CH629135A5 - Verfahren und einrichtung zum anzeigen eines analogsignals aus einer rechnergesteuerten werkzeugmaschine auf einem sichtgeraet in einer zentralen diagnoseeinheit. - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Anzeigen eines in den Schaltkreis einer rechnergesteuerten Werkzeugmaschine eingegebenen Analogsignals auf einem Sichtgerät in einer zentralen Diagnoseeinheit, die vom Aufstellungsort der Werkzeugmaschine entfernt aufgestellt ist.

Aus der US-A 3 882 305 ist eine Fernüberwachungs- und Diagnoseanalyse bekannt, durch die mehrere an unterschiedlichen geografischen Orten aufgestellte rechnergesteuerte Werkzeugmaschinen mit einer Diagnose- und Auswerteeinrichtung mit einer zentralen Diagnoseeinheit verbunden sind, die an einem von den Werkzeugmaschinen entfernten Ort aufgestellt ist.

Bei dieser Anlage wird der Rechner jeder angewählten Werkzeugmaschine mit der Diagnoseeinrichtung über eine Telefonleitung verbunden, wobei die Werkzeugmaschine ein vorbestimmtes Diagnoseprogramm aufgrund von Befehlen ausführt, die dem Rechner der Werkzeugmaschine von der zentralen Diagnoseeinheit übermittelt worden sind. Die charakteristischen Betriebsdaten der Werkzeugmaschine werden während des Ablaufs dieses Diagnoseprogramms überwacht und zu der Diagnoseeinheit übertragen, wo sie mit entsprechenden charateristischen Betriebsdaten, die zu einem früheren Zeitpunkt für die gleiche Werkzeugmaschine aufgestellt worden sind, im Rahmen zulässiger Toleranzgrenzen und Parameter verglichen werden. Durch derartige Vergleiche kann ein Fachmann an der von dem Aufstellungsort der Werkzeugmaschine entfernten Diagnoseeinheit tatsächliche Schäden, aber auch den Beginn von Schäden an der Werkzeugmaschine feststellen.

Bei dieser bekannten Fernüberwachungs- und Diagnoseanlage werden jeweils nur charakteristische Betriebsdaten der Werkzeugmaschine überwacht, die als digitale Signale ausgedrückt sind; eine Überwachung von Analogsignalen ist hier nicht vorgesehen, obwohl an der Werkzeugmaschine solche Analogsignale auftreten, die in einigen Fällen im Hinblick auf die Erkennung von Schäden aussagekräftiger als digitale Signale sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem auch Analogsignale an der Werkzeugmaschine zur Erkennung von Schäden herangezogen werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 genannten Merkmale gelöst.

Eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist erfindungsgemäss durch die Merkmale des Anspruches 4 gekennzeichnet.

Der durch die Erfindung erreichte Vorteil ist darin zu sehen, dass eine Überwachung und Diagnose von bereits vorhandenen oder beginnenden Schäden an der Werkzeugmaschine möglich ist.

Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Einrichtung zur Überwachung einer Werkzeugmaschine gemäss der Erfindung,

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Fig. 2 ein detailliertes Blockdiagramm einer Analog-Di-gital-Wandler- und Steuerschaltung gemäss Fig. 1,

Fig. 3 ein detailliertes Blockdiagramm der Analog-Digi-tal-Steuerschaltung aus Fig. 2,

Fig. 4 ein detailliertes Blockdiagramm einer Digital-Ana-log-Wandler- und Steuerschaltung in der Diagnosestelle gemäss Fig. 1,

Fig. 5 ein schematisches Schaltbild eines Ausgangskreises für einen der Digital-Analog-Wandler gemäss Fig. 4,

Fig. 6 ein Impulsdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der Einrichtung gemäss den Fig. 1 bis 5. _

Gemäss Fig. 1 weist eine Einrichtung zum Überwachen des Betriebszustandes einer Werkzeugmaschine eine Analog-Digital-Wandler- und Steuerschaltung 10, einen lokalen Speicher 12, der im allgemeinen ein Teil eines Rechners 13 für die Werkzeugmaschine ist, jedoch auch als separate Einheit aufgebaut sein kann, ferner ein digitales Nachrichtenübertragungssystem mit einem lokalen Signalumsetzer 14, einer Nachrichtenverbindung, z.B. Telefonleitungen 16 und einem Signalumsetzer 18 in einer Diagnoseeinheit auf, wobei dieses Nachrichtenübertragungssystem ein Teil einer Fernüberwachungs- und Diagnoseanalyse ist, wie es beispielsweise in der oben erwähnten US-PS 3 882 305 beschrieben ist; selbstverständlich kann dieses Verbindungssystem auch anders aufgebaut sein. So kann z.B. anstelle der Telefonübermittlung auch eine Übermittlung durch Funk vorgesehen werden. Auf Seiten der Diagnoseeinheit weist die Einrichtung ferner einen Speicher 20 auf, der im allgemeinen, jedoch nicht notwendigerweise, ein Teil eines Diagnoserechners 21 ist; ferner sind in der Diagnoseeinheit eine Digital-Analog-Wandler- und Steuerschaltung 22 und ein analoganzeigendes Sichtgerät 24 vorgesehen.

