CS243244B1

CS243244B1 - Spindle positioning circuits connection

Info

Publication number: CS243244B1
Application number: CS8410187A
Authority: CS
Inventors: Jaroslav Hlavaty; Zdenek Kolman; Bohumil Musil; Vojtech Prchlik; Karel Slezak; Zdenek Vavra; Vladimir Vurm
Original assignee: Jaroslav Hlavaty; Zdenek Kolman; Bohumil Musil; Vojtech Prchlik; Karel Slezak; Zdenek Vavra; Vladimir Vurm
Priority date: 1984-12-21
Filing date: 1984-12-21
Publication date: 1986-06-12
Also published as: CS1018784A1

Abstract

Zapojení řeší orientované zastavení vřetena obráběcího stroje pomocí samostatného řídicího obvodu. Podstata spočívá v zapojení jednotlivých bloků obvodů podle připojeného výkresu: vratného čítače, D/A převodníku, prvního přepínače, zesilovače s volitelným přenosem proporcionálním nebo proporcionálně-inte- gračním, obvodu nastavitelného omezení, zesilovače se stupňovitě proměnným zesílením, obvodu zjištění nulových otáček, paměti směru otáčení, prvního součtového obvodu, obvodu zjištění určených otáček, obvodu rozlišení směru, druhého součtového členu, třetího hradlovacího obvodu, druhého hradlo- vacího obvodu, prvního hradlovacího obvodu, monostabilního klopného obvodu, vstupního zesilovače, druhého přepínače, výstupního zesilovače, vstupní části obvodu potahování vřetena, inkrementálního snímače polohy. Využití předmětu vynálezu přichází v ú- vahu na obráběcích strojích s automatickou výměnou nástrojů, s možností aktivní kontroly.The wiring solves the orientation of the machine tool spindle by means of a separate control circuit. The essence consists in the connection of individual circuit blocks according to the attached drawing: return counter, D / A converter, first switch, amplifier with selectable transmission proportional or proportional-integration, adjustable limitation circuit, amplifiers with step-wise amplification, zero speed circuit, memory rotation direction, first sum circuit, determined speed detection circuit, direction resolution circuit, second sum element, third gate circuit, second gate circuit, first gate circuit, monostable flip-flop, input amplifier, second switch, output amplifier, input circuit section spindle coating, incremental encoder. The use of the subject matter of the invention comes into consideration on machine tools with automatic tool change, with the possibility of active control.

Description

(54) Zapojení obvodů potahování vřetena(54) Connection of spindle coating circuits

Zapojení řeší orientované zastavení vřetena obráběcího stroje pomocí samostatného řídicího obvodu.The connection solves oriented stop of the machine tool spindle by means of a separate control circuit.

Podstata spočívá v zapojení jednotlivých bloků obvodů podle připojeného výkresu: vratného čítače, D/A převodníku, prvního přepínače, zesilovače s volitelným přenosem proporcionálním nebo proporcionálně-integračním, obvodu nastavitelného omezení, zesilovače se stupňovitě proměnným zesílením, obvodu zjištění nulových otáček, paměti směru otáčení, prvního součtového obvodu, obvodu zjištění určených otáček, obvodu rozlišení směru, druhého součtového členu, třetího hradlovacího obvodu, druhého hradlovacího obvodu, prvního hradlovacího obvodu, monostabilního klopného obvodu, vstupního zesilovače, druhého přepínače, výstupního zesilovače, vstupní části obvodu potahování vřetena, inkrementálního snímače polohy.The principle consists in connecting individual blocks of circuits according to the attached drawing: reversing counter, D / A converter, first switch, amplifier with selectable proportional or proportional-integration transmission, adjustable limiting circuit, amplifier with step variable amplification, zero speed detection circuit, rotation direction memory , a first summation circuit, a determined speed detection circuit, a direction resolution circuit, a second summation element, a third gating circuit, a second gating circuit, a first gating circuit, a monostable flip-flop, an input amplifier, a second switch, an output amplifier Position sensors.

