CH658422A5

CH658422A5 - Fuehlersteuergeraet und verfahren zu dessen betrieb.

Info

Publication number: CH658422A5
Application number: CH2749/79A
Authority: CH
Inventors: Etuo Yamazaki
Original assignee: Fujitsu Fanuc Ltd
Priority date: 1978-03-23
Filing date: 1979-03-23
Publication date: 1986-11-14
Also published as: IT7830030A0; FR2420789B1; JPS54125375A; IT1100163B; SE7810806L; GB2017344A; SE444994B; GB2017344B; DE2847027C2; DE2847027A1; FR2420789A1; US4224670A

Description

Die Erfindung betrifft ein Fühlersteuergerät nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, ein Verfahren zum Betrieb des Fühlersteuergerätes sowie eine Kopiermaschine mit dem Fühlersteuergerät.

In bekannten Kopiersteuerungen werden Grenztaster vorgesehen, um den Abtastpfad eines Fühlerkopfes, z.B. den Abtastbereich in der X- und Y-Ebene, zu bestimmen. Die Grenztaster werden durch die Bewegung einer fühlergesteuerten Maschine betätigt, bei welcher ein vorbestimmter Spantiefenvorschub ausgeführt und dann die Abtastrichtung reversiert und so der Abtastvorgang ausgeführt wird. Bei Wiederholung solcher Vorgänge zum Abtasten eines Modells mit einem Fühler eines Fühlerkopfes wird ein Werkstück bearbeitet. Entsprechend müssen die Stellungen der Grenztaster in Abhängigkeit von der Grösse des Modells eingestellt werden, und da die Grenztaster mechanisch betätigt werden, ist die Zuverlässigkeit des Abtastvorgangs verhältnismässig niedrig.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Fühlersteuergerät der eingangs beschriebenen Art unter Vermeidung der bekannten Nachteile so auszugestalten, dass Daten für eine Abtastoperation eingegeben und in einem Speicher zur Steuerung des Abtastpfads gespeichert werden können, und dass der Abtastpfad beliebig entsprechend einer Änderung der Eingangsdaten eingestellt werden kann.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren mit der Aufgabe, einen optimalen Betrieb des Fühlersteuergerätes zu ermöglichen. Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 2 gelöst.

Die Erfindung umfasst weiter eine Kopiermaschine mit dem Fühlersteuergerät und mit einer Bearbeitungsvorrichtung zur Bearbeitung eines Werkstückes.

Die Erfindung ist in der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Kopiermaschine mit einem Fühlersteuergerät,

Fig. 2 ein schematisches Diagramm eines Beispiels für eine Ab-tastbahn des Fühlersteuergerätes,

Fig. 3 ein Ablaufdiagramm des Betriebes des Fühlersteuergerätes nach Fig. 1, und

Fig. 4 ein schematisches Diagramm eines Beispiels für eine andere Abtastbahn des Fühlersteuergerätes.

Fig. 1 stellt eine Ausführungsform eines Fühlersteuergerätes als Blockdiagramm dar. Hierin bedeuten die Bezugszeichen DG und IND eine Verschiebungsrechner-Schaltung und eine Teil-Schaltung, die beide von einem Fühlerkopf TR stammende Verschiebungssignale ex, Sy und e7 erhalten. ARN und ART bezeichnen Geschwin-digkeitssteuerungs-Schaltungen; ADD ist ein Addierer, DC eine Verteilerschaltung, COMP ein Komparator und GC eine Analog-Torschaltung. DRVX, DRVY und DRVZ sind Verstärker, MX, MY und MZ Servomotoren und PCX, PCY und PCZ Lagegeber. MDL ist ein Modell für die Bearbeitung, ST ein Fühler, CT ein Schneidwerkzeug, W ein Werkstück und MAC eine fühlergesteuerte Maschine. CONTX, CONTY und CONTZ sind reversierbare Zähler, von denen jeder Impulse der Lagegeber PCX, PCY und PCZ zählt, um die laufende Lage des Fühlerkopfes TR zu bezeichnen. MAN ist eine handbediente Steuerschaltung, OPP eine Bedienungsschalttafel und RS eine Einstellskala für die Abtastgeschwindigkeit etc. BTl und BT2 sind Druckschalter; KB ist eine Tastatur, DSP ist ein Sichtgerät, DI ein Dateneingabegerät, MEM ein Speicher, bestehend aus einem Datenspeicher Ml und einem Steuerprogrammspeicher M2, DO ist ein Datenausgabegerät und CPU ist ein Prozessor. DAI und DA2 sind D/A-Konverter.