Ein gewünschtes Analogsignal wird eventuell zusätzlich mit einem Zeitwahl- oder Taktsignal durch ein Handprüfge-rät 26 (Fig. 2) in den Schaltkreis der Werkzeugmaschine eingegeben, wobei das Prüfgerät mit dem Eingang der Analog-Digital-Wandler- und Steuerschaltung 10 verbunden wird. Dieses Analogsignal wird in der A/D-Schaltung 10 in eine Folge von digitalen Signalen umgewandelt, die jeweils dem Wert der Amplitude des Analogsignals zu einer bestimmten Zeit entsprechen. Die Sequenz der digitalen Signale wird dem lokalen Speicher 12 zugeführt und dort gespeichert. Daraufhin wird die Folge der digitalen Signale aus dem Speicher 12 ausgelesen und über den lokalen Signalumsetzer 14, die Telefonleitungen 16 und den Signalumsetzer 18 in der Diagnoseeinheit zu dem dortigen Speicher 20 übertragen. Die in diesem Speicher 20 gespeicherten digitalen Signale werden nachfolgend ausgelesen und einer Digital-Analog-Wandler- und Steuerschaltung 22 zugeführt, wo sie in eine analoge Form als eine Näherung des originalen Analogsignals rückumgesetzt werden. Der Ausgang der D/A-Wand-ler- und Steuerschaltung 22 ist mit einem analoganzeigenden Sichtgerät 24 verbunden, auf dem das Näherungssignal angezeigt wird.

Auf Seiten der Werkzeugmaschine und der Diagnoseeinheit sind jeweils Telefonapparate 28 und 30 für eine Sprechverbindung zwischen einer Bedienungsperson an der Werkzeugmaschine und einem Fachmann an der Diagnoseeinheit vorgesehen. Der Fachmann teilt der Bedienungsperson üblicherweise das gewünschte Analog- und Zeitwahlsignal mit, worauf die Bedienungsperson das Prüfgerät 26 an die entsprechenden Testpunkte in dem Schaltkreis der Werkzeugmaschine anlegt. Sobald das Prüfgerät mit dem Schaltkreis verbunden ist, wird die Signalumwandlung, die Übermittlung, Rückumwandlung und Anzeige durch den Fachmann an der Diagnoseeinheit ausgelöst.

In den Fig. 2 und 3 ist ein detailliertes Blockdiagramm der A/D-Wandler- und Steuerschaltung 10 dargestellt. Ge-

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mäss der Fig. 2 wird das analoge Signal des Prüfgerätes 26 einem herkömmlichen A/D-Wandler 32 zugeführt. Der A/D-Wandler 32 empfangt zusätzlich Taktimpulse von einem Zähler- und Registerschaltkreis 34, der seinerseits von einem Oszillator 36 getaktet wird. Dem Zähler- und Registerschaltkreis 34 wird ein digitales Eingangssignal zur Einstellung des Zählers zugeführt, wodurch die Taktperiode, die für die Analog-Digital-Wandlung verwendet wird, bestimmt wird. Dieses der Zählerperiode zugeordnete Eingangssignal, mit dem der Zähler 34 voreingestellt wird, bestimmt die Anzahl der Eingangsimpulse vom Oszillator, die notwendig ist, dass der Zähler überläuft. Zur Einstellung der Zählerperiode kann jede beliebige Anzahl von Eingangsimpulsen zwischen Eins bis zur Kapazität des Zählers 34 ausgewählt werden. Das Überlaufsignal des Zählers bilden die Taktimpulse für das gesamte System. Das Eingangssignal wird in einem konventionellen Schieberegister gespeichert und dem Zähler jedesmal dann wieder zugeführt, wenn dieser überläuft, so dass jede Taktperiode der vorgewählten Periode entspricht.

Der Analog-Digital-Wandler 32 führt jeweils einen A/D-Wandlerprozess aus, wenn er einen Taktimpuls empfängt. Während des A/D-Wandlerzyklus wird in dem A/D-Wandler 32 ein positives ZUSTANDS-Ausgangssignal erzeugt, das gegen Null abfällt, wenn der Wandlerzyklus beendet ist. Dieses ZUSTANDS-Signal wird mit einem VORZEI-CHEN-Signal entsprechend der analogen Grösse, die in dem vorhergehenden Wandlerzyklus digitalisiert worden ist, einer Analog-Digital-Steuerschaltung 38 zugeführt, die im Detail in Fig. 3 gezeigt und nachfolgend beschrieben ist.

