CS215417B1

CS215417B1 - Threading circuit connections

Info

Publication number: CS215417B1
Application number: CS458080A
Authority: CS
Inventors: Pravdomil Lang; Lubos Zeman; Josef Kraus; Jaromir Zeleny
Original assignee: Pravdomil Lang; Lubos Zeman; Josef Kraus; Jaromir Zeleny
Priority date: 1980-06-26
Filing date: 1980-06-26
Publication date: 1982-08-27

Abstract

Vynález se týká číslicového řízení obráběcích strojů a řeší snímání polohy inkrementálního rotačního čidla a přenos údaje do počítače. Pulsy z rotačního čidla se ve tvarovači napěťově a tvarově upraví, v detekčním bloku se rozliší charakterpulsů a tím i směr otáčení čidla. Ve vratném čítači se pulsy bud přičítají nebo odečítají v závislosti na směru otáčení čidla. Paměť buď načítanou hodnotu propouští na vstup hradlovacího bloku nebo na žádost z počítače si načítanou hodnotu pamatuje. Na žádost z počítače připouští hradlovací blok na datovou sběrnici počítací údaje z paměti. Řadič řídí činnost všech bloků v obvodu. Vynález se využije v systémech pro řízení obráběcích strojů. Předmět je definován v jednom bodě, popis je doplněn dvěma obrázky.The invention relates to the digital control of machine tools and solves the problem of sensing the position of an incremental rotary sensor and transmitting data to a computer. The pulses from the rotary sensor are adjusted in voltage and shape in the shaper, the detection block distinguishes the pulse characteristics and thus the direction of rotation of the sensor. In the reciprocating counter, the pulses are either added or subtracted depending on the direction of rotation of the sensor. The memory either passes the read value to the input of the gating block or remembers the read value upon request from the computer. Upon request from the computer, the gating block admits the counting data from the memory to the data bus. The controller controls the operation of all blocks in the circuit. The invention is used in systems for controlling machine tools. The subject matter is defined in one point, the description is supplemented by two figures.

Description

Vynález se týká zapojení obvodu pro závitování u systému číslicového řízení obráběcích strojů.The invention relates to a circuit for threading in a numerical control system of machine tools.

Jednou z důležitých funkcí číslicového řídicího systému je řezání závitů. Při řízení souřadnice v tomto režimu je základním problémem svázání otáček vřetene, nebo rotující součásti s pohybem obráběcího nástroje. Otáčky vřetene se snímají inkrementálním rotačním čidlem, které zadává do systému odměřovací impulsy, jejichž počet a frekvence je úměrná úhlu natočení a rychlosti otáčení. Po každém odměřovacím impulsu se v systému provede jeden interpolační výpočet. V závislosti na žádaném stoupání závitů se pak následně vysílají posuvové dráhové impulsy. Uvedený způsob klade vysoké nároky na rychlost provedení interpolačního algoritmu. V případě použití minipočítače jako ústřední části číslicově řídicího systému vykazuje tudíž tento způsob značná omezení.One important function of the digital control system is threading. In coordinate control in this mode, the basic problem is to bind the spindle speed or rotating part to the movement of the cutting tool. The spindle speed is sensed by an incremental rotary encoder, which supplies the system with metering pulses whose number and frequency are proportional to the angle of rotation and the speed of rotation. One interpolation calculation is performed in the system after each metering pulse. Depending on the desired pitch of the threads, the displacement path pulses are then transmitted. This method places high demands on the speed of execution of the interpolation algorithm. Thus, if a minicomputer is used as a central part of a numerical control system, this method has considerable limitations.

