого элемента И, соединенного выходом с первым входом восьмого элемента ИЛИ, выход которого подкшочен к первому входу девятого элемента

ИЛИ„подсоединенного выходом к второму выходу устройства, а вторым входомк выходу четырнадцатого элемента И, счетный вход третьего суммируюшего счетчика подключен к выходу двадцатого элемента И, соединенного входами с выходами двадцать первого элемента И и десятого элемента. ИЛИ, выход второго элемента HE подключен к вторым входам восьмого, шестнадцатого и восемнадцатого и к первому входу двадцать первого элементов И, причем вторые входы седьмого и восьмого элементов ИЛИ, входы десятого элемента ИЛИ, счетный вход четвертого суммирующего счетчика и вторые входы четырнадцатого, девятнадцатого и двадцать первого элементов И соединены с соответствующими входами устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Японии М 45-24594, кл, Cj 05 В 19/00, олублик. 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

% 308418, кп. Cj 05 B 19/18, 1968.

954000

Составитель Н. Белинкова

Редактор О; Половка Техред А,Бабинец Корректор М. Коста

Заказ 6321/84 . Тираж 914 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4