Sobald das entsprechende Zeitwahl- oder Taktsignal empfangen oder erzeugt worden ist, wird in der A/D-Steuer-schaltung 38 ein ZUGRIFFS-Signal erzeugt, das dem Rechner 13 der Werkzeugmaschine zugeführt wird; hierdurch wird das digitale Ausgangssignal am A/D-Wandler 32 in den lokalen Speicher an einer Adresse eingeschrieben, die durch einen Adressenzähler 40 bestimmt ist. Der Adressenzähler 40 ist durch ein digitales Eingangssignal voreingestellt, die die Anfangsadresse für das erste digitale Wort des A/D-Wand-Iervorgangs definiert. Danach wird der Adressenzähler 40 durch ein die zeitliche Schachtelung der Datenübertragung in dem System bestimmendes TSC-Signal von dem lokalen Rechner 13 weitergestellt, das am Ende einer jeden Eingabe von digitalen Daten in den lokalen Speicher 12 einen hohen Pegel einnimmt, so dass aufeinanderfolgende Ausgangssignale des A/D-Wandlers nacheinander in den lokalen Speicher 12 eingeschrieben werden. Durch das TSC-Signal wird auch ein Wortzähler 42 zurückgestellt, der durch ein digitales Eingangssignal voreingestellt worden ist, durch die die Gesamtanzahl von Signalen bestimmt ist, die in der Folge der digitalen Signale am Ausgang des A/D-Wandlers 32 gespeichert werden sollen.

Wenn die gewählte Anzahl von digitalen Signalen im lokalen Speicher 12 gespeichert sind, stellt sich der Wörtzähler 42 auf Null ein und erzeugt ein ENDE-Signal, das seinerseits der A/D-Steuerschaltung 38 zugeführt wird und die Eingabe von Daten in den lokalen Speicher 12 beendet. Es sei darauf hingewiesen, dass der A/D-Wandler auch noch nach der Abgabe des ENDE-Signals arbeitet, jedoch werden seine digitalen Ausgangssignale nicht mehr in den lokalen Speicher 12 übernommen.

Zu Beginn des oben beschriebenen A/D-Wandlungs-prozesses werden die digitalen Daten, die die gewünschte Taktperiode bestimmen, die gewünschte A/D-Testlänge und die Anfangsadresse des A/D-Tests von dem Rechner 13 der Werkzeugmaschine oder von manuellen, hier nicht gezeigten Eingabegeräten bzw. von dem Rechner 21 in der Diagnosestelle den Zählern 34,42 bzw. 40 zugeführt. Von der gleichen Stelle wird der A/D-Steuerschaltung 38 ein EXT/INT-Takt-

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signal, durch das entweder eine externe oder eine interne Taktung ausgewählt wird, sowie ein positives oder negatives Trigger-Signal zugeführt, durch das ein positiv oder negativ arbeitender Trigger angewählt wird. Ferner wird von dem

5 Rechner 13 der Werkzeugmaschine der A/D-Steuerschaltung 38 ein START-Signal, das den A/D-Wandlungsprozess einleitet, sowie ein DMA-ZUSTANDS-Signal zugeführt, das während des A/D-Wandlungsprozesses einen hohen Pegel einnimmt und auf einen niedrigen Pegel abfällt, wenn das io ENDE-Signal einen hohen Pegel einnimmt. Das START-und ZUSTANDS-Signal kann jeweils auch durch den Rechner 21 in der Diagnoseeinheit oder durch andere geeignete Steuerkreise erzeugt werden. Die A/D-Steuerschaltung 38 weist ferner einen Triggervorbereitungseingang auf, falls kei-15 ne externe oder interne Triggerung vorgesehen ist, wie dies nachfolgend beschrieben wird.

In der Fig. 3 sind die einzelnen Schaltungselemente der A/D-Steuerschaltung 38 gezeigt. Am Ausgang dieses Schaltkreises liegt das ZUSTANDS-Signal an, das am invertierten 20 Ausgang eines NAND-Gatters 44 anliegt. Das NAND-Gat-ter 44 erhält Eingangssignale von einem monostabilen Mul-tivibrator 46, einem Flip-Flop 48 und einem nicht invertierenden Verstärker 50. Der Ausgang des Gatters 44 ist auf niedrigem Pegel, wenn alle Eingangssignale am Gatter 44 auf 25 hohem Pegel liegen, so dass das ZUGRIFFS-Signal auf hohem Pegel ist. Die Arbeitsweise dieses Schaltkreises soll beginnend von dem Zeitpunkt erklärt werden, an dem ein START-Signal am Eingang des nicht invertierenden Verstärkers 50 empfangen wird. Das START-Signal hat zwi-30 sehen den A/D-Wandlungszyklen einen niedrigen Pegel und geht auf einen hohen Pegel über, um einen Wandlungszyklus einzuleiten. Sobald das START-Signal einen hohen Pegel einnimmt, wird dadurch das Flip-Flop über ein NAND-Gatter 62 zurückgesetzt, wenn das DMA-ZUSTANDS-Si-35 gnal niedrig ist; dieses Signal hat jeweils zwischen den Wandlungszyklen einen niedrigen Pegel. Hierdurch wird das Gatter 44 gesperrt, bis das Flip-Flop 48 durch einen unten beschriebenen Schaltkreis gesetzt wird.