Entsprechend der Verschiebung des in Kontakt mit dem Modell MDL gehaltenen Fühlers ST werden die Verschiebungssignale sx, sy und sz des Fühlerkopfes TR an die Verschiebungsrechner-Schaltung DG und die Teil-Schaltung IND geleitet, von denen ein zusammengesetztes Verschiebungssignal

S = V Sx2 + Sy2 + g/

und Verschiebungsrichtungssignale sin0 und cos0 abzuleiten sind. Das zusammengesetzte Verschiebungssignal s wird einem Addierer ADD zugeleitet, um eine Differenz As zwischen dem Signal s und einem Sollverschiebungssignal s0 zu erhalten. Der Ausgang des Addierers ADD wird den Geschwindigkeitssteuerungs-Schaltungen ARN und ART zugeleitet, wo ein Bezugsrichtungsgeschwindigkeits-signal VN und ein Tangentialrichtungsgeschwindigkeitssignal Vx erzeugt werden. Die Ausgangssignale VN und Vx der Geschwindig-keitssteuerungs-Schaltungen ARN und ART werden der Verteilerschaltung DC zugeleitet, um davon Kommandogeschwindigkeitssignale, die auf den von der Teil-Schaltung IND erhaltenen Verschie-bungsrichtungssignalen sin0 und cos9 basieren, abzuleiten. Das Kommandogeschwindigkeitssignal wird der Analog-Torschaltung GC zugeleitet und dann demjenigen der Verstärker DRVX, DRVY und DRVZ, welcher durch die Analog-Torschaltung GC ausgewählt ist. Die Servomotoren MX, MY und MZ werden wahlweise in Abhängigkeit vom Kommandogeschwindigkeitssignal angetrieben, um das Schneidwerkzeug CT und den Fühlerkopf TR zusammen zu bewegen. Da der vorstehende Betrieb bekannt ist, wird auf eine eingehendere Beschreibung verzichtet.

Bei der vorliegenden Erfindung werden Daten für den Abtastvorgang von der Tastatur KB eingegeben und im Speicher MEM gespeichert, von wo die gespeicherten Daten ausgespeichert werden, wenn der Abtastvorgang fortschreitet, um dadurch den Abtastpfad zu steuern. Auf diese Weise kann auf die bekannten Grenztaster verzichtet werden, was eine leichte Einstellung und Änderung des Abtastpfads erlaubt. Als Beispiel seien die Eingabedaten gemäss der nachfolgenden Tabelle angegeben:

Tabelle 1

Gegenstand

Symbol

Code

Art

S.Tabelle 2

A01

Verschiebungssollwert

So

A02

Annäherungsachse

X, Y, Z

A03

Annäherungsrichtung

+ , -

A04

Annäherungsgeschwindigkeit vAP

Fl

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

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Gegenstand

Symbol

Code

Abtastrichtung

+ , —

A05

Abtastgeschwindigkeit vTF

F2

Zwischenvorschubrichtung

+ , -

Zwischenvorschubgeschwindigkeit

VpF

F3

Zwischenvorschubwert

P

A06

Abtasthubbegrenzung

Lp

XI

Abtasthubbegrenzung

Ln

X2

Abtaststeuerende

Lte

Y1

Automatische Rückkehr

ON, OF

A07

Automatische Rückkehrgeschwindigkeit vAR

F4

Automatische Rückkehrlage

Lrp

ZI

Tabelle 2

Art

Unterart

1

Manuelle Abtastung

2

V orwärts/Rückwärts-Abtastung

45 Grad Abtastung

3

T eilkontur-Abtastung

4

360 Grad Kontur-Abtastung

Axialer Spantiefenvorschub

Z-Achsen-Spantiefenvorschub

5

T eilkontur-Abtastung

6

Dreidimensionales Abtasten

Im Falle der Durchführung eines solchen Abtastvorgangs wie in Fig. 2, wo der Abtastvorgang vom Punkt A gegen Punkt a startet und über den Pfad (a - b - c - ... u - v) mit der Abtasthubbegrenzung 50 LP=X1, Ln=X2, dem Zwischenvorschubwert = P, dem Abtaststeuerende LTE=Y1 und der automatischen Rückkehrlage LRP=ZI fortschreitet und dann der Abtastvorgang automatisch vom Abtaststeuerende Y1 zur Lage ZI zurückkehrt, wird die Steuerung in Übereinstimmung mit dem Ablaufdiagramm in Fig. 3 durchgeführt. 55

