RU2036770C1

RU2036770C1 - Dividing machine for making diffraction lattices

Info

Publication number: RU2036770C1
Authority: RU
Inventors: Р.Х. Абдрахманов; Я.К. Лукашевич; А.А. Нюшкин; Н.М. Балясников
Original assignee: Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики"
Priority date: 1990-05-22
Filing date: 1990-05-22
Publication date: 1995-06-09

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: machine has bed 1, dividing carriage 2, cutting carriage 4, device 10 for controlling intermittent feed of the dividing carriage, clock pulse generator 11, pulse counter 12, storage unit 13, programming unit 14, two comparing circuits 15 and 16, and flip-flop. When the dividing machine is set in operation, generator 11 generates pulses which are fed to counter 12. Information which is accumulated at counter 12 is fed to the storage device 13. Programming device 14 reads information out of storage device 13. For doing so, the permitting signal is fed to programming device 14 from the device 10 for controlling intermittent feed. Programming device 14 calculates instances of time for lowering and lifting the cutter by a given program and generates respective signals which are fed to comparing circuits 15 and 16, which, in turn, generate signals which set the flip-flop 17 into position for controlling electromagnet 5 serving for lifting and lowering cutter 6. EFFECT: improved design. 2 dwg

Description

Изобретение относится к делительным машинам и может быть использовано при изготовлении дифракционных решеток, измерительных растров, устройств для формирования профиля пучка электромагнитного излучения и др. The invention relates to dividing machines and can be used in the manufacture of diffraction gratings, measuring rasters, devices for forming the profile of a beam of electromagnetic radiation, etc.

Наиболее близкой по технической сущности к предложенной является делительная машина для нарезания измерительных дифракционных решеток. Она содержит привод с редуктором, делительную каретку, связанную кинематически с приводом через электромагнитную муфту сцепления, систему фотоэлектрического управления с бесконтактным реле, к выходу которого подключена названная электромагнитная муфта, связанную кинематически с приводом резцовую каретку с электромагнитом подъема и опускания резца, контактно-кулачковое устройство, кинематически связанное через редуктор с приводом, содержащее кулачок с выступом и контактную пару, взаимодействующую с кулачком и подключенную ко входу бесконтактного реле и к электромагнитной муфте, причем кулачок дополнительно снабжен вторым выступом, начало которого расположено диаметрально противоположно относительно первого выступа, контактно-кулачковое устройство дополнительно снабжено вторым кулачком и второй контактной парой, взаимодействующей со вторым кулачком, который содержит два выступа: один с шириной сектора 180^о, а второй 90^о, середины выступов расположены на кулачке диаметрально противоположно, второй кулачок установлен относительно первого так, что начало выступа с сектором 90^о совпадает с первым выступом первого кулачка, а контактная пара включена в цепь питания электромагнита подъема и опускания резца.Closest to the technical nature of the proposed is a dividing machine for cutting measuring diffraction gratings. It contains a drive with a gearbox, a dividing carriage kinematically connected to the drive through an electromagnetic clutch, a photoelectric control system with a proximity switch, to the output of which is connected the named electromagnetic clutch, a cutting carriage connected with a drive with an electromagnet for raising and lowering the cutter, a contact-cam device kinematically connected through a gearbox with a drive, containing a cam with a protrusion and a contact pair interacting with the cam and connected to the input contactless relay and to the electromagnetic clutch, and the cam is additionally equipped with a second protrusion, the beginning of which is diametrically opposed to the first protrusion, the contact-cam device is additionally equipped with a second cam and a second contact pair interacting with the second cam, which contains two protrusions: one with a sector width ^180, and the second ^90, middle projections disposed diametrically opposed on the cam, the second cam relative to the first set so that the start projection with the sector 90 ^coincides with the first projection of the first cam, and the contact pair is included in the electromagnet power supply circuit lifting and lowering the cutter.

Недостатком данной делительной машины является невозможность изготовления дифракционных решеток у которых длина штрихов, а также месторасположение их по направлению штрихов изменяются по заданному закону по ширине заштрихованной поверхности. The disadvantage of this dividing machine is the impossibility of manufacturing diffraction gratings in which the length of the strokes, as well as their location in the direction of the strokes, change according to a given law along the width of the hatched surface.

Целью настоящего изобретения является расширение функциональных возможностей делительной машины. The aim of the present invention is to expand the functionality of the dividing machine.

