DD289354A5 - Schaltungsanordnung zur folgesteuerung an bahnabschnittsuebergaengen - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Folgesteuerung an Bahnabschnittsuebergaengen in Bahnsteuerungen mit Ablaufkoordinierungsschaltung, Vorgabeglied; Interpolator; Sollwertendpunkterkennungsglied und Lagerregelkreisen der zu steuernden Achsen. Erfindungsgemaesz kann die Sollwertvorgabe fuer den nachfolgenden Bahnabschnitt beim sollwertseitigen oder beim istwertseitigen Erreichen des Endpunktes des aktuellen Bahnabschnitts ausgeloest werden. Dazu wird das sollwertseitige Erkennen des Endpunktes einer Zusatzschaltung zur Ablaufkoordinierungsschaltung signalisiert. Von da ab erfaszt ein Nachlaufwegdiskriminator die Nachlaufwege der Lageregelkreise und gibt ein Signal an die Zusatzschaltung, sobald die Nachlaufwege abgebaut sind. Die Information, welches der Signale die Sollwertvorgabe fuer den nachfolgenden Bahnabschnitt ausloesen soll, erhaelt die Zusatzschaltung zu Beginn der Sollwertvorgabe fuer den aktuellen Bahnabschnitt vom Vorgabeglied. Figur{Ablaufkoordinierungsschaltung; Vorgabeglied; Interpolar; Sollwertendpunkterkennungsglied; Lagerregelkreis; Zusatzschaltung; Nachlaufwegdiskriminator; Sollwertvorgabe; Bahnabschnitt}
Description
Hierzu 1 Seite Zeichnung
Das Anwendungsgebiet der Erfindung sind numerische Bahnsteuerungen, die eine Ablaufkoordinierungsschaltung, ein Vorgabeglied, einen Interpolator, ein Sollwertendpunkterkennungsglied sowie mindestens einen Lageregelkreis enthalten, und für die hohe Anforderungen an die Bearbeitungs- und Positioniergenauigkeit gestellt werden. Die Erfindung eignet sich besonders für die Anwendung in numerischen Bahnsteuerungen von Werkzeugmaschinen.
Charakteristik des bekannten Standes dar Technik
Aus DD 204326 ist eine Schaltungsanordnung zur Endpunkterkennung bei der numerisch gesteuerten Erzeugung von Bahnabschnitten bzw. Bahnen bekannt.
Einem Interpolator, der für lagegeregelte Leit- und Folgeachstellantriebe getastet Sollwerte für die Bahninkremente liefert, ist ein Restwegvergleicher nachgeschaltet. Dieser vergleicht die interpolierte Bahnsollkomponente in der Leitachse mit einem in einem Sollwertendpunkterkennungsglied abgelegten Vorgabewert für den Endpunkt des Bahnabschnittes. Nähert sich der interpolierte Bahnsollpunkt dem Bahnabschnittsendpunkt, so wird die noch zu verfahrende Differenz über wenigstens zwei Tastzyklen hinweg den jeweiligen Stellantrieben zugeführt, um auch an Bahnabschnittsübergängen einen annähernd stetigen Geschwindigkeitsverlauf zu erreichen. Vom Sollwertendpunkterkennungsglied wird außerdem ein Endesignal gebildet, mit welchem einer Ablaufkoordinierungsschaltung die abgeschlossene Sollwertvorgabe der Bahninkremsnte für den aktuellen Bahnabschnitt gemeldet wird und welches als Fortschaltesignal im darauffolgenden Tastzyklus die neue Sollwertvorgabe für die Bahninkremento des nachfolgenden Bahnabschnittes startet und/oder eine technologisch bedingte Schaltbehandlung, z. B. für einen Werkzeugwechsel einleitet.