Nach dem Drücken des Annäherungsknopfs (nicht dargestellt)

liest der Prozessor CPU Daten der Annäherungsachse, der Annäherungsrichtung und der Annäherungsgeschwindigkeit aus dem Speicher MEM aus und liefert ein Signal über die Ausgabeeinheit DO zur Analog-Torschaltung GC zur Betätigung des Verstärkers 60

DRVZ, worauf der Servomotor MZ den Abtastkopf TR und das Schneidwerkzeug CT absenkt.

Die Absenkgeschwindigkeit des Abtastkopfes TR und des Schneidwerkzeugs CT kann durch Daten bestimmt werden, die über die Datenausgabeeinheit DO zum D/A-Konverter DA2 geliefert 65 werden.

Bevor der Fühler ST bis zum Kontakt mit dem Modell MDL abgesenkt ist, sind die Abweichungssignale s„ sy und sz Null, so dass das Differenzsignal As gleich dem Sollabweichungssignal s0 bleibt. Wenn der Fühler in Kontakt mit dem Modell gebracht und das Signal s gleich dem Sollverschiebungssignal s0 ist, ermittelt der Komparator COMP, dass As gleich Null ist, und löst ein Annäherungssignal AE an die Eingabeeinheit DI aus. Wenn der Prozessor CPU das Annäherungsendsignal AE gelesen und die Vollendung der Annäherung festgestellt hat, wird der Abtastvorgang in Gang gesetzt.

Nach dem Start der Abtastoperation liest der Prozessor CPU Daten der Abtastart des Sollverschiebungswerts, der Abtastrichtung und der Abtastgeschwindigkeit und startet die Abtaststeuerung. Die Sollverschiebungsdaten werden durch den D/A-Konverter DAI in ein Sollverschiebungssignal analoger Form zur Eingabe in den Addierer ADD umgewandelt. Der Servomotor MX wird in derjenigen Richtung angetrieben, die von den Abtastrichtungsdaten abhängig ist. Der Prozessor CPU liest auch die Abtasthubgrenzen LP und LN aus dem Speicher MEM und vergleicht sie mit dem Inhalt des rever-sierbaren Zählers CONTX, der die laufende Lage des Fühlers ST angibt.

Zum Beispiel in einem Ein-Weg-Abtastvorgang, wenn der Inhalt des reversiblen Zählers CONTX gleich der Abtasthubgrenze LN ist, wird die Achse umgeschaltet, und der Prozessor CPU liest Daten der Zwischenvorschubrichtung, der Zwischenvorschubgeschwindigkeit und des Zwischenvorschubwertes P zur Steuerung des Zwischenvorschubs. Wenn der Inhalt des reversiblen Zählers CONTY gleich dem Zwischenvorschubwert P nach dem Starten des Zwischenvorschubs wird, vollführt der Prozessor CPU einen Abtastrückkehrvorgang, d.h. eine Abtastung in der +-Richtung. Zudem liest der Prozessor CPU die Abtaststeuerendlage LjE> um festzustellen, ob die Abtastung während des Spantiefenvorschubvorgangs dort angekommen ist oder nicht.

Wenn festgestellt wurde, dass die Abtastung die Abtaststeuerendlage Lte während des Zwischenvorschubvorgangs erreicht hat, liest der Prozessor CPU die Daten für die automatische Rückkehr, die automatische Rückgeschwindigkeit und die automatische Rückkehrlage Lrp aus dem Speicher MEM aus und basierend auf den Daten der automatischen Rückkehr, welche als ON eingegeben sind, wird der Servomotor MZ angetrieben und, wenn der Inhalt des reversiblen Zählers CONTZ gleich dem Wert der automatischen Rückkehrlage LRP wird, ist die Abtaststeuerung vollendet.