Am Ende eines A/D-Wandlungszyklus im A/D-Wandler 40 32 fällt das ZUSTANDS-Signal vom hohen auf den niedrigen Pegel, wodurch der monostabile Multivibrator46 und ein Flip-Flop 52 über einen invertierenden Verstärker 66 ge-triggert werden. Der Ausgang des monostabilen Multivi-brators 46 ist mit einem Eingang eines UND-Gatters 47 ver-45 bunden, dessen anderer Eingang ein invertiertes ENDE-Signal von einem invertierenden Verstärker 49 empfangt. Das UND-Gatter 47 ist während des Wandlungsprozesses durchgeschaltet und wird zur Beendigung der Eingabe von Daten in dem lokalen Speicher gesperrt, sobald das am Verstärker 50 49 anliegende ENDE-Signal einen hohen Pegel einnimmt; dies tritt ein, wenn der Wortzähler 42 die Stellung NULL am Ende des Wandlungsprozesses erreicht.

Unter geeigneten, weiter unten beschriebenen Bedingun-55 gen wird durch die Triggerung des Flip-Flops 52 das Flip-Flop 48 über Gatter 54, 56 und 58 getaktet, so dass das Gatter 44 durchschaltet und damit das ZUGRIFFS-Signal erzeugt. In dem Fall, in dem das Flip-Flop 52 das Flip-Flop 58 taktet, wird die Polarität des die Taktung verursachenden Si-60 gnals gemeinsam durch das VORZEICHEN-Eingangssignal am Flip-Flop 52, das entsprechend dem Vorzeichen des Analogsignals am Eingang des A/D-Wandlers 32 wechselt, und durch das Trigger-Auswahlsignal am Eingang eines EX-KLUSIV-ODER-Gatters 58 bestimmt, das als schaltbarer 65 Inverter arbeitet. Die oben erwähnte Triggerfolge wird ausgelöst, sobald das EXT-INT-Taktsignal einen niedrigen Pegel hat, wodurch eine interne Taktung durch das Flip-Flop 52 gewählt wird.

Wenn eine externe Taktung gewählt wird, ist das EXT-INT-Taktsignal auf hohem Pegel und das Flip-Flop 48 wird durch ein externes Taktsignal getaktet, das an einem Eingang des NAND-Gatters 60 angelegt ist, dessen Ausgang mit einem Eingang des NAND-Gatters 56 verbunden ist. Die Polarität dieser Triggerung wird ebenfalls durch das TRIGGER-Signal an dem Eingang des EXKLUSIV-ODER-Gatters 58. Auf diese Weise kann entweder eine interne, durch das NAND-Gatter 54 gesteuerte Triggerung oder eine externe, durch das NAND-Gatter 60 gesteuerte Triggerung gewählt werden, wobei in beiden Fällen die Polarität der Triggerung durch das TRIGGER-Signal gewählt wird. In Fällen, wo weder eine externe noch eine interne Triggerung möglich oder erwünscht ist, kann das Flip-Flop 48 direkt durch ein TRIGGER-Steuersignal getriggert werden, das dem Setzeingang des Flip-Flops 48 über einen nicht invertierenden Verstärker 64 zugeführt wird.

Bei der oben beschriebenen Funktionsweise springt das ZUSTANDS-Signal am Ausgang des NAND-Gatters 44 nach jedem Analog-Digital-Wandlungszyklus des A/D-Wandlers auf hohen Pegel, nachdem das START-Signal auf den hohen Pegel übergeht, bis das ENDE-Signal vom Wortzähler 42 einen hohen Pegel einnimmt und das UND-Gatter 47 sperrt. Hierdurch wird auch das NAND-Gatter 44 gesperrt und die Eingabe von Daten vom Ausgang des A/D-Wandlers 32 in dem lokalen Speicher 12 beendet. Das ENDE-Signal geht auf einen hohen Pegel über, wenn der Wortzähler 42, der auf die gewünschte Gesamtanzahl von digitalen Signalen in dem A/D-Test eingestellt war, auf den Wert NULL zurückkehrt, wodurch gezeigt wird, dass die gewünschte Anzahl der digitalen Signale in den lokalen Speicher 12 übernommen worden ist.