Die Antriebe können bekannterweise, resultierend aus ihren konstruktionsbedingten physikalischen Eigenschaften und ihrer durch Optimierung darauf abgestimmten Dynamik, Sollgeschwindigkeitsänderungen nicht trägheitsfrei, sondern nur mit zeitlichem Abstand folgen. Aus diesem Grund wird die Sollwertvorgabe für die Bahninkremente des nachfolgenden Bahnabschnittes bzw. die technologisch bedingte Schalthandlung bereits dann eingeleitet, bevor istwertseitig der Endpunkt des aktuellen Bahnabschnittes tatsächlich erreicht ist. Deshalb kann es, wenn die Zeit vom sollwertseitigen Ende bis zum
istwertseitigen Ende schwankt, zu mehr oder minder großen Bearbeitungsfehlern am Werkstück bzw. zu Kollisionen beim Werkzeugwechsel usw. kommen. Aus den gleichen Gründen können mit dieser bekannten Lösung auch keine Bahnkonturverläufe erzeugt werden, die an allen Bahnabschnittsübergängen- und -endpunkten eine hohe Konturgenauigkoit haben müssen.
Es ist bekannt, daß die Bahnfehler auch vom geforderten Bahnkonturverlauf abhängig sind. Je größer bei Bahnabschnittsübergängen dM Unstetigkeiten, d.h. die Geschwindigkeits- und Richtungsänderungen sind, um so größer sind die auftretenden ßahnfehler. Diese steigen mitzunehmender Bahngeschwindigkeit noch an. Bei der Bearbeitung von Ecken wird dies besonders deutlich. Bei Pendelbewegungen, wie sie bei der Schleif bearbeitung üblich sind, verringert sich mit der Erhöhung der Pendelgeschwindigkeit der Pendelhub.
Es ist allgemein üblich, nach der Meldung des Endesignals für die abgeschlossene Sollwertvorgabe für einen Bahnabschnitt ein Zeitglied zu aktivieren und erst nach dessen Ablauf mit der Sollwertvorgabe für den nachfolgenden Bahnabschnitt zu beginnen bzw. die Ausgabe eines Schaltbefehls auszulösen. Dies führt jedoch zu erheblichen Einbußen hinsichtlich der Werkstückbearbeitungszeit, da es schwierig ist, bei den unterschiedlichen Antriebsoptimierungen,Verfahrensgeschwindigkeiten, wechselnden Reibungs- und Lastverhältnisb η sowie bei den verschiedenartigen mechanischen Gegebenheiten eine minimale Zeit auszuwählen, bei der mit ausreichender Sicherheit die geforderte Bearbeitungsgenauigkeit bzw. die Kollisionsfreiheit garantiert werden kann.
Weiterhin können von außen einwirkende Störungen, wie veränderte Reibungsverhältnisse, die nicht sofort als solche erkannt werden, ein Erreichen des betreffenden Bahnabschnittsendpunktes verzögern oder gar verhindern, was zusätzlich zu Bearbeitungsgenauigkeiten bzw. zu Kollisionen führen kann.
Das Ziel der Erfindung besteht darin, bei der Werkstückbearbeitung die Konturgenauigkeit an den Bahnabschnittsübergängen bzw. Bahnabschnittsendpunkten entsprechend den technologischen Erfordernissen zu gewährleisten, Verlustzeiten zu vermeiden und einen kollisionsfreien Ablauf bei Schaltbehandlungen zu sichern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur Folgesteuerung an Bahnabschnittsübergängen zu schaffen, die das Fortschaltsignal zur Freigabe der Sollwertvorgabe der Bahninkremente für den nachfolgenden Bahnabschnitt und/oder die Einleitung einer technologisch bedingten Schalthandlung in der Maschine dann auslöst, wenn im aktuellen Bahnabschnitt der für die Fortschaltsignalauslösung erforderliche Prozeß- und Steuerzustand tatsächlich erreicht ist. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einer Schaltungsanordnung zur Folgesteuerung an Bahnabschnittsendpunkten, in der eine Ablaufkoordinierungsschaltung bahnabschnittsbezogene Daten einem Vorgabeglied zuführt, welches einen Teil der Daten an einen Interpolator weitergibt, der die Sollwerte für die Bahninkremente bildet und diese auf einSollwertpunkterkennungsglied leitet, das außerdem Daten vom Vorgabeglied erhält und das über seinen Koinzidenzausgang ein Endesignal für die abgeschlossene Sollwertvorgabe der Bahninkremente des jeweiligen Bahnabschnittes bereitstellt und dem für jede Achse ein Laporegelkre's nachgeschaltet ist, dessen Lageregler ein Nachlaufwegregister hat, dadurch gelöst, daß die Nachlaufwegregisterausgänge dor Lageregler auf die Dateneingänge und der Koinzidenzausgang des Sollwertendpunkterkennungsgliedes auf den Aktivierungseingang eines Nachlaufwegdiskriminators geschaltet sind, daß eine Zusatzschaltung zur Ablaufkoordinierungsschaltung vorgesehen ist, auf die der Ausgang des Nachlaufwegdiskriminators, der Koinzidenzausgang des Sollwertendpunkterkennungsgliedes, der Ausgang des Vorgabegliedes sowie von der Ablaufkoordinierungsschaltung eine Startsignalleitung und eine Bahnabschnittsfreigabesignalleitung geführt sind und daß die Zusatzschaltung mit ihrem ersten Ausgang an die Ablaufkoordinierungsschaltung und mit ihrem zweiten Ausgang an einen Aktivierungseingang des Vorgabegliedes angeschaltet ist.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß in der Zusatzschaltung der Ausgang des Vorgabegliedes mit einem Speicher verbunden ist, dem ein erstes UND-Glied nachgeschaltet, auf das weiterhin der Koinzidenzausgang des Sollwertendpunkterkennungsgliedes geführt ist und das ausgangsseitig auf ein ODER-Glied geschaltet ist, dessen weitere Eingang vom Ausgang des Nachlaufwegdiskriminators und von der Startsignalleitung der Ablaufkoordinierungsschaltung belegt sind und dessen Ausgang parallel auf den ersten Ausgang der Zusatzschaltung und auf ein zweites UND-Glied geschaltet ist, auf das weiterhin die Bahr.abschnittsfreigabesignalleitung der Ablauf koordinierungsschaltung geführt ist und dessen Ausgang den zweiten Ausgang der Zusatzschaltung darstellt.
Mit dieser Schaltungsanordnung kann die Sollwertvorgabe für die Bahninkremente des nachfolgenden Bahnabschnittes mittels der Zusatzschaltung wahlweise zum Zeitpunkt der sollwertf eitigen Endpunkterkennung im aktuellen Bahnabschnitt oder dann ausgelöst werden, wenn dieser Endpunkt istwertseitig tatsächlich erreicht ist. Dazu wird der Zeitpunkt der Endpunkterkennung im aktuellen Bahnabschnitt der Zusatzschaltung signalisiert. Gleichzeitig erfaßt ab diesem Zeitpunkt der Nachlaufwegdiskriminatordie Nachlaufwegbilanz jedes Lageregelkreises und gibt ein Signal an die Zusatzschaltung, sobald der Lageregelkreisabgleich aller Achsen erfolgt ist. Die Information, .-J welchem dieser Zeitpunkto die Sollwertvorgabe der Bahninkremente für den nachfolgenden Bahnabschnitt von der Zusatzschaltung auszulösen ist, erhält diese vor Beginn der Sollwertvorgabe der Bahninkremente für den aktuellen Bahnabschnitt vom Vorgabeglied.
Die Erfindung wird anhand der Schaltungsanordnung nach der Fig. näher erläutert. In einer numerischen Bahnsteuerung, z. B. für eine Werkzeugmaschine (nicht dargestellt), ist eineAblauf koordinierungsschaltung 1 vorgesehen, die ausgangsseitlg auf ein Vorgabeglied 2 geschaltet ist, welches parallel mit einem Interpolator 3, einem Sollwertendpunkterkennungsglied 4 und einer Zusatzschaltung S zur Ablaufkoordinierungsschaltung 1 verbunden ist.