Tyto nevýhody odstraňuje zapojení obvodu pro závitování v systému číslicového řízení obráběcích í strojů podle vynálezu. Jeho podstata spočívá v tom, že čítači vstupy vratného čítače jsou spojeny s čítacími výstupy detekčního bloku, jehož signální vstupy jsou spojeny se signálními výstupy tvarovače. Signální vstupy tvaróvače jsou spojeny se signálními vstupy zapojení. Hodinové vstupy zapojení jsou spojeny s hodinovými vstupy řadiče, jehož funkční vstupy jsou spojeny s funkčními výstupy detekčního bloku. Řídicí vstupy detekčního bloku jsou spojeny s řídicími výstupy řadiče, jehož nulovací výstupy jsou spojeny s nulovacími vstupy vratného čítače. Stavové výstupy vratného čítače jsou spojeny se stavovými vstupy paměti, jejiž nulový vstup je spojen s nulovým výstupem řadiče. Ovládací výstup řadiče je spojen s ovládacím vstupem paměti, jejiž nulový výstup je spojen s nulovým vstupem hradlovacího bloku. Vstup F-bitu hradlovacího bloku je spojen s výstupem F-bitu řadiče, jehož vstup C-bitu je spojen se vstupem C-bitu zapojení. Výběrový vstup zapojení je spojen s výběrovým vstupem řadiče, jehož hradlovací výstup je spojen s hradlovacím vstupem hradlovacího bloku. Výběrový výstup hradlovacího bloku je spojen s výběrovým výstupem zapojení. Výstup F-bitu zapojení je spojen s výstupem F-bitu hradlovacího bloku, jehož nulový výstup je spojen s nulovým výstupem zapojení. Stavové výstupy zapojení jsou spojeny se stavovými výstupy hradlovacího bloku, jehož stavové vstupy jsou spojeny se stavovými výstupy paměti. Zapojení obvodu pro závitování v systému numerického řízení obráběcích strojů podle vynálezu má řadu výhod, z nichž za nejdůležitější lze považovat to, že podstatnou měrou snižuje nároky na rychlost výpočtů v centrální výpočetní jednotce a to i při zachování původních požadovaných přesností. Tento blok jednoduchým a přehledným způsobem vyhodnocuje a v daných časových intervalech integruje snímací impulsy a po kvantech je přenáší do centrální výpočetní jednotky. Blok je řešen číslicovým způsobem a umožňuje zpracování im- i pulsů a při změně směru otáčení a absolutní přesnosti, tedy beze ztrát vyhodnocených impulsů.These disadvantages are overcome by the wiring of the threading circuit in the numerical control system of the machine tools according to the invention. It is based on the fact that the counter inputs of the return counter are connected to the counter outputs of the detection block whose signal inputs are connected to the signal outputs of the former. The shaping signal inputs are connected to the wiring signal inputs. The clock inputs of the wiring are connected to the clock inputs of the controller whose functional inputs are connected to the functional outputs of the detection block. The control inputs of the detection block are connected to the control outputs of the controller whose reset outputs are connected to the reset inputs of the return counter. The status outputs of the return counter are connected to the status inputs of the memory, the zero input of which is connected to the zero output of the controller. The controller output is coupled to a memory control input, the zero output of which is coupled to the gating block input of zero. The F-bit input of the gating block is coupled to the F-bit output of the controller whose C-bit input is coupled to the C-bit input of the wiring. The wiring select input is coupled to the controller input input whose gating output is coupled to the gating block gate input. The selective output of the gating block is coupled to the selective output of the wiring. The F-bit output of the wiring is coupled to the F-bit output of the gating block, whose zero output is coupled to the zero wiring output. The status outputs of the wiring are connected to the status outputs of the gating block, whose status inputs are connected to the status outputs of the memory. The connection of the threading circuit in the numerical control system of machine tools according to the invention has a number of advantages, the most important of which is to considerably reduce the demands on the calculation speed in the central processing unit, while maintaining the original required accuracy. This block evaluates and integrates the sensing pulses in a simple and well-arranged way and transmits them to the central processing unit in quan- tities. The block is designed in a numerical way and allows processing of both pulses and in case of change of direction of rotation and absolute accuracy, ie without loss of evaluated pulses.

Zapojení obvodu pro závitování v systému číslicového řízení obráběcích strojů podle vynálezu je znázorněno v blokovém schématu na výkresu obr.The wiring of the threading circuit in the numerical control system of machine tools according to the invention is shown in the block diagram of FIG.

1, obr. 2 znázorňuje průběh signálů na signálních vstupech detekčního bloku.1, FIG. 2 shows the waveform of signals at the detection inputs of the detection block.

Jednotlivé bloky zapojení lze charakterizovat takto: Tvarovač 1 je vytvořen z tranzistorů a pasivních obvodů a upravuje napěťové vstupy z inkrementálního rotačního čidla a zlepšuje jejich náběžné a sestupní hrany.The individual wiring blocks can be characterized as follows: The former 1 is formed of transistors and passive circuits and adjusts the voltage inputs from the incremental rotary encoder and improves their leading and falling edges.