Ein Beispiel des oben beschriebenen A/D-Wandlungszy-klus ist durch das Wellen- bzw. Impulsdiagramm in Fig. 6 erläutert. Die in der oberen Zeile gezeigte Wellenform 6 (C) ist ein aus einer Halbwelle gleichgerichtetes Spannungssignal, das bei einem veränderbaren Phasenwinkel über einen hier nichtgezeigten Silikongleichrichter in dem Steuerkreis ' der Werkzeugmaschine eingeschaltet worden ist und hier als ein Beispiel eines Typs von Analogsignalen verwendet ist, die in dem Schaltkreis der Werkzeugmaschine erzeugt und mit dem geschilderten Verfahren und der Einrichtung an der Diagnosestelle angezeigt werden. Der in der zweiten Zeile dargestellte Impuls 6 (B) ist ein Taktimpulszug in dem Schaltkreis der Werkzeugmaschine, mit dem der Silikongleichrichter durchgeschaltet wird, der seinerseits die Wellenform 6 (C) erzeugt. Jeder der angeschnittenen, aus einer Halbwelle gleichgerichteten Wellenformen 6 (C) beginnt nach einer festen Zeitverzögerung Tt vom Ende des die Gleichrichtung steuernden Taktimpulses 6 (B). Die Zeitverzögerung Ti ist durch Schaltkreischarakteristiken des Steuerkreises der Werkzeugmaschine bestimmt. Bei dem hier gezeigten Beispiel ist die in negativer Richtung abfallende Kante jedes Steuerimpulses 6 (B) als Triggerkante verwendet, jedoch ist es selbstverständlich möglich, auch die vordere in die positive Richtung springende Kante als Triggerkante zu verwenden, wobei dann die Zeitverzögerung T, von der Vorderkante des entsprechenden Triggerpulses 6 (B) gemessen wird.

In diesem Beispiel werden das Analogsignal 6 (C) und das externe Steuersignal 6 (B) über das Prüfgerät 26 in den Steuerkreis der Werkzeugmaschine eingegeben. Das EXT-INT-Taktsignal wird auf hohen Pegel geschaltet, um externe Taktung anzuwählen. Das TRIGGER-Signal wird ebenfalls auf hohen Pegel geschaltet, um eine Triggerung mit der abfallenden Flanke zu erreichen. Die digitalen Nummern, mit denen die Taktperioden ausgewählt werden, die A/D-Test-länge und die Anfangsadresse werden ausgewählt und an die

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entsprechenden Zähler 34,42 bzw. 40 geleitet. Nach diesen Vorbereitungsschritten leitet der Fachmann in der Diagnosestelle die Abgabe des START-Signals ein, mit dem der A/D-Wandlungsprozess gestartet wird.

s Wie in der Zeile (A) der Fig. 6 gezeigt, wird durch den ersten Taktimpuls, der nach der hinteren Flanke des Steuerimpulses 6 (B) erscheint, das digitale Signal aus der entsprechenden A/D-Wandlung in dem lokalen Speicher bei der Adresse, die durch den Adressenzähler 40 bestimmt ist, ge-io speichert. Der erste Taktimpuls nach der hinteren Kante des Steuerimpulses 6 (B) erscheint mit einer Zeitverzögerung T2, die jeden beliebigen Wert zwischen Null und der Länge einer Taktperiode T3 annehmen kann. Bei jedem der bezifferten Schritte in der Zeile (A) wird das entsprechende Analogsi-i5 gnal 6 (C) digitalisiert, d.h. dass ein digitales Signal entsprechend der momentanen Amplitude des Analogsignals durch den A/D-Wandler 32 erzeugt wird. Die Schritte 1 bis Ni sind jeweils durch das Taktintervall T3 voneinander getrennt, das der Grösse des die Taktperiode bestimmenden digitalen Si-20 gnals entspricht, die in den Zähler- und Registerschaltkreis 34 eingegeben worden ist. Der A/D-Wandlungsprozess wird bis zu der Wortnummer Nj fortgesetzt, die einem die gesamte Testlänge bestimmenden Eingangssignal entspricht, die in dem Wortzähler 42 eingegeben worden ist und die ge-25 wünschte Länge des analogen Tests anzeigt, d.h. die gesamte Anzahl von digitalen Zahlen, die in den lokalen Speicher eingegeben werden. Bei diesem speziellen Beispiel ist die Testlänge Nx so gewählt, dass sie einen einzigen Zyklus der analogen Wellenform 6 (C) abdeckt; selbstverständlich kann 30 auch eine andere Testlänge N2 gewählt werden, mit der zwei Zyklen der Wellenform 6 (C) abgedeckt werden. Insgesamt kann die Testlänge innerhalb der Kapazitätsgrenzen der Zähler 34 und 42 ausgewählt werden.

Am Ende der gewählten Testlänge Nu oder N2 geht der 35 Wortzähler 42 in die Stellung NULL über und erzeugt das ENDE-Signal, durch das der A/D-Wandlungsprozess beendet wird und das dazu benutzt werden kann, die Übermittlung des im lokalen Speicher 12 während des vorhergehenden A/D-Wandlungsprozesses gespeicherten digitalisierten 40 Analogsignals einzuleiten. Alternativ kann das digitalisierte Analogsignal, das eine Folge von digitalen Signalen ist, von denen jede den Wert der Amplitude des Analogsignals zu einer bestimmten Zeit repräsentiert, wie dies in dem Wellenzug 6 (C) für die Amplituden A3 und A6 dargestellt ist, über die 45 Datensammlungsleitung zu jeder gewünschten Zeit durch herkömmliche Ubermittlungsschaltkreise übermittelt und in dem Speicher 20 in der Diagnoseeinheit gespeichert und danach an dem analogen Sichtgerät 24 angezeigt werden.

