DE1220930B - Einrichtung zur Steuerung der Bewegung zu verstellender Teile von Maschinen - Google Patents

Einrichtung zur Steuerung der Bewegung zu verstellender Teile von Maschinen

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DE1220930B
DE1220930B DES62322A DES0062322A DE1220930B DE 1220930 B DE1220930 B DE 1220930B DE S62322 A DES62322 A DE S62322A DE S0062322 A DES0062322 A DE S0062322A DE 1220930 B DE1220930 B DE 1220930B
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DE
Germany
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resolver
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chain
adjusted
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Pending
Application number
DES62322A
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English (en)
Inventor
Dr-Ing Werner Feist
Heinz Acker
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/19Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path
    • G05B19/33Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path using an analogue measuring device

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)

Description

  • Einrichtung zur Steuerung der Bewegung zu verstellender Teile von Maschinen Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Steuerung der Bewegung der zu verstellenden Teile von Maschinen, insbesondere des Schlittens von Werkzeugmaschinen, unter Verwendung einer Drehmelderkette mit einem Empfängerdrehmelder und einem Geberdrehmelder, der durch Maßzahlen eines Programmgebers mit Hilfe eines Nachlaufmotors auf den digitalen Maßzahlen analoge Winkelstellungen nachgeführt wird.
  • Bei einer bekannten Anordnung (Techn. Rundschau 1958, Nr. 28, S. 9 und 13) befindet sich ein Empfängerdrehmelder am Maschinenschlitten und ein Geberdrehmelder am Steuergerät, wobei analoge Signale oder auch diskrete .Signale erteilt werden, durch die in der gewählten Position der überwachte Schlitten der Maschine zum Stillstand kommt. Die Vorgabe des von dem überwachten Schlitten zurückzulegenden Weges erfolgt bei einer derartigen Anordnung normalerweise durch Verdrehen des Geberdrehmelders der Drehmelderkette, indem seiner Winkelstellung ein diskreter Zahlenwert als Maßzahl zubgeordnet wird. Der Zahlenwert liegt z. B. als mehrstellige Dezimalzahl vor. Diese Dezimalzahl muß nun in eine ihr entsprechende, also analoge Winkelstellung des Geberdrehmelders umgesetzt werden, so daß die Drehmelderkette um den zurückzulegenden Maschinenweg verstimmt ist. Beim Bewegen des Schlittens muß sich der Empfängerdrehmelder um diesen Wert verdrehen.
  • Es ist dabei auch bekannt, den Zahlenwert in Form einer Spannung darzustellen und diese Spannung dann in eine entsprechende Winkelstellung des Geberdrebmelders umzuwandeln: Hierzu wird ein Nachlaufregelkreis verwendet, der mit Hilfe eines Stellmotors den Geberdrehmelder in Abhängigkeit von der vorgegebenen Sollspannung nachführt. Zu diesem Zweck ist mit dem Stellmotor auch ein Schaltwerk gekuppelt, das den gleichen Aufbau wie das zur Abgabe der Sollspannung dienende besitzt und somit den Istwert ebenfalls in Form einer Spannung bereitstellt. Die beiden Spannungen werden miteinander verglichen und bei Spannungsgleichheit der Stellmotor abgeschaltet.
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine zusätzliche Möglichkeit der Einstellung der Drehmelderkette zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen zusätzlichen Nachlaufmotor gelöst, welcher den Ständer des Geberdrehmelders oder des Empfängerdrehmelders so lange verstellt, bis die Fehlerspannung Null wird oder einen gewünschten Wert annimmt.