Das Sollwertendpunkterkennungsgiied 4, welches achsbezogene Sollwerte für die Bahninkremente vom Interpolator 3 erhält, hat einen Koinzidenzausgang und ist mit weiteren achsbezogenen Sollwertausgängen auf Lageregelkreise 6 und 7 der zu steuernden Achsen der Werkzeugmaschine geführt.
Die Lageregelkreise 6 und 7 bestehen in bekannter Weise aus einem Diffrenzbildner 6.1 bzw. 7.1, einem Lageregler 6.2 bzw. 7.2 mit Nachlaufwegregister sowie einem Stellantrieb b.3 bzw. 7.3 einschließlich Wegmeßsystem. Die Nachlaufwegregister der Lageregler 6.2 und 7.2 sind ausgabeseitig auf die Dateneingänge eines Nachlaufwegdiskriminators 8 geführt, auf dessen Aktivierungseingang der Koinzidenzausgang des Sollwertendpunkterkennungsgliedes 4 geschaltot ist. In der Zusatzschaltung 5 ist der Ausgang des Vorgabegliedes 2 mit einem Speicher 5.1 verbunden, dem ein UND-Glied 5.2 nachgeordnet ist. Das UND-Glied 5.2 wird weiterhin vom Koinzidenzausgang des Sollwertendpunkterkennungsgliedes 4 beaufschlagt und ist über ein ODER-Glied 5.3, dessen weitere Eingänge vom Nachlaufwegdiskriminator 8 und von einer Startsignalleitung der Ablaufkoordinierungsschaltung 1 belegt sind, auf ein UND-Glied 5.4 geführt. Letzterem ist weiterhin die Bahnabschnittsfreigabesignalleitung der Ablaufkoordinierungsschaltung 1 aufgeschaltet. Der ausgang des ODER-Gliedes 5.3 ist als erster Ausgang der Zusatzschaltung 5 auf die Ablaufkoordinierungsschaltung 1 und der Ausgang des UND-Gliedes 5.4 ist als zweiter Ausgang der Zusatzschaltung 5 auf den Aktivierungseingang des Vorgabegliedes 2 geführt. Die beschriebene Schaltungsarordnung wird getastet betrieben
Die Wirkungsweise dieser Schaltungsanordnung ist wie folgt:
Eine durch eine Werkzeugmaschine zu verfahrende Bahnkontur setzt sich aus einem oder meist mehreren Bahnabschnitten zusammen. Bevor durch die Steuerung der Werkzeugmaschine achsbezogene Sollwerte für die Bahninkremente für einen Bahnabschnitt an die Lagestellantriebe ausgegeben werden, müssen die aufbereiteten diesen Bahnabschnitt kennzeichnenden Daten von der Ablaufkoordinierungsschaltung 1 in das Vorderglied 2 abgelegt werden.
Das Vorgabeglied 2 verteilt nach erfolgter Aktivierung die gespeicherten Daten auf die nachfolgenden Glieder. Dabei werden für einen Bahnabschnitt dem Interpolator 3 die zu interpolierende Kurvenform, die sie kennzeichnenden Parameter und die Sollbahngeschwindigkeit, dem Sollwertendpunkterkennungsglied 4 der Endpunkt des Bahnabschnittes und dem Speicher 5.1 in der Zusatzschaltung 5 ein den Übergang zum nachfolgenden Bahnabschnitt kennzeichnendes Signal übertragen. Um den Start der Bewegung entsprechend der Vorgabedaten des ersten bzw. aktuellen Bahnabschnittes der Bahnkontur auszulösen, erfolgt die erstmalige Aktivierung des Vorgabegliedes 2 über die Zusatzschaltung 5, indem die Ablaufkoordinierungsschaltung 1 über die Startsignalleitung und die Bahnabschnittsfreigabeleitung Signale gibt, die über das ODER-Glied 5.-3 und das UND-Glied 5.4 auf den Aktiviorungseingang des Vorgabegliedes 2 durchgeschaltet werden. Beim Übergang zum nachfolgenden Bahnabschnitt kann es bei der Abarbeitung von mehreren aufeinanderfolgenden Bahnabschnitten von Interesse sein, daß die Bahngeschwindigkeit beim Übergang von einem Bahnabschnitt zum anderen stetig ist. Einer stetigen Bahngeschwindigkeit wird vor allem dann der Vorzug gegeben, wenn es bei der Werkstückbearbeitung auf eine hohe Oberflächengüte ankommt oder wenn eine zeitoptimale, ruckfreie Bewegung erwünscht ist. Dabei müssen jedoch bei unstetigem Bahnkonturverlauf Bahnfehler in Kauf genommen werden, die von der Richtungsänderung, der Bahngeschwindigkeit und der Dynamik der Antriebe abhängen. Zum anderen muß bei vielen Bearbeitungstechnologien und bei Bahn- oder Positionierbewegungen, auf die Maschinenschaltoperationen folgen, einer hohen Genauigkeit an den Bahnabschnittsendpunkten der Vorrang eingeräumt werden.