Detekční blok 2 je z integrovaných obvodů, zapojených jako posuvné registry a přijímá vytvarované signály z inkrementálního rotačního čidla a provádí jejich analýzu. V závislosti na výsledku rozboru detekuje směr otáčení čidla a vydává příslušné posuvové pulsy do vratného čítače 3 při každé změně vstupního signálu. Při průchodu rotačního čidla nulovou polohou předává tuto informaci řadič 6 k dalšímu zpracování. Je realizoI ván třemi dvoustupňovými posuvnými registry a příslušnou logickou kombi ační sítí.Detection block 2 is from integrated circuits connected as shift registers and receives shaped signals from the incremental rotary encoder and analyzes them. Depending on the result of the analysis, it detects the direction of rotation of the sensor and outputs the appropriate feed pulses to the return counter 3 each time the input signal changes. When the rotary encoder passes through the zero position, the controller 6 transmits this information for further processing. It is realized by three two-stage shift registers and the appropriate logic combination network.

Vratný čítač 3 je integrovaný obvod typu reverzi- j bilního čítače, který přijímá dopředně a vratné i čítači impulsy z detekčního bloku 2 a nulovací ί impulsy z řadiče 6. Stav jednotlivých stupňů čítače je vysílán do paměti 4.Reverse counter 3 is an integrated reverse counter type circuit that receives both forward and reverse pulses from detector block 2 and reset pulses from controller 6. The state of each counter stage is transmitted to memory 4.

Paměť 4 je náratová paměť, která přijímá údaje o stavu jednotlivých stupňů vratného čítače 3 a údaj o detekci průchodu nulovou polohou čidla. Dojde-li k vyhodnocení žádosti o přenos do počítače, vydá řadič 6 povel k zapamatování okamžitého stavu v paměti 4. Její obsah je předáván do hradlovacího bloku 5.The memory 4 is a short-circuit memory that receives the status data of the individual stages of the return counter 3 and the detection of the zero-crossing of the sensor. When the request for transmission to the computer is evaluated, the controller 6 issues a command to memorize the current state in the memory 4. Its contents are passed to the gating block 5.

•Hradlovací blok 5 je vytvořen ze součtových a součinových negovaných hradel a je svými výstupy připojen na datový bus počítače a v přípa! dě vyhodnocení signálu na výběrovém vstupu 64 řadiče 6 přijme příkaz a propustí na výstupy obsah paměti 4 a hlášení o výběru. Navíc též odhradluje i cestu pro průchod F-bitu.• The gating block 5 is made up of the summed and product negated gates and is connected to the data bus of the computer and in the case of its outputs! After evaluating the signal at selection input 64, controller 6 receives the command and outputs the contents of memory 4 and the selection message. It also discourages the path for F-bit passage.

Řadič 6 je sekvenční logický obvod vytvořený z D-klopných obvodů a hradel a je řízen hodinovými vstupy B. Jeho činnost spočívá v tom, že taktuje posuvné registry a propouští pulsy přes čítači výstupy 24 v detekčním bloku 2, vyhodnocuje požadavek na nulování vratného čítače 3 při přechodu čidla nulovou polohou a provádí ho a v závislosti na hodnotě výběrového vstupu D a vstupu C-bitu C vydává signály na nulovací výstupy 66, ovládací výstup 68 a hradlovací výstup 610.Controller 6 is a sequential logic circuit made up of D-flip-flops and gates and is controlled by clock inputs B. It operates by clocking shift registers and transmitting pulses through counter outputs 24 in detection block 2, evaluating the reset counter reset request 3. when the sensor crosses the zero position and executes it and, depending on the value of selection input D and input C-bit C, it outputs signals to the reset outputs 66, control output 68 and gating output 610.