Využití předmětu vynálezu přichází v úvahu na obráběcích strojích s automatickou výměnou nástrojů, s možností aktivní kontroly.Use of the subject matter of the invention is possible on machine tools with automatic tool change, with the possibility of active control.

Vynález se týká zapojení obvodů polohování vřetena.The invention relates to the connection of spindle positioning circuits.

V současné době jo jedním ze základních požadavků automatizace obráběcích strojů, automatická výměna nástrojů, automatická kontrola a měření nástrojů i obrobků. Nutným požadavkem k tomu je orientované zastavení vřetena obráběcího stroje. K tomu příslušné řídicí obvody jsou buď součástí řídicích systémů (složité řídicí systémy), nebo jsou součástí regulátoru pohonu vřetena (možnost použití jednodušších řídicích systémů]. Řídicí obvody, které jsou součástí pohanu, obvykle nezaručují dostatečnou přesnost zapolohování při libovolném převodovém stupni, ani zaujetí libovolné polohy vřetena stroje.Currently, one of the basic requirements of machine tool automation, automatic tool change, automatic inspection and measurement of tools and workpieces. An essential requirement for this is the oriented stopping of the machine tool spindle. The respective control circuits are either part of control systems (complex control systems) or are part of the spindle drive controller (the possibility of using simpler control systems) .The control circuits that are part of the drive usually do not guarantee sufficient positioning accuracy at any gear, any position of the machine spindle.