Die Daten der Abtasthubgrenzen LP und LN, die Abtaststeuerendlage Lte, die automatische Rückkehrlage LRP und der vorstehend erwähnte Zwischenvorschubwert P müssen nicht immer von der Tastatur KB eingegeben werden, sondern können im Speicher MEM festgehalten werden. Das heisst, die Inhalte der reversierbaren Zähler, beim Abtasten mit manuellem Vorschub erhalten, werden in dem Speicher MEM festgehalten.

Auch ist es möglich, die Daten des Speichers MEM während des Abtastvorgangs wieder einzuschreiben. Mit anderen Worten, der Abtastpfad kann zu irgendeiner Zeit abgeändert werden. Das Wiedereinschreiben wird beispielsweise durch Änderung der Eingabedaten und der Tastatur KB erreicht, welche gelesen und auf dem Sichtgerät DSP dargestellt wird. Auf diese Weise kann die Startstellung des Zwischenvorschubs, d.h. die Abtasthubbegrenzung LP oder LN leicht verändert werden. Zum Ändern der Abtastgeschwindigkeit wird der Druckschalter BT1 auf der Kontrollschalttafel OPP gedrückt, um einen Programmeingriff vorzunehmen und, wenn die Abtastgeschwindigkeit durch Betätigung der Einstellskala RS auf einen Wert, der als Optimum für das Schneidwerkzeug CT betrachtet wird, eingestellt ist, wird der Druckschalter BT2 gedrückt, um die Geschwindigkeitsdaten in den Speicher MEM einzuschreiben. Nachher erfolgt die Abtastung mit der neu eingestellten Geschwindigkeit.

Auch bei partieller Abtastung, z.B. von einem Startpunkt S1 zu einem Endpunkt El und von einem Startpunkt S2 zu einem Endpunkt E2, s. Fig. 4, kann die Vorschubsteuerung kontinuierlich durch Festlegung des Zwischenvorschubwerts und der Abtasthubgrenze für jede Abtastfläche erreicht werden. Zudem können

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4

Abtastvorgangarten auch so festgelegt werden, dass Abtastkopieren durch Konturkopieren gefolgt ist. Wie vorstehend beschrieben wurde, werden bei der vorliegenden Erfindung Daten, welche Kopiervorgänge bestimmen, wie dies in Tabellen 1 und 2 dargestellt ist, durch die Tastatur KB eingegeben und im Speicher MEM gespeichert und dann wieder ausgelesen, um arithmetische Operationen, Entscheidungsoperationen etc. unter der Kontrolle des Prozessors

CPU durchzuführen, wobei der Abtastweg gesteuert wird. Die Erfindung erfordert keine mechanischen Grenztaster und hieraus folgt eine erhöhte Zuverlässigkeit beim Kopieren und erlaubt eine beliebige Einstellung des Abtastpfads. Insbesondere kann der Abtastpfad s durch Wiedereinschreiben des Inhalts des Speichers während des Abtastens geändert werden, so dass die Kopierbearbeitung unter optimalen Bedingungen erfolgt.

3 Blätter Zeichnungen

Claims

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1. Fühlersteuergerät für einen Fühlerkopf (TR), der die Oberfläche eines Modelles (MDL) abtastet und dem abgetasteten Modell entsprechende Datensignale abgibt, in welchem die Abtastrichtung und die Abtastgeschwindigkeit des Fühlerkopfes errechnet werden, gekennzeichnet durch eine Eingabevorrichtung (DI) für die Eingabe von Daten, die eine gewünschte Abtastbahn festlegen, einen mit der Eingabevorrichtung wirkungsverbundenen Speicher (MEM) zur Speicherung dieser Daten und einen mit dem Speicher (MEM) und mit dem Fühlerkopf (TR) wirkungsverbundenen Prozessor (CPU) zum Einlesen dieser Daten, wobei diese die Vorschubgeschwindigkeit und die Abtastbahn einschliessen.

2. Verfahren zum Betrieb des Fühlersteuergerätes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die die Abtastbahn betreffenden Daten manuell eingegeben werden.

2

PATENTANSPRÜCHE

3. Kopiermaschine mit einem Fühlersteuergerät nach Anspruch 1 und einer Bearbeitungsvorrichtung zur Bearbeitung eines Werkstückes.