Jednotlivé bloky obvodu pro závitování jsou zapojeny následujícím způsobem: Čítači vstupy 31 vratného čítače 3 jsou spojeny s čítacími výstupy 24 detekčního bloku 2, jehož signální vstupy 21 jsou spojeny se signálními výstupy 12 tvaróvače 1. Signální vstupy 11 tvaróvače 1 jsou spojeny se signálními ‘vstupy A zapojení. Hodinové vstupy ; B zapojení jsou spojeny s hodinovými vstupy 61 řadiče 6, jehož funkční vstupy 62 jsou spojeny s funkčními výstupy 23 detekčního bloku 2. Řídicí vstupy 22 detekčního bloku 2 jsou spojeny s řídicími výstupy 65 řadiče 6, jehož nulovací výstupy 66 jsou spojeny s nulovacími vstupy 32 vratného j čítače 3. Stavové výstupy 33 vratného čítače 3 jsou : spojeny se stavovými vstupy 42 paměti 4, jejiž ( nulový vstup 41 je spojen s nulovým výstupem 67 i řadiče 6. Ovládací výstup 68 řadiče 6 je spojen j s ovládacím vstupem 43 paměti 4, jejíž nulový | výstup 44 je spojen s nulovým vstupem 52 hradlo- | vacího bloku 5. Vstup 51 F-bitu hradlovacího ; bloku 5 je spojen s výstupem 69 F-bitu řadiče 6, l jehož vstup 63 C-bitu je spojen se vstupem C C-bitu zapojení. Výběrový vstup D zapojení je spojen s výběrovým vstupem 64 řadiče 6, jehož hradlovací výstup 610 je spojen s hradlovacím vstupem 54 hradlovacího bloku 5. Výběrový výstup 55 hradlovacího bloku 5 je spojen s výběrovým výstupem E zapojení. Výstup F F-bitu zapojení je spojen s výstupem 56 F-bitu hradlovacího bloku 5, jehož nulový výstup 57 je spojen s nulovým výstupem H zapojení. Stavové výstupy J zapojení jsou spojeny se stavovými výstupy 58 hradlovacího bloku 5, jehož stavové vstupy 53 jsou spojeny se stavovými výstupy 45 paměti 4.The individual blocks of the threading circuit are connected as follows: The counter inputs 31 of the return counter 3 are connected to the counter outputs 24 of the detection block 2, whose signal inputs 21 are connected to the signal outputs 12 of the former 1. And engagement. Hourly inputs; The B connections are connected to the clock inputs 61 of the controller 6, whose functional inputs 62 are connected to the functional outputs 23 of the detection block 2. The control inputs 22 of the detection block 2 are connected to the control outputs 65 of the controller 6 whose reset outputs 66 are connected to the reset inputs 32 The status outputs 33 of the return counter 3 are: coupled to the status inputs 42 of the memory 4 by which (the zero input 41 is connected to the neutral output 67 of the controller 6). The control output 68 of the controller 6 is connected to the control input 43 of the memory 4. whose neutral output 44 is connected to the neutral input 52 of the gating block 5. The F-bit input 51 of the gating block 5 is connected to the F-bit output 69 of the controller 6, whose C-bit input 63 is connected to the C input The C wiring input D is connected to the input input 64 of the controller 6, whose gating output 610 is connected to the gating input 54 of the gating block 5. 55 degrees hradlovacího block 5 is connected with the select output E circuit. Output F F-bit wiring is connected to output 56-bit F hradlovacího block 5, the zero output 57 is connected to the zero output H circuit. The engagement status outputs J are connected to the status outputs 58 of the gating block 5, whose status inputs 53 are connected to the status outputs 45 of the memory 4.

Obvod pro závitování pracuje takto: Z inkrementálního rotačního čidla přicházejí přes signální vstupy A zapojení a signální vstupy 11 tvarovače 1 a dále přes signální výstupy 12 tvarovače 1 a signální vstupy 21 do detekčního bloku 2 průběhy označené jako první signál V, druhý signál G a třetí signál K (obr. 2). První signál V a druhý signál G slouží pro detekci směru otáčení a tvorbu inkrementů. Třetí signál K přichází vždy pouze jedenkrát za celou otáčku inkrementálního čidla a detekuje jeho průchod nulovou polohou. Uvedené signály se vzorkují v detekčním bloku 2. Při každé změně prvního signálu V nebo druhého signálu G se v detekčním bloku 2 generuje v závislosti na zjištěném směru otáčení dopředný nebo zpětný impuls z čítačích výstupů 24 detekčního bloku 2. Tento impuls se přivádí na čítači vstupy 31 vratného čítače 3. Při průchodu čidla nulovou polohou se vytváří nulovací impuls, kterým se přes nulovací výstupy 66 řadiče 6 a nulovací vstupy 32 vynuluje vratný čítač 3. Zároveň dojde k nastavení nulového výstupu 67 řadiče 6 a tím i k nastavení nulového vstupu 41 paměti 4, Stav vratného čítače 3 se přes jeho stavové výstupy 33 přivádí na stavové vstupy 42 do paměti 4. Signály s řídicích výstupů 65 řadiče 6 se přes řídicí vstupy 22The threading circuit works as follows: From the incremental rotary encoder, the wiring and signal inputs 11 of the former 1, and through the signal outputs 12 of the former 1 and signal inputs 21 to the detection block 2, the waveforms designated as first signal V, second signal G and third the signal K (FIG. 2). The first signal V and the second signal G serve for detecting the direction of rotation and creating increments. The third signal K only comes once per full revolution of the incremental encoder and detects its passage through the zero position. Said signals are sampled in detection block 2. For each change of the first signal V or the second signal G, in the detection block 2, a forward or reverse pulse is generated from the counter outputs 24 of the detection block 2, depending on the detected direction of rotation. When the sensor passes through the zero position, a reset pulse is generated, which resets the reset counter 3 through the reset outputs 66 of controller 6 and the reset inputs 32. The state of the return counter 3 is fed via its status outputs 33 to the status inputs 42 into the memory 4. The signals from the control outputs 65 of the controller 6 are transmitted via the control inputs 22