Tyto nevýhody odstraňuje zapojení podle vynálezu, jehož podstatou je, že přednastavitelný vratný čítač je svými datovými výstupy připojen na vstupy D/A převodníku, jehož výstup je připojen na první vstup prvního přepínače, na jehož druhý vstup je připojen výstup paměti směru otáčení, přičemž výstup prvního přepínače je spojen na signální vstup zesilovače s volitelným přenosem proporcionálním nebo proporcionálně-integračním, výstup je připojen na vstup obvodu nastavitelného omezení, jehož výstup je připojen na vstup zesilovače se stupňovitě proměnným zesílením, jehož výstup je připojen na první vstup druhého přepínače, na jehož druhý vstup je připojen výstup vstupního zesilovače, přičemž výstup druhého přepínače je spojen se vstupem výstupního zesilovače. Datové vstupy vratného čítače jsou vyvedeny na vstupní část obvodu polohování vřetena, přičemž impulsní vstupy vratného čítače jsou připojeny na výstup prvního součtového obvodu, jehož první vstup je spojen s výstupem obvodu rozlišení směru a jeho druhý vstup je vyveden na vstupní část obvodu polohování vřetena, přičemž nastavovací vstup vratného čítače je spojen s výstupem druhého součtového členu, jehož první vstup je připojen na výstup třetího hradlovacího obvodu a jeho druhý vstup je připojen na výstup druhého hradlovacího obvodu, přičemž výstup druhého hradlovacího obvodu je rovněž připojen na vstup monostabilního klopného obvodu, jehož výstup je připojen k řídicímu vstupu obvodu nastavitelného omezení. Výstup obvodu rozlišení směru je připojen rovněž na vstup paměti směru otáčení, na vstup je připojen výstup nulového impulsu obvodu zjištění určených otáček. Výstup zjištění určených otáček je připojen jednak na prvý vstup třetího hradlovacího obvodu, jednak na prvý vstup prvního hradlovacího obvodu, na jehož druhý vstup je připojen výstup přenosu vratného čítače, na jeho třetí vstup je připojen výstup nulového impulsu inkrementálního snímače polohy a na jeho čtvrtý vstup je připojen výstup požadavku polohování vstupní části, přičemž tento výstup je připojen rovněž na druhý vstup třetího hradlovacího obvodu a druhý vstup druhého hradlovacího obvodu, přičemž výstup nulového impulsu inkrementálního snímače je připojen rovněž na třetí vstup třetího hradlovacího obvodu. Výstup zjištění nulových otáček je připojen jednak na druhý vstup druhého hradlovacího obvodu, jednak na přepínací vstup zesilovače s volitelným přenosem proporcionálním nebo proporcionálně-integračním. Výstup prvního hradlovacího obvodu je připojen na řídicí vstup prvního přepínače, přičemž výstup požadavku polohování vstupní části obvodů polohování vřetena je připojen na řídicí vstup druhého přepínače, přičemž vstup určení převodového stupně zesilovače se stupňovitě proměnným zesílením je připojen na vstupní část obvodu polohování vřetena a vstup obvodu rozlišení směru je připojen na signální výstupy inkrementálního snímače polohy.These disadvantages are eliminated by the circuit according to the invention, which is based on the fact that the preset return counter is connected to the inputs of the D / A converter, the output of which is connected to the first input of the first switch. the first switch is connected to the signal input of the amplifier with optional proportional or proportional-integration transmission, the output is connected to the input of the adjustable limitation circuit, the output of which is connected to the input of the step-variable amplifier whose output is connected to the first input of the second switch the second input is connected to the output of the input amplifier, the output of the second switch being connected to the input of the output amplifier. The return counter data inputs are outputted to the input portion of the spindle positioning circuit, the pulse return inputs of the counter being connected to the output of a first summation circuit, the first input of which is connected to the directional output circuit output and its second input is output to the input of the spindle positioning circuit. the reset counter input is coupled to the output of the second summation member, the first input of which is connected to the output of the third gating circuit and its second input is connected to the output of the second gating circuit, the output of the second gating circuit is also connected to the monostable flip-flop it is connected to the control input of the adjustable limitation circuit. The output of the direction resolution circuit is also connected to the input of the direction of rotation memory, the input is connected to the output of the zero pulse of the determined speed detection circuit. The determined speed output is connected to the first input of the third gating circuit and to the first input of the first gating circuit, the second input of which is connected to the output of the return counter, its third input is connected to the zero pulse output of the incremental encoder. an input requesting positioning output is connected, the output also being connected to a second input of the third gating circuit and a second input of a second gating circuit, wherein the incremental encoder zero pulse output is also connected to a third input of the third gating circuit. Zero speed detection output is connected to the second input of the second gating circuit and to the switching input of the amplifier with selectable proportional or proportional-integration transmission. The output of the first gating circuit is connected to the control input of the first switch, wherein the output of the positioning request of the input portion of the spindle positioning circuits is connected to the control input of the second switch, the directional resolution is connected to the signal outputs of the incremental encoder.

Výhodou zapojení podle vynálezu je, že vřeteno zastaví ve stejné poloze při otáčení vlevo i vpravo v poloze určené nulovým Impulsem, je možno volit zastavení v kterékoliv poloze pomocí datových vstupů vratného čítače, umožňuje řídit vřeteno spojitě v trvalé polohové vazbě a umožňuje dosažení vysoké přesnosti nezávisle na seřazeném převodovém stupni převodovky vřetena.The advantage of the connection according to the invention is that the spindle stops in the same position when turning left and right in the position determined by the zero pulse, it is possible to select stopping in any position using data inputs of the return counter, allows to control the spindle continuously in permanent positioning and enables high accuracy independently on the spindle gear.

Příklad zapojení obvodu polohování vřetena je znázorněn na obrázku, který představuje blokové schéma zapojení:An example of a circuit for a spindle positioning circuit is shown in the figure, which is a block diagram of:

Přednastavitelný vratný čítač 1 je svými datovými výstupy připojen na vstupy D/A převodníku 2, jehož výstup je připojen na první vstup prvního přepínače 3, na jehož druhý vstup je připojen výstup paměti 8 směru otáčení, přičemž výstup prvního přepínače 3 je připojen na signální vstup zesilovače 4 s volitelným přenosem proporcionálním nebo proporcionálně-integračním, jehož výstup je připojen na vstup obvodu 5 nastavitelného omezení, jehož výstup je připojen na vstup zesilovače B se stupňovitě proměnným zesílením, jehož výstup je připojen na první vstup druhého přepínače 19, na jehož druhý vstup je připojen výstup vstupního zesilovače 18, zatímco výstup druhého přepínače 19 je spojen se vstupem výstupního zesilovače 20, dále datové vstupy vratného čítače 1 jsou vyvedeny .na vstupní část obvodu 21 polohování vřetena, přičemž impulsní vstupy vratného čítače 1 jsou připojeny na výstup prvního součtového obvodu 9, jehož první vstup je spojen s výstupem obvodu 11 rozlišení směru a druhý vstup je vyveden na vstupní část obvodu 21 polohování vřetena, přičemž nastavovací vstup vratného čítače 1 jsou vyvedeny na vstupní hého součtového členu 12, jehož první vstup je připojen na výstup třetího hradlovacího obvodu 13 a druhý vstup je připojen na výstup druhého hradlovacího obvodu 14, zatímco výstup druhého hradlovacího obvodu 14 je rovněž připojen na vstup monostabilního klopného obvodu 17, jehož výstup je připojen k řídicímu vstupu obvodu 5 nastavitelného omezení, \ /stup obvodu 11 rozlišení směru je připojen rovněž na vstup paměti 3 směru otáčení, na vslup obvodu 7 zjištění nulových ot; ček a na vstup obvodu 10 zjištění určených otáček, výstup obvodu 10, zjištění určených otáček je připojen jednak na prvý vstup třetího hradlovacího obvodu 13, jednak na prvý vstup prvního hradlovacího obvodu 15, na jehož druhý vstup je připojen výstup přenosu vratného čítače 1, na jeho třetí vstup je připojen výstup nulového impulsu inkrementálního snímače 2,2 polohy a na jeho čtvrtý vstup je připojen výstup požadavku polohování vstupní části obvodu 21 polohování vřetena, přičemž tento výstup je připojen rovněž na druhý vstup třetího hradlovacího obvodu 13 a druhý vstup druhého hradlovacího obvodu 14, dále výstup nulového impulsu inkrementálního snímače polohy 22 je připojen rovnž na třetí vstup třetího hradlovacího obvodu 13, výstup obvodu 7 zjištění nulových otáček je připojen jednak na druhý vstup druhého hradlovacího obvodu 14, jednak na přepínací vstup zesilovače 4 s volitelným přenosem proporcionálním nebo proporcionálně-integračním, výstup prvního hradlovacího obvodu 15 je připojen na řídicí vstup prvního přepínače 3, zatímco výstup požadavku polohování vstupní části obvodu 21 polohování vřetena je připojen na řídicí vstup druhého přepínače 19, dále vstup určení převodového stupně zesilovače 6 se stupňovitě proměnným zesílením je připojen na vstupní část obvodu 21 polohování vřetena a vstup obvodu 11 rozlišení směru je připojen na signální výstupy inkrementálního snímače 22 polohy.The preset return counter 1 is connected via its data outputs to the inputs of the D / A converter 2, the output of which is connected to the first input of the first switch 3, to the second input of which the output of the memory 8 is connected. amplifiers 4 with optional proportional or proportional-integration transmission, the output of which is connected to the input of the adjustable limitation circuit 5, the output of which is connected to the input of the step-variable gain amplifier B, whose output is connected to the first input of the second switch 19; the output of the input amplifier 18 is connected, while the output of the second switch 19 is connected to the input of the output amplifier 20, and the data inputs of the counter 1 are output to the input portion of the spindle positioning circuit 21, the pulse inputs of the counter 1 being connected p of the first summation circuit 9, the first input of which is connected to the output of the directional resolution circuit 11, and the second input is output to the input portion of the spindle positioning circuit 21, the adjusting input of the return counter 1 output to the input summation member 12 whose first input is connected the output of the third gating circuit 13 and the second input is connected to the output of the second gating circuit 14, while the output of the second gating circuit 14 is also connected to the input of the monostable flip-flop 17 whose output is connected to the control input of the adjustable limiting circuit 5 11, the directional resolution is also connected to the input of the direction of rotation memory 3, to the circuit of the zero rotation detection circuit 7; The output of the speed detection circuit 10 is connected both to the first input of the third gating circuit 13 and to the first input of the first gating circuit 15, to the second input of which the return counter 1 is connected. its third input is connected to the zero pulse output of the 2.2 incremental encoder and its fourth input is connected to the output of the positioning request of the input portion of the spindle positioning circuit, which output is also connected to the second input of the third gating circuit 13 and the second input of the second gating circuit 14, further the zero pulse output of the incremental encoder 22 is also connected to the third input of the third gating circuit 13, the output of the zero speed circuit 7 is connected to the second input of the second gating circuit 14 and to the switching input of the amplifier 4 by eight proportional or proportional-integrating, the output of the first gating circuit 15 is connected to the control input of the first switch 3, while the output requesting positioning of the input portion of the spindle positioning circuit 21 is connected to the control input of the second switch 19; the gain is connected to the input portion of the spindle positioning circuit 21 and the input of the directional resolution circuit 11 is connected to the signal outputs of the incremental encoder 22.