Die Steuerung dieser beiden Möglichkeiten geschieht mit der Information im Vorgabeglied 2, die im Speicher 5.1 abgelegt wird. Führt das Ausgangssignal des Speichers 5.1 HIGH-Pegel, so kann die Abarbeitung des nachfolgenden Bahnabschnittes und/oder der nachfolgenden Schaltbehandlung bereits ausgelöst werden, wenn das Sollwertendpunkterkennungsglied 4 mit einem Endesignal am Koinzidenzausgang die abgeschlossene Sollwertvorgabe für die Bahninkremente des aktuellen Bahnabschnittes anzeigt.
Bei LOW-Pegel am Ausgang des Speichers 5.1 kann dies erst geschehen, wenn der Nachlaufwegdiskriminator 8 das tatsächliche istwertseitige Erreichen des Bahnendpunktes signalisiert. Die Ablaufkoordinierungsschaltung 1 erhält von der Zusatzschaltung 5 über das ODER-Glied 5.3 ein Signal, daß die jeweils gewählte Bedingung für die Fortschaltung zum nachfolgenden Bahnabschnitt erfüllt ist.
Bei der Abarbeitung eines Bahnabschnittes kann nach dem sollwertseitigen bzw. istwertseitigem Erreichen des Endpunktes des Bahnabschnittes sowohl der Fall erwünscht sein, daß, wie oben dargestellt, die Abarbeitung des nachfolgenden B?.'nnabschnittes sofort ausgelöst wird, als auch, daß die Abarbeitung erst freigegeben wird, wenn beispielsweise eine technologisch bedingte Maschinenschalthandlung ausgeführt ist oder bei vom Maschinenbediener vorgewählter Einzelsatzbetriebsart die Fortsetzung durch ihn selbst ausgelöst wird.
Die Steuerung dieser Vorgänge geschieht mit dem Signal, des die Ablaufkoordinierungsschaltung 1 über die Bahnabschnittsfreigabeleitung dem UND-Glied 5.4 in der Zusatzschaltung 5 zuführt. Mit der Übernahme der Daten für den nachfolgenden Bahnabschnitt werden das Endesignal des Sollwertendpunkterkennungsgliedes 4 und daraufhin das Ausgangssignal des Nachlaufwegdiskriminators 8 gelöscht. Die Abarbeitung eines Bahnabschnittes geschieht im einzelnen wie folgt:
Der Interpolators liefert in jedem Tastzyklus Sollwerte für die Bahninkrementel für die an der Bahnbewegung beteiligten Achsen bzw. Lageregelkreise 6 und 7. Diese Sollwerte werden vom Sollwertendpunkterkennungsglied 4 dahingehend überwacht und verändert, daß der vorgesehene Bahnabschnittsendpunkt nicht überschritten wird. Nach der Vorgabe der Sollwerte für die Bahninkremente, die achsbezogen in Summe genau auf rlen vorgegebenen Bahnabschnittsendpunkt führen, an die Differenzbildner 6.1 und 7.1 der Lageregelkreise 6 und 7 wird vom Sollwertendpunkterkennungsglied 4 das Endesignal für die abgeschlossene Sollwertvorgabe für den aktuellen Bahnabschnitt gebildet.