Claims

Circuit of a threading circuit in a numerical control system of machine tools consisting of a former, a detection block, a return counter, a memory, a gating block and a controller, characterized in that the counter inputs (31) of the return counter (3) are connected to the counter outputs (24) a detection block (2) whose signal inputs (21) are connected to the detection block 2 to control its operation. The information necessary for the correct operation of the controller 6 is transmitted from the function outputs 23 of the detection block 2 to the functional inputs 62 of the controller 6.

The operation of the whole circuit is clocked by the controller 6, which is controlled by the signals from the clock inputs B of the wiring supplied to the clock inputs 61 of the controller 6. The signals from the clock inputs B of the wiring are formed by three waveforms with binary code values. f, 4. f, with the condition that f / 4> the frequency of the fastest possible waveform of the first signal V resp. the second signal G supplied from the sensor.

The cooperating computer has the ability to take the return counter 3 from the status output 33 and the zero output 67 from the controller 6 at any time. The relay operation is as follows: The computer sends a signal to the wiring input (E). The response of the controller 6 is to provide a signal at the gating output 610 of the controller 6, which is applied to the gating input 54 of the gating block 5. This signal causes the selection output 55 and the select output E to be tripped. Furthermore, it discourages the path for the state outputs 45 from the memory 4 applied to its state inputs 53 and the path for the zero output 44 from the memory 4 to the neutral input 52 of the gate block 5. In addition, it also causes the path for the output 69 of the F-bit applied to input 51 of the F-bit of the gating block 5. The actual request is now made by the computer by outputting a C-bit of the C-bit wiring, which is transferred to the C-bit input 63 of the controller 6. Controller 6 writes to memory 4 with its control output 68 via the control input 43 of memory 4. Next, the controller 6 resets the contents of the return counter 3 via its reset outputs 66 and outputs the F-bit to the F-bit output 69, which passes through the gating block 5 to its F-bit output 56 and further to F F -bit connection. The response of the computer to the arrival of the F-bit is to take over the counter value, which goes from the status outputs 58 of the gating block 5 to the status outputs J of the wiring and receiving the signal from the zero output 57 of the gating block 5. After transmission, the computer cancels the signals at wiring input D and wiring C C-bit. The reaction of the circuit is the composition of the signals from the selective output E of the circuit and from the output F of the F-bit of the circuit.

The invention is applicable to numerically controlled systems. machine tools during threading.

OF THE INVENTION with signal outputs (12) of a former (1) whose signal inputs (11) are connected to signal inputs (A) of a wiring whose clock inputs (B) are connected to the clock inputs (61) of a controller (6) whose functional inputs (62) are connected to the functional outputs (23) of the detection block (2), whose control inputs (22) are connected to the control outputs (65) of the controller (6), whose reset outputs (66) are connected to the reset inputs (32) a return counter (3) whose status outputs (33) are connected to the status inputs (42) of the memory (4), whose neutral input (41) is connected to the neutral output (67) of the controller (6), whose control output (68) is coupled to a control input (43) of the memory (4), whose neutral output (44) is coupled to the neutral input (52) of the gating block (5), whose F-bit input (51) is coupled to the F- output (69) controller bit (6) whose C-bit input (63) is coupled to the C-bit input (C) of the wiring whose selection input (D) is coupled with a select input (64) of the controller (6), whose gating output (610) is coupled to the gating input (54) of the gating block (5), whose select output (55) is coupled to the select output (E) of the circuit, F) The F-bit is coupled to the F-bit output (56) of the gating block (5), whose neutral output (57) is coupled to the neutral output (H) of the wiring whose status outputs (J) are coupled to the status outputs (58). a gate block (5), whose state inputs (53) are connected) to the state outputs (45) of the memory (4).