Поставленная цель достигается тем, что известная делительная машина для изготовления дифракционных решеток, содержащая станину, делительную и резцовую каретки, привод делительной и резцовой кареток с устройством управления прерывистой подачей длительной каретки через электромагнитную муфту сцепления и подъема и опускания резца с помощью электромагнита, согласно предложению снабжена последовательно соединенными генератором тактовых импульсов, счетчиком импульсов, запоминающим устройством, а также программным устройством, двумя схемами сравнения и триггером, при этом первый выход устройства управления прерывистой подачей делительной каретки соединен с входом установки нуля счетчика импульсов и первым входом запоминающего устройства, а второй выход с первым входом программного устройства, со вторым входом которого связан выход запоминающего устройства, выход счетчика импульсов соединен с первыми входами схем сравнения, первый выход программного устройства соединен со вторым входом одной схемы сравнения, второй выход со вторым входом другой схемы сравнения, третий выход с первым входом триггера, выходы схем сравнения соединены соответственно со вторым и третьим входами триггера, выход которого подключен к электромагниту подъема и опускания резца. This goal is achieved by the fact that the well-known dividing machine for the manufacture of diffraction gratings, comprising a bed, dividing and cutting carriages, a drive of dividing and cutting carriages with a control device for intermittent feed of a long carriage through an electromagnetic clutch and raising and lowering the cutter with an electromagnet, according to the proposal, is equipped with connected in series by a clock generator, a pulse counter, a storage device, as well as a software device, two circuits by comparison, and a trigger, while the first output of the intermittent feed control device of the dividing carriage is connected to the zero-pulse input of the pulse counter and the first input of the storage device, and the second output to the first input of the software device, the second input of which is connected to the output of the storage device, the output of the pulse counter is connected with the first inputs of the comparison circuits, the first output of the software device is connected to the second input of one comparison circuit, the second output with the second input of another comparison circuit, tr Tille output to the first input flip-flop, the outputs of the comparison circuits are connected respectively to the second and third inputs of the flip-flop, the output of which is connected to the electromagnet lifting and lowering the cutter.

На фиг. 1 приведена схема делительной машины; на фиг. 2 временные диаграммы работы делительной машины. In FIG. 1 shows a diagram of a dividing machine; in FIG. 2 timing diagrams of the work of the dividing machine.

Делительная машина содержит станину 1, на которой установлены с возможностью взаимно перпендикулярных перемещений делительная каретка 2 с подложкой 3 дифракционной решетки и резцовая каретка 4, на которой установлен электромагнит подъема и опускания резца 5 и алмазный резец 6, закрепленный в резцедержателе 7. Привод 8 делительной 2 и резцовой 4 кареток кинематически связан с делительной кареткой 2 через электромагнитную муфту 9 и с резцовой кареткой 4. Двигательная и тормозная обмотки электромагнитной муфты 9 подключены к выходам устройства управления прерывистой подачей 10. В машину введены последовательно соединенные генератор тактовых импульсов 11, счетчик импульсов 12 и запоминающее устройство 13, а также программное устройство 14, две схемы сравнения 15 и 16, триггер 17. При этом первый выход устройства управления прерывистой подачей 10 делительной каретки 3 соединен с входом установки нуля счетчика импульсов 12 и первым входом запоминающего устройства 13, а второй выход с первым входом программного устройства 14, со вторым входом которого связан выход запоминающего устройства 13. Выход счетчика импульсов 12 соединен с первыми входами схем сравнения 15 и 16, первый выход программного устройства 14 соединен со вторым входом схемы сравнения 16, второй выход со вторым входом схемы сравнения 15, третий выход с первым входом триггера 17, выходы схем сравнения 15, 16 соединены соответственно со вторым и третьим входами триггера 17, выход которого подключен к электромагниту 5 подъема и опускания резца 6. The dividing machine comprises a frame 1 on which the dividing carriage 2 with the substrate 3 of the diffraction grating and the cutter carriage 4 are mounted with the possibility of mutually perpendicular movements, on which the electromagnet for raising and lowering the cutter 5 and the diamond cutter 6 are mounted in the tool holder 7. Drive 8 of the dividing 2 and the cutter 4 of the carriages is kinematically connected with the dividing carriage 2 through the electromagnetic clutch 9 and with the cutter carriage 4. The motor and brake windings of the electromagnetic clutch 9 are connected to the outputs of the device intermittent feed 10. A series-connected clock generator 11, a pulse counter 12 and a memory 13, as well as a software device 14, two comparison circuits 15 and 16, a trigger 17 are introduced into the machine. In this case, the first output of the intermittent feed control device 10 of the dividing carriage 3 is connected to the zero-setting input of the pulse counter 12 and the first input of the storage device 13, and the second output is connected to the first input of the software device 14, with the second input of which the output of the storage device 13 is connected. the output of the pulse counter 12 is connected to the first inputs of the comparison circuits 15 and 16, the first output of the software device 14 is connected to the second input of the comparison circuit 16, the second output with the second input of the comparison circuit 15, the third output with the first input of the trigger 17, the outputs of the comparison circuits 15, 16 connected respectively with the second and third inputs of the trigger 17, the output of which is connected to the electromagnet 5 of raising and lowering the cutter 6.