dessen nachgeschaltete Glieder übergeben hat.
in der Zusatzschaltung 5 für die Fortschaltung ohne Wirkung. Als Fortschaltesignall für die Sollwertvorgabe für die
notwendige Voraussetzung.
pro Tastzyklus die Differenzen der jeweiligen Soll· und Istwerte der Bahninkromente gebildet und den Lagereglern 6.2 und 7.2zugeführt. In diesen werden die Nachlaufwegbilanzen zwischen Soll- und Istposition verwaltet und außer den Stellsignalen fürdio Stellglieder 6.3 und 7.3 auch jeweils ein die Nachlaufwegbilanz repräsentierendes Signal gebildet.
vollständig abgeschlossen ist.
in der Maschine dann ausgelöst, wenn im aktuellen Bahnabschnitt der für die Fortschaltesignalauslösung erforderliche Prozeß-und Steuerzustand tatsächlich erreicht ist, wobei zwei Möglichkeiten vorgesehen sind.
istwertseitigen Erreichen des Endpunktes des aktuellen Bahnabschnittes erfolgen.
häufig bei der Schleifbearbeitung ausgeführt werden, ist durch diese Schaltungsanordnung vorteilhafterweise der den
Claims (2)
1. Schaltungsanordnung zur Folgesteuerung an Bahnabschnittsübergängen mit einer Ablaufkoordinierungsschaltung, die bahnabschnittsbezogene Daten einem Vorgabeglied zuführt, welches einen Teil der Daten an einen Interpolator weitergibt, der die Sollwerte für die Bahninkremente bildet und diese auf ein Sollwertendpunkterkennungsglied leitet, daß außerdem Daten vom Vorgabeglied erhält und das über seinen Koinzidenzausgang ein Endesignal für die abgeschlossene Sollwertvorgabe der Bahninkremente des jeweiligen Bahnabschnittes bereitstellt und dem für jede Achse ein Lageregelkreis nachgeschaltet ist, dessen Lageregler ein Nachlaufwegregister hat, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachlaufwegregisterausgänge der Lageregler (8.2,7.2) auf die Dateneingänge und der Koinzidenzausgang des Sollwertendpunkterkennungsgliedes (4) auf den Aktivierungseingang eines Nachlaufwegdiskriminators (8) geschaltet sind, daß eine Zusatzschaltung (5) zur Ablaufkoordinierungsschaltung (1) vorgesehen ist, auf die der Ausgang des Nachlaufwegdiskriminators (8), der Koinzidenzausgang des Sollwertendpunkterkennungsgliedes (4), der Ausgang des Vorgabegliedes (2) sowie von der Ablaufkoordinierungsschaltung (1) eine Startsignalleitung und eine Bahnabschnittsfreigabesignalleitung geführt sind, und daß die Zusatzschaltung (5) mit ihrem ersten Ausgang an die Ablaufkoordinierungsschaltung (1) und mit ihrem zweiten Ausgang an einen Aktivierungseingang des Vorgabegliedes (2) angeschaltet ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zusatzschaltung (5) der Ausgang des Vorgabegliedes (2) mit einem Speicher (5.1) verbunden ist, dem ein erstes UND-Glied (5.2) nachgeschaltet ist, auf das weiterhin der Koinzidenzausgang des Sollwertenpunkterkennungsgliedes (4) geführt ist und das ausgangsseitig auf ein ODER-Glied (5.3) geschaltet ist, dessen weitere Eingänge vom Ausgang des Nachlaufwegdiskriminators (8) und von der Startsignalleitung der Ablaufkoordinierungsschaltung (1) belegt sind und dessen Ausgang parallel auf den ersten Ausgang der Zusatzschaltung (5) und auf ein zweites UND-Glied (5.4) geschaltet ist, auf das weiterhin die Bahnabschnittsfreigabesignalleitung der Ablaufkoordinierungsschaltung (1) geführt ist und dessen Ausgang den zweiten Ausgang der Zusatzschaltung (5) darstellt.
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