Die Digital-Analog-Wandler- und Steuerschaltung 22 in so der Diagnoseeinheit ist in einem detaillierten Blockdiagramm in der Fig. 4 gezeigt. In diesem Fall ist das analoganzeigende Sichtgerät 24 ein Oszilloskop, wobei zwei Digital-Analog-Wandler 74 bzw. 76 zur vertikalen Ablenkspannung bzw. für die horizontale Ablenkspannung des Oszilloskops 55 verwendet werden. Das digitalisierte Analogsignal, das im Speicher 20 in der Diagnoseeinheit gespeichert ist, wird dem A/D-Wandler 74 zugeführt, um ein der analogen Wellenform 6 (C) angenähertes Signal zu erzeugen; eine horizontale Kippspannung, die in diesem Fall ebenfalls als Folge von di-6o gitalen Signalen in dem Speicher 20 gespeichert ist, wird dem A/D-Wandler 76 zugeführt, um eine horizontale Ablenkspannung zu erzeugen. Die Ausgangsspannung der beiden A/D-Wandler 74 und 76 werden durch entsprechende Verstärker 78 und 80 verstärkt.

65 Die digitalen Signale für die horizontalen und vertikalen Ablenksignale werden in Zeitfolgen verschachtelt, d.h. es wird zuerst ein der horizontalen Ablenkung entsprechendes Signal einer Dateneingangsleitung 82 zugeführt, danach ein

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der vertikalen Ablenkung entsprechendes Signal, danach das nächste horizontale Signal, dem wiederum das nächste vertikale Signal folgt; dies wird in der verschachtelten Zeitfolge weitergeführt. Jedes dieser Signale wird parallel über Datentore 84 in zwei Sätze von selbsthaltenden Datenschaltern 86 und 88 eingegeben, wobei die Ausgänge des Schaltersatzes 86 mit dem Eingang des A/D-Wandlers 74 und die Ausgänge des Schaltersatzes 88 mit den Eingängen des A/D-Wandlers 76 verbunden sind. Auf diese Weise wird diesen die Eingangsspannung zugeführt. Jedesmal, wenn eines der digitalen Signale der Dateneingangsleitung 82 zugeführt und zu den Datenschaltern 86 und 88 aufgrund eines TOR-Setzsi-gnals weitergeleitet wird, wird ein Kanalauswahlwort einem Kanaldekoder 90 zugeführt, der entweder ein NAND-Gatter 92 oder ein NAND-Gatter 94 ansteuert, und zwar in Abhängigkeit davon, ob das digitale Signal an der Dateneingangsleitung 82 ein der vertikalen Ablenkung entsprechendes Signal oder ein der horizontalen Ablenkung entsprechendes Signal ist. Ein Taktsignal TP, das parallel den NAND-Gattern 92 und 94 zugeführt wird, taktet die Übergabe dieser Daten in die entsprechenden selbsthaltenden Datenschalter 86 bzw. 88, während die die anderen Daten enthaltenden Schalter 86 oder 88 ihre vorherigen Datenwerte behalten. Auf diese Weise werden die verschachtelt übertragenen, der vertikalen und horizontalen Ablenkung entsprechenden Eingangssignale, die an der Dateneingangsleitung 82 angelegt sind, jeweils zu dem richtigen A/D-Wandler übertragen.

Zusätzlich können noch Hilfsschaltkreise 96 verwendet werden, z.B. ein Streifenschreiber, X-Y-Schreiber, digitale Druckwerke oder dergleichen, wobei in diesen Fällen separate Kanalauswahlworte vorgesehen sind, um die genannten Einrichtungen an- und abzuschalten oder ihre Arbeitsparameter einzustellen.

Die Ausgangssignale der beiden D/A-Wandler 74 und 76 sind jeweils gute Annäherungen der analogen Spannungen, aus denen ihre entsprechenden digitalen Eingangssignale abgeleitet worden sind. Der Grad der Annäherung kann wenn gewünscht dadurch verbesser werden, dass die Taktperiode T3 (Fig. 6) verkleinert wird.