  • Auf diese Weise kann jede beliebige Stellung des Werkzeugschlittens zur Nullstelle gemacht werden oder mit einem gewünschten Wert belegt werden, ohne daß der erstgenannte Nachlaufmotor beeinfiußt werden muß. Dies ist z. B. dann von Vorteil, wenn der Maschinenschlitten von Hand auf eine neue Arbeitsanfangsstellung eingestellt ist und dadurch in der Drehmelderkette eine Fehlerspannung aufgetreten ist. In Weiterbildung der Erfindung kann der zusätzliche Nachlaufmotor den Ständer und der erstgenannte Nachlaufmotor den Läufer des Geberdrehmelders entsprechend den digitalen Maßzahlen verstellen. Dabei wird beispielsweise durch den Läufer die eine Dekade und durch den Ständer die andere Dekade eingestellt. Dadurch verringert man bei gleichbleibender Genauigkeit die Einstellzeit. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung können beide Nachlaufmotoren gemeinsam über ein Differential auf den Läufer des Geberdrehmelders einwirken. Dadurch läßt sich, auch ohne daß der Ständer des Geberdrehmelders beweglich ist, die Drehmelderkette abgleichen. Des weiteren lassen sich auf einfache Weise die jeweils an den Drehmeldern vorliegenden Werte an von den Nachlaufmotoren verstellten Potentiometern abgreifen.
  • An Hand der Zeichnungen wird die Erfindung und ihre Anwendung näher beschrieben.
  • F i g. 1 zeigt die Anwendung der Erfindung bei einem numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinenschlitten; F i g. 2 und 3 zeigen nähere Einzelheiten über zwei Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung.
  • In F i g. 1 bezeichnen die Bezugsziffern 1 einen Geberdrehmelder, 2 einen Empfängerdrehmelder, 3 einen Nachlaufmotor mit Getriebe, 4 den Schlitten der Werkzeugmaschine, 5 den Antriebsmotor zur Verstellung des Werkzeugschlittens,'6eineAuswerteeinrichtung, die in Abhängigkeit von der Fehlerspannung in der Drehmelderkette Befehle auf den Antriebsmotor 5 gibt, 7 einen zusätzlichen Nachlaufmotor, 8 ein Potentiometer, 9 eine Widerstandskette, 10 eine Schalteinrichtung, 11 den Läufer und 12 den Ständer des Geberdrehmelders, 13 eine übertrageranordnung, 14, 15 und 16 Verstärker, 17 den Läufer des Empfängerdrebmelders und 18 einen Programmgeber, beispielsweise einen Lochstreifenleser.
  • Die Funktionsweise der Einrichtung ist folgende: Der Sollwert des Maßes, auf den sich der Schlitten hinbewegen soll, wird durch Schaltstellungen, die von dem Programmgeber 18 der Schalteinrichtung 10 vorgeschrieben werden, angegeben. Durch die Schalteinrichtung 10 werden entsprechend dem Schaltbefehl Widerstände der Widerstandskette 9 zusammengeschaltet. Eine derartige Widerstandskette besteht ausEinzelwiderständen, die in dem Verhältnis 1: 2 : 4:4 für die eine Dekade und im Verhältnis 10: 20:40:40 für eine weitere Dekade gestuft sind und durch Kontakte in der Schalteinrichtung 10 in einfacher Weise zu zwei Brückenwiderständen zusammenschaltbar sind. Die Widerstandskette 9 ist mit einem Potentiometer 8 verbunden, dessen Widerstand dem Gesamtwiderstand der Widerstandskette 7 entspricht. Solange das Verhältnis der Teilwiderstände am Potentiometer 8 dem Verhältnis der beiden in der Widerstandskette 9 eingestellten Teilwiderstände entspricht, fließt kein Strom durch den übertrager 13, so daß auch der Nachlaufmotor 3 nicht verstellt wird.
  • Wird von dem Programmgeber 18 ein neuer Sollwert über die Schalteinrichtung 10 in der Widerstandskette 9 eingestellt, so stimmt das Widerstandsverhältnis in der Widerstandskette 9 nicht mehr mit dem Verhältnis der Widerstände am Potentiometer 8 überein; so daß ein Strom durch den Übertrager 13 fließt. Dieses Signal wird dem Verstärker 14 zugeführt; der den Nachlaufmotor 3 steuert. Dieser Nachlaufmotor 3 verstellt den Läufer 11 des Geberdrehmelders 1 und gleichzeitig den Abgriff am Potentiometer B. Ist die Brücke wieder abgeglichen, d. h. das Widerstandsverhältnis am Potentiometer 8 gleich dem eingestellten Widerstandsverhältnis in der Kette 9, so fließt kein Strom mehr durch den übertrager 13, so daß der Nachlaufmotor stillgesetzt wird.
  • Bei einem derartigen im Prinzip bekannten Digital-Analog-Wandler dreht sich der Geberdrehmelder 1 genau um 360°, wenn sowohl die Widerstandskette 9 als auch das Potentiometer 8 von dem jeweils kleinsten bis zum jeweils größten Wert verstellt werden. Eine derartige Verstellung kann insgesamt in z. B. 100 Schritten erfolgen, wobei jeder Schritt einer Verdrehung des Geberdrehmelders 1 um 3,6° entspricht.