Zapojení pracuje tím způsobem, že má dva režimy práce. První režim je řízení vřetena v rychlostní smyčce, kdy probíhají technologické operace, takže vstupnímu napětí na vstupu vstupního zesilovače 18 odpovídá výstupní napětí na výstupu výstupního zesilovače 20. Přepínač je přitom přepnut tak, že výstup zesilovače 6 se stupňovitě proměnným zesílením je od výstupu druhého přepínače 19 odpojen. Druhý režim je zaujetí polohy. Při tomto režimu, žádanému signálem požadavku polohování, nejprve druhý přepínač 19 připojí na vstup výstupního zesilovače 20 výstup zesilovače 6 se stupňovitě proměnným zesílením a při postupném příchodu signálů poklesu otáček pod nastavenou hodnotu na výstupu obvodu 10 zjištění určených otáček a nulového impulsu z inkrementálního snímače 22 polohy je do vratného čítače 1 předepsáno číslo na jeho datových vstupech. Příchodem signálu přenosu vratného čítače 1 je potom uvolněn první hradlovací obvod 15, jehož výstup způsobí přepnutí prvního přepínače 3 tak, že na vstup zesilovače 4 s volitelným přenosem proporcionálním nebo proporcionálně- integračním propojí výstup D/A převodníku 2, čímž je uzavřena polohová vazba. Paměť 8 směru otáčení způsobí, že otáčky vřetena před přepnutím prvního přepínače 3 nemohou poklesnout pod nastavenou hodnotu. Signál na výstupu obvodu 7 zjištění nulových otáček způsobí přepnutí zesilovače 4 s volitelným přenosem proporcionálním nebo proporcionálně-integračním z přenosu proporcionálního na proporcionálně-integrační. Za předpokladu nulových otáček je možno prostřednictvím druhého hradlovacího obvodu 14 provést zápis nového čísla na datových vstupech vratného čítače 1, a tím způsobit zaujetí nové polohy vřetena. Po dobu zaujímání nové polohy je aktivován obvod 5 nastavitelného omezení, který omezí maximální otáčky během zaujímání nové polohy vřetena. Dále je možno druhým'vstupem prvního součtového obvodu 9 přivádět povelové Impulsy, z nichž každý způsobí přestavení .vřetena o elementární přírůstek. Zesílení zesilovače 6 se stupňovitě proměnným zesílením je závislé na zařazeném převodovém stupni převodovky vřetena, které je hlášeno obvodu 21 polohování vřetena prostřednictvím jeho vstupní části.The wiring works in such a way that it has two modes of operation. The first mode is to control the spindle in the speed loop when the technological operations are in progress, so that the input voltage at the input of the input amplifier 18 corresponds to the output voltage at the output of the output amplifier 20. 19 disconnected. The second mode is positioning. In this mode, the desired positioning request signal, first the second switch 19 connects to the output of the output amplifier 20 the output of the amplifier 6 with a stepwise variable gain and as the speed drops below the set value at the output 10 of the determined speed and zero pulse position, the number on its data inputs is prescribed to the return counter 1. Upon the arrival of the return counter 1 signal, the first gating circuit 15 is released, the output of which causes the first switch 3 to be switched by interconnecting the output of the D / A converter 2 to the input of the amplifier 4 with optional proportional or proportional-integration transmission. The rotational direction memory 8 causes the spindle speed to not fall below the set value before switching the first switch 3. The signal at the output of the zero speed detection circuit 7 causes the amplifier 4 to be switched with an optional proportional or proportional-to-proportional transmission from proportional to proportional-to-proportional. Assuming zero speed, it is possible, by means of the second gating circuit 14, to write a new number on the data inputs of the return counter 1, thereby causing a new spindle position to be adopted. During the new position occupation, an adjustable limiting circuit 5 is activated that limits the maximum speed during the new spindle position occupation. Furthermore, command pulses, each of which causes the spindle to be adjusted by an elementary increment, can be supplied through the second input of the first summing circuit 9. The amplification of the step-wise amplifier 6 is dependent on the gear ratio of the spindle gear that is reported to the spindle positioning circuit 21 via its input portion.

