DE1463440A1 - Automatisches Einstellungssystem fuer Werkzeugmaschine - Google Patents

Description

• AUTOMATISCHES EINSTELLUNGSSYSTEK FLIR WERKZEUGSMASCHINZ Die Erfindung bezieht sich auf ein Rückstell- oder Einstellungssystem in der Werkzeugmaschine, das automatisch einen bewegli- Bei den bisher bekannten automatischen Rückstellsystemen ist die Stellung des beweglichen Teils meist durch einen Synchro, eine Normalskala usw. bestimmt worden. Bei dem System mit einer Normalskala wird das Bild der Normalskala photo-elektrisch auf dem beweglichen Teil durch ein optisches System abgebildet,
• ein elektrisches Signal durch das Bild ausgelöst und in einem revereiblen Zählwerk gezählty um die Lage des bewegten Teils auf wenigstens 1 mm genau abzuleseng wobei schließlich die Bruchteile(von lmm durch Verstellung des Spalts» auf dem das Bild des Skaleneinteilungen abgebildet wirdp abgelesen wird. Bei Rück- oder Einstellsystemen anderer Art wird eine der Einstellage entsprechende Normalskala durch phasen- oder elektrischen Ausgang des Synchroag,der mit einer ZWhnstange verversehen und zusammen mit einem Ritzel auf der Festunterlage fixiert ist und sich mit Bewegung des beweglichen Teiles dreht, eingestellt, Eine auf die Skala gravierte Gradeinteilung bei solchen Systeme*ann jedoch keinen Abstand vom Grundpunkt anzeigen. Ob- wohl die Ziffern an jeder Gradeinteilung markiert werden könnteig.würde es praktisch keine Mittel zu ihrer photo-elektrrischen Ablesung geben* Es ist deshalb manchmal schwer zu erkennen, wie weit eine Skaleneinteilung vom Grundpunkt entfernt ist, dem der aufgenommene Impuls entspricht. Aus die-
• sem Grund entstehen oft Fehler durch falsch gezählte Impulse. Durch die vorliegende Erfindung wird dieser Nachteil vermieden. Gemäß der Erfindung wird automatisch eingestelltl"wobei zuerst die Zahl der Impulse, die mit einem von ein-ee-ArKY"'beweglichen Teil treibenden Leitspindel pder von einem anderen .entsprechenden Antriebssystem getragenen Impulaerzeuger erzeugt werden, kontinuierlich durch ein Zählwerk gezählt wird, damit diese Zahl grob die Lage der Skaleneinteilung ermöglicht, die mit der vorherbestimmten genguen Einstellung der Skala
• auf dem beweglichen Teil korrespondiert, dann das Rückmeldesignal der Skaleneinteilung und weiter die Einstellung mit einer höheren Genauigkeit in der M:Mimetereinheit bestimmt, und schließlich wird durch die Zahl der Impulse, die nach dem Zeitpunkt gezählt werden, zu dem das Skalensignal aufgenommen worden ist, die Stellung nach Bruchteilen eines ülillimeters bestimmt. Nachstehend wird die Erfindung an einem bevorzugten, in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel erläutert. Ein Ausführungebeispiel der Erfindung ist durch das Blockdiagramm in der Zeichnung dargestellte Der bewegliche Teil 29 der von einer genauen Leitspindel 3 geleitet wird# bewegt sich längs der Gleitbahn auf der Festunterlage 1. Der bewegliche