Работа делительной машины состоит из двух повторяющихся полуциклов: подача заготовки на заданный шаг, нарезание очередного штриха. The work of the dividing machine consists of two repeating half-cycles: feeding the workpiece at a given step, cutting the next stroke.

После включения делительной машины привод 8 через электромагнитную муфту 9 приводит в движение делительную каретку 2. Сигналы управления работой делительной машины поступают на двигательную и тормозную обмотки муфту 9 с устройства управления прерывистой подачей 10. After turning on the dividing machine, the drive 8 through the electromagnetic clutch 9 drives the dividing carriage 2. The control signals for the operation of the dividing machine are fed to the motor and brake windings of the clutch 9 from the intermittent feed control device 10.

С момента включения делительной машины тактовый генератор 11 начинает вырабатывать прямоугольные импульсы (см. фиг. 2, а), которые поступают на счетный вход счетчика 12. Счет импульсов производится после прекращения подачи по разрешающему сигналу с устройства управления прерывистой подачей 10. На фиг. 2, б, в представлены временные диаграммы работы устройства управления 10 соответственно подача и резание. From the moment the dividing machine is turned on, the clock generator 11 begins to produce rectangular pulses (see Fig. 2, a), which are fed to the counting input of the counter 12. The pulses are counted after the feed is stopped by the enable signal from the intermittent feed control device 10. FIG. 2b, c are timing diagrams of the operation of the control device 10, respectively, feed and cutting.

В момент начала очередной подачи информация, накопленная в счетчике 12, заносится в запоминающее устройство 13. Таким образом, в запоминающем устройстве хранится информация о длительности времени нарезания предыдущего штриха решетки. At the moment of the start of the next supply, the information accumulated in the counter 12 is entered into the storage device 13. Thus, the storage device stores information about the length of time of cutting the previous grill stroke.

После нарезания предыдущего (N-1 штриха) во время обратного хода резца (резец поднят над заготовкой) в программное устройство 14 заносится двоичный код с запоминающего устройства 13, соответствующий длительности рабочего хода резцовой каретки (длительности нарезанного штриха) Т_N-1. Из допущения, что два следующих друг за другом цикла не могут отличаться по длительности более чем на 1% следует, что при расчете моментов подъема и опускания резца для цикла нарезания N-го штриха длительность его рабочего хода будет равна Т_N-1.After cutting the previous (N-1 stroke) during the return stroke of the cutter (the cutter is raised above the workpiece), a binary code from the storage device 13 corresponding to the duration of the working stroke of the cutting carriage (the duration of the cut stroke) T _{N-1 is} entered into the software device 14. From the assumption that two successive cycles cannot differ in duration by more than 1%, it follows that when calculating the moments of raising and lowering the cutter for the cutting cycle of the Nth stroke, the duration of its stroke will be equal to T _N-1 .

Введем следующие обозначения:
S полная длина штриха;
S_о расстояние от начала штриха, где необходимо опустить резец на резание;
S_п расстояние от начала штриха, где кончается резание и резец поднимается.We introduce the following notation:
S full stroke length;
S _{o the} distance from the start of the stroke where it is necessary to lower the cutter to cut;
S _{p the} distance from the start of the stroke where the cutting ends and the cutter rises.

Таким образом, длина нарезаемого N-го штриха будет равна S_п-S_о. Траектория движения резцовой каретки описывается законом, близким к синусоидальному.Thus, the length of the cut N-th stroke will be equal to S _p -S _about . The trajectory of the incisal carriage is described by a law close to sinusoidal.