Využití přichází v úvahu na obráběcích strojích s automatickou výměnou nástrojů s možností aktivní kontroly apod.Use is possible on machine tools with automatic tool change with possibility of active control etc.

Claims

Subject

Other return counter (1) is connected with its data outputs to the inputs of the D / A converter (2), the output of which is connected to the first input of the first switch (3), to which the second input is connected a memory output (8) of the direction of rotation, the output of the first switch (3) being connected to a signal input of an amplifier (4) with optional proportional or proportional-integration transmission, the output of which is connected to an adjustable limiting circuit input (5) to an amplifier input (6) with a step-wise gain whose output is connected to the first input of the second invention (19), to whose second input the output of the input amplifier (18) is connected, while the output of the second switch (19) is connected to the input amplifiers (20), the data inputs of the return counter (1) are led to the input part of the circuit ( 21) positioning the spindle, wherein the pulse inputs of the return counter (1) are connected to the output of the first summation circuit (9), the first input of which is connected to the output of the directional resolution circuit (11) and a resetting input of the return counter (1) is connected to the output of the second summation member (12), the first input of which is connected to the output of the third gating circuit (13J) and the second input is connected to the output of the second gating circuit (14) the gate circuit (14) is also connected to the input of the monostable flip-flop (17), the output of which is connected to the control input of the adjustable limitation circuit (5), the output of the direction reversal circuit (11), at the input of the determined speed circuit (10), the output of the determined speed circuit (10) is connected to n and a first input of the third gating circuit (13J) to the first input of the first gating circuit (15), the second input of which is connected to the output of the return counter (1j), not its third input is connected to the zero pulse output of the incremental encoder the fourth input is connected to the output of the positioning request of the input portion of the spindle positioning circuit (21), which output is also connected to the second input of the third gating circuit (13) and the second input of the second gating circuit (14); ) is also connected to the third input of the third gating circuit (13), the output of the zero speed circuit (7) is connected to the second input of the second gating circuit (14) and to the switching input of the amplifier (4j with optional proportional or proportional integration , the output of the first gating circuit (15) is connected to the control input of the first switch (3), while the positioning output request of the input part of the spindle positioning circuit (21) is connected to the control input of the second switch (19); a portion of the spindle positioning circuit (21) and a circuit input (11i of the direction resolution) are connected to the signal outputs of the incremental position sensor (22).