  • Der Läufer des Geberdrehmelders 1 wird von einem Generator 19 mit einer Sinusspannung gespeist. Der Geberdrehmelder 1 ist mit dem Empfängerdrehmelder 2 in -Art einer elektrischen Welle verbunden. Ist die Drehmelderkette abgeglichen, so ist die induzierte Spannung im Läufer des Drehmelderempfängers 2 Null. Wird nun der Geberdrehmelder 1 nach Vorgabe eines neuen Sollwertes um einen diesem Sollwert entsprechenden Winkel verdreht, so wird im Läufer des Empfängerdrehmelders 17 eine Fehlerspannung entsprechend der Abweichung der beiden Drehmelderstellungen induziert. Diese Fehlerspannung wird der Auswerteeinrichtung 6 zugeführt, die über den Verstärker 16 den Antriebsmotor für den Werkzeugschlitten 4 steuert. Mit Hilfe eines Getriebes wird entsprechend der Verstellung des Schlittens 4 auch der Läufer 17 des Empfängerdrehmelders 2 verstellt. Dadurch verringert sich dann auch entsprechend die vom Empfängerdrehmelder 2 abgegebene Fehlerspannung. Erreicht die Fehlerspannung den Wert Null, so ist der Werkzeugschlitten auf der gewünschten Position angekommen. Der Nulldurchgang der Fehlerspannung wird durch die Auswerteeinrichtung 6 erfaßt, die den Antriebsmotor 5 des Werkzeugschlittens stillsetzt.
  • Erfindungsgemäß ist nun ein zusätzlicher Nachlaufmotor 7 vorgesehen, durch den der bewegliche Ständer 12 des Geberdrehmelders 1 verstellt werden kann. Auf diese Weise läßt sich die Drehmelderkette mit Hilfe der in der Kette vorhandenen Fehlerspannung abgleichen, ohne daß die Stellung des Läufers verändert wird. Dies ist z. B. dann notwendig, wenn beim Einspannen eines neuen Werkstückes zu Beginn eines Arbeitsvorganges der Schlitten auf eine neue Stellung gebracht wurde, wobei sich der Empfängerdrehmelder 2 um einen diesem Verstellweg des Schlittens entsprechenden Winkel verdreht und damit die Drehmelderkette entsprechend verstimmt hat. Durch den erfindungsgemäßen Nachlaufmotor 7 wird nun der bewegliche Ständer 12 des Geberdrehmelders in Abhängigkeit von der Fehlerspannung so lange verdreht, bis die dem Weg des Werkzeugschlittens entsprechende Verstimmung der Drehmelderkette wieder beseitigt ist. Das Fehlersignal zur Steuerung des Nachlaufmotors 7 wird dabei von der Auswerteeinrichtung 6 über den Verstärker 15 geliefert.
  • An Stelle des Ständers 12 des Geberdrehmelders 1 kann in gleicher Weise auch der Ständer des Empfängerdrehmelders 2 durch den Nachlaufmotor 7 verstellt werden.
  • F i g. 2 zeigt nähere Einzelheiten der erfindungsgemäßen Einrichtung bei Verwendung des zusätzlichen Nachlaufmotors 7 als Nullpunktverschiebungseinrichtung. Der Läufer 11 des Geberdrehmelders 1 wird durch den Nachlaufmotor 3, der vom Verstärker 14, wie durch einen Pfeil angedeutet, gesteuert wird, mit Hilfe von Getrieberädern 19, 20, 21 um einen dem Sollwert entsprechenden Winkel verdreht. Gleichzeitig mit dem Geberdrehmelder 1 wird auch das Potentiometer 8 durch das Getrieberad 20 verstellt. Es ist nun erfindungsgemäß ein zusätzlicher Nachlaufmotor 7 vorgesehen, durch den vorher über Getrieberäder 23 und 22 der Ständer 12 des Geberdrehmelders in Abhängigkeit von der Fehlerspannung der Drehmelderkette, die vom Verstärker 15 angeliefert wird, wie durch einen Pfeil angedeutet, so lange verdreht wird, bis die Fehlerspannung in der Drehmelderkette Null ist.
  • F i g. 3 zeigt die Anwendung der Erfindung zur gleichzeitigen Einstellung des Ständers und Läufers des Geberdrehmelders 1 entsprechend den digitalen Maßzahlen. Hierbei wird z. B. eine Dekade durch Verstellen des Läufers 11 in die Drehmelderkette eingegeben und eine andere Dekade durch Verstellen des Ständers 12 des Geberdrehmelders 1. Die Verstellung des Läufers 11 geschieht dabei wie bereits an Hand der F i g. 1 beschrieben. Der Ständer 12 wird von dem Nachlaufmotor 7 verstellt. Zu diesem Zweck wird dieser ebenfalls von der Schalteinrichtung 10 in gleicher Weise wie der Nachlaufmotor 3 gesteuert, was in F i g. 1 durch eine gestrichelte Linie und in F i g. 3 durch einen Pfeil angedeutet ist. Außerdem ist ein weiteres Potentiometer 25 vorgesehen, das als Istwertgeber für die Stellung des Ständers 12 dient.