X(t)

cos

t

Введем следующие обозначения:
δ_oS расстояние от начала штриха в момент опускания резца Т_о;
δ_пS расстояние от начала штриха, где необходимо поднять резец;
δ_o и δ_п- коэффициенты, значение которых находятся в интервале [0.1]
Исходя из вышеизложенного моменты времени опускания Т_о и подъема Т_п резца определяются из формул
T_o

arc cos

1

T_п

arc cos

1

Вычисление моментов Т_о и Т_п для N-го штриха программное устройство 14 производит во время обратного хода резца цикла N-1. Для этого в программное устройство 14 заводится разрешающий сигнал, формируемый устройством управления прерывистой подачей 10.X (t)

cos

t

We introduce the following notation:
δ _o S the distance from the start of the stroke at the time of lowering the cutter T _about ;
δ _p S the distance from the start of the stroke where it is necessary to raise the cutter;
δ _o and δ _p - coefficients, the value of which are in the range [0.1]
Based on the foregoing points in time of lowering T _about and lifting T _{p the} cutter is determined from the formulas
To _o

arc cos

1

T _p

arc cos

1

The calculation of the moments of T _about and T _p for the N-th stroke software device 14 produces during the reverse stroke of the cutter cycle N-1. To do this, the enable device generated by the intermittent feed control device 10 is fed into the software device 14.

При нарезании последующих штрихов решетки программное устройство 14 по заданной программе рассчитывает моменты опускания и подъема резца для каждого последующего штриха относительно предыдущего штриха и выдает сигнал момента опускания резца на второй вход схемы сравнения 15, а сигнал момента подъема резца на второй вход схемы сравнения 16. На первые входы обеих схем сравнения одновременно поступает информация со счетчика импульсов 12. Когда двоичные коды, поданные на входы схем сравнения 15 и 16 из программного устройства 14 и счетчика импульсов 12 сравняются, они выдают сигналы (см. фиг. 2, г и д), которые переводят триггер 17 в соответствующее состояние для управления электромагнитом 5 подъема и опускания резца 6 (см. фиг. 2, е). When cutting subsequent grating strokes, the software device 14, according to a given program, calculates the times of lowering and raising the cutter for each subsequent stroke relative to the previous stroke and provides a signal of the moment of lowering the cutter to the second input of the comparison circuit 15, and the signal of the moment of raising the cutter to the second input of the comparison circuit 16. the first inputs of both comparison circuits simultaneously receives information from the pulse counter 12. When the binary codes supplied to the inputs of the comparison circuits 15 and 16 from the software device 14 and the pulse counter cos 12 become equal, they provide signals (see. FIG. 2, d and e), which convert the trigger 17 in the appropriate state for the control electromagnet 5, lifting and lowering the tool 6 (see. FIG. 2, e).

После нарезания очередного штриха процесс повторяется, причем после занесения очередной информации в запоминающее устройство 13 происходит и установка счетчика 12 в исходное состояние. Сброс показаний счетчика 12 производится по команде с устройства управления прерывистой подачей 10. After cutting the next stroke, the process is repeated, and after entering the next information into the storage device 13, the counter 12 is also set to its initial state. The counter 12 is reset by command from the intermittent feed control device 10.

Для повышения помехозащищенности на время подачи делительной каретки 3 программное устройство 14 принудительно переводит триггер 17 в состояние, соответствующее подъему резца. To increase the noise immunity during the filing of the dividing carriage 3, the software device 14 forcibly puts the trigger 17 in a state corresponding to the rise of the cutter.

Таким образом, обеспечивается достижение технико-экономического эффекта: возможность изготовления дифракционных решеток, длина штрихов которых, а также месторасположение их по направлению штрихов изменяется по заданному закону по ширине заштрихованной поверхности. This ensures the achievement of a technical and economic effect: the possibility of manufacturing diffraction gratings, the length of the strokes of which, as well as their location in the direction of the strokes, changes according to a given law along the width of the hatched surface.

Claims

Dividing machine for the manufacture of diffraction gratings, comprising a bed, dividing and cutting carriages, a drive for dividing and cutting carriages with a device for controlling intermittent feed of the dividing carriage through an electromagnetic clutch and raising and lowering the cutter using an electromagnet, characterized in that, in order to expand the functionality it is equipped with a series-connected clock generator, a pulse counter, a storage device, as well as a software device, two circuits comparison and a trigger, while the first output of the intermittent feed control device of the dividing carriage is connected to the zero counter input of the pulse counter and the first input of the memory device, and the second output to the first input of the software device, the second input of which is connected to the output of the memory device, the output of the pulse counter is connected with the first inputs of the comparison circuits, the first output of the software device is connected to the second input of one comparison circuit, the second output with the second input of another comparison circuit, the third you stroke with the first input of the trigger, the outputs of the comparison circuits are connected respectively with the second and third inputs of the triggers, the output of which is connected to the electromagnet raising and lowering the cutter.