In der Fig. 5 ist eine Schaltung für die mit den D/AWandlern 74 und 76 verbundenen Ausgangsverstärker 78 bzw. 80 gezeigt. Das analoge Ausgangssignal von dem entsprechenden D/A-Wandler wird dem negativen Eingang eines herkömmlichen Operationsverstärkers 98 zugeführt, dessen positiver Eingang an Masse gelegt ist und der einen Rückkopplungswiderstand 100 aufweist, der den Ausgang des Verstärkers mit dem negativen Eingang verbindet, um so 5 eine Parallel-Parallel-Rückkopplung zu erhalten, mit der an dem Ausgang des Verstärkers eine Spannung proportional zu dem Eingangsstrom erzielt wird. Der Ausgang des Operationsverstärkers 98 ist über einen Widerstand 102 mit dem negativen Eingang eines weiteren herkömmlichen Operaio tionsverstärkers 104 verbunden, dessen positiver Eingang wiederum an Masse gelegt ist. Zwei Rückkopplungswiderstände 106 und 108 sind in Serie zwischen dem Ausgang des Operationsverstärkers 104 und dem negativen Eingang geschaltet. Der Widerstand 106 ist einstellbar und dient dazu, i5 die Verstärkung des Verstärkers zu regulieren. Dem negativen Eingang des Operationsverstärkers 104 wird über einen einstellbaren Widerstand 110 eine Offset-Spannung zugeführt, wodurch der Nullpunkt für die Analogfunktion des Verstärkers eingestellt wird. Die beschriebene Schaltung 20 kann für den die vertikale Ablenkspannung bestimmenden Verstärker 78 und für den die horizontale Ablenkspannung bestimmenden Verstärker 80 verwendet werden.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist jeweils ein externes Taktsignal verwendet worden. In Fällen, wo ein 25 externes Taktsignal nicht vorhanden ist, kann auch eine interne Taktung verwendet werden, wobei dann die Analog-Digital-Wandlung eingeleitet wird, wenn das Analogsignal von einem negativen zu einem positiven Wert bzw. von einem positiven zu einem negativen Wert übergeht, der jeweils 30 durch das TRIGGER-Auswahlsignal bestimmt wird. Wenn das gewählte Analogsignal normalerweise nicht die Polarität wechselt, so kann es durch eine Halbschranke mittels herkömmlicher Offset-Schaltkreise am Eingang des A/D-Wandlers 32 abgesetzt werden, so dass hier eine Verschiebung der 35 Polarität am Beginn der Wellenform auftritt, die zur Triggerung verwendet werden kann.

Obwohl die dargestellte Einrichtung gemäss der Erfindung ausführlich in allen für eine Realisierung notwendigen Komponenten beschrieben worden ist, sei darauf hinge-40 wiesen, dass die im einzelnen beschriebenen Elemente lediglich beispielhaft sind, und dass das Ziel der Erfindung auch durch andere Ausführungsformen erreicht werden kann, ohne dass dadurch das Wesen der Erfindung verlassen wird.

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5 Blatt Zeichnungen

Claims (15)

629135 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Anzeigen eines in den Schaltkreis einer rechnergesteuerten Werkzeugmaschine eingegebenen Analogsignals in einer zentralen Diagnoseeinheit, die vom Aufstellungsort der Werkzeugmaschine entfernt aufgestellt ist, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

A) das Analogsignal wird in eine Folge von digitalen Signalen umgewandelt, die jeweils dem Wert der Amplitude des Analogsignals zu einer bestimmten Zeit entsprechen;

B) diese Folge der digitalen Signale wird zu der Diagnoseeinheit übertragen;

C) die Folge der digitalen Signale wird in der Diagnoseeinheit in ein dem Analogsignal angenähertes Signal zurückverwandelt;

D) dieses Näherungssignal wird dem analoganzeigenden Sichtgerät zugeführt und dort angezeigt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Folge der digitalen Signale in einem ersten lokalen Speicher auf der Werkzeugmaschinenseite zwischen den Verfahrensschritten A und B und in einem zweiten Speicher in der Diagnoseeinheit zwischen den Verfahrensschritten B und C gespeichert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrensschritt A aus folgenden Schritten zusammengesetzt ist:

Aj) es wird eine Taktperiode für die Analog-Digital-Wandlung ausgewählt;

A2) es wird die Gesamtanzahl der auszuführenden Ana-log-Digital-W andlungen ausgewählt;

A3) die momentane Amplitude des Analogsignals wird in ein entsprechendes digitales Signal zu Beginn jedes der aufeinanderfolgenden Taktsignale umgewandelt;

A4) es wird die Anzahl der erfolgten Analog-Digital-Um-wandlungen gezählt und

A5) die Analog-Digital-Umwandlungen werden beendet, wenn die Anzahl der in dem Schritt A3 durchgeführten mit der im Schritt A2 ausgewählten Anzahl von Analog-Digital-Umwandlungen übereinstimmt.

4 Adressenzähler (40) vorgesehen ist, dessen Ausgang mit dem lokalen Speicher zur Bestimmung der Adressen der in den Speicher einzugebenden digitalen Signale verbunden ist, dass in den Adressenzähler eine Anfangsadressennummer eingeb-bar ist, die die Adresse des ersten, in den lokalen Speicher 45 (22) einzugebenden digitalen Signals angibt, und dass der Adressenzähler jedesmal dann weiterschaltbar ist, wenn ein digitales Signal in den lokalen Speicher (12) eingegeben ist.

4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Prüfgerät (26) auf Seiten der zu überwachenden Werkzeugmaschine, um das Analogsignal in den Schaltkreis der Werkzeugmaschine einzugeben, dessen Ausgang mit einem Analog-Digital-Wandler (10) zur Umwandlung des Analogsignals in eine Folge von digitalen Signalen verbindbar ist, die jeweils dem Wert der Amplitude des Analogsignals zu einer bestimmten Zeit entsprechen,

eine Übertragungseinrichtung (14,16), um die Folge von digitalen Signalen zu der Diagnoseeinheit zu übermitteln, eine Empfangseinrichtung, die in der Diagnoseeinheit vorgesehen ist und die Signalfolgen empfängt,

einen Digital-Analogwandler (22), der in der Diagnoseeinheit vorgesehen ist, um die Folge der digitalen Signale in ein dem Analogsignal angenähertes Signal umzuwandeln, und ein analog anzeigendes Sichtgerät (24), das mit dem Ausgang des Digital-Analog-Wandlers (22) verbunden ist, um diese Näherungssignale anzuzeigen.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf Seite der Werkzeugmaschine ein lokaler Speicher (12) zum Speichern der Folge der digitalen Signale und in der Diagnoseeinheit ein zweiter Speicher (20) zum Speichern der empfangenen Folge der digitalen Signale vorgesehen sind.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Analog-Digital-Wandler (10) ein Zähler- und Registerschaltkreis (34, 36) zur Steuerung des Analog-Digital-Wandlers verbunden ist, und dass der Zähler- und Registerschaltkreis einen Oszillator (36) und einen mit dessen Ausgang verbundenen Taktzähler (34) aufweist, wobei das Überlaufsignal dieses Zählers das Ausgangssignal des Zähler- und Registerschaltkreises dar-5 stellt.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Taktzähler (34) auf eine vorbestimmte Binärzahl jedesmal einstellbar ist, wenn der Zähler überläuft, um so die Länge des jeweiligen Zählzyklus zu bestimmen und

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der mit einer Taktsteuerung (34) verbundenen Analog-Digital-Wandler (10) jeweils zu Beginn

15 jeder Taktperiode eine Analog-Digital-Wandlung vornimmt, dass eine Steuereinrichtung (38) vorgesehen ist, um die digitalen Signale jeder Analog-Digital-Wandlung in den lokalen Speicher (12) vor der nächsten Analog-Digital-Wandlung einzuschreiben, dass eine Zähleinrichtung (42) vorgesehen 20 ist, um die Anzahl der in den lokalen Speicher (12) eingeschriebenen digitalen Signale zu zählen, und dass Mittel vorgesehen sind, um die Eingabe der digitalen Signale in den lokalen Speicher (12) nach dem Einschreiben der vorgegebenen Gesamtzahl abzubrechen.

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9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähleinrichtung (42), um die Anzahl der digitalen Signale, die in den lokalen Speicher (12) eingeschrieben sind, zu zählen und die Eingabe weiterer digitaler Signale nach einer vorbeschriebenen Gesamtanzahl abzubrechen, ei-30 nen Zähler aufweist, dass der Zähler auf die gewünschte Gesamtanzahl von digitalen Signalen, die in den lokalen Speicher (12) eingeschrieben werden sollen, voreinstellbar ist, dass der Zähler jedesmal, wenn ein digitales Signal in den lokalen Speicher (12) eingegeben ist, rückstellbar ist, und dass 35 Mittel (44,47) vorgesehen sind, um ein ENDE-Signal zur Beendigung der Eingabe von Daten in den Speicher zu erzeugen, wenn der Zähler den Wert NULL erreicht.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass für den lokalen Speicher (12) ein

10 eine Taktperiode abzuleiten, die proportional zu der vorgegebenen Binärzahl ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich-50 net, dass der lokale Speicher (12) Teil eines Rechners (13)

der Werkzeugmaschine ist.

12. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Diagnosestelle ein Rechner (21) vorgesehen ist, und dass der Speicher (20) in der Diagnoseeinheit ein

55 Teil dieses Rechners (21) ist.

13. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungseinrichtung einen ersten Signalumsetzer (14) auf Seiten der Werkzeugmaschine auf-

60 weist, der mit einem Rechner (13) und einem lokalen Speicher (12) verbunden ist, dass die Empfangseinrichtung (18) einen zweiten Signalumsetzer aufweist, der mit einem Rechner (21) und einem zweiten Speicher (20) in der Diagnoseeinheit verbunden ist, und dass die Übertragungseinrichtung 65 eine Nachrichtenverbindung (17) aufweist, die die Signalumsetzer miteinander verbindet, um die Folge der digitalen Signale von dem lokalen Speicher (12) zu dem zweiten Speicher (20) in der Diagnoseeinheit zu übertragen.

14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachrichtenverbindung (16) eine Telefonleitung umfasst.

15. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das analoganzeigende Sichtgerät (24) einen Eingang (78) zum Anlegen einer vertikalen Ablenkspannung aufweist, und dass der Ausgang des Digital-Analog-Wand-Iers (22) mit diesem Eingang verbunden ist.