Claims (4)

  1. Patentansprüche: 1. Einrichtung zur Steuerung der Bewegung der zu verstellenden Teile von Maschinen, insbesondere des Schlittens von Werkzeugmaschinen, unter Verwendung einer Drehmelderkette mit einem Empfängerdrehmelder und einem Geberdrehmelder, der durch Maßzahlen eines Programmgebers mit Hilfe eines Nachlaufmotors auf den digitalen Maßzahlen analoge Winkelstellungen nachgeführt wird, g e k e n n z e i c h -n e t d u r c h einen zusätzlichen Nachlaufmotor (7), welcher den Ständer des Geberdrehmelders (1) oder des Empfängerdrehmelders (2) so lange verstellt, bis die Fehlerspannung der Drehmelderkette zu Null wird oder einen gewünschten Wert annimmt.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Nachlaufmotor (7) den Ständer (12) und der erstgenannte Nachlaufmotor (3) den Läufer (11) des Geberdrehmelders (1) entsprechend den digitalen Maßzahlen verstellt.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Nachlaufmotoren (3, 7) gemeinsam über ein DiftIerential auf den Läufer des Geberdrehmelders (1) einwirken.
  4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch von den Nachlaufmotoren (3, 7) verstellte Potentiometer (8, 25). In Betracht gezogene Druckschriften: »Technische Rundschau«, 1958, S. 9 und 13; 1957, Nr. 39, S. 49; »Feinwerktechnik«, 1958, Nr. 10, S. 333 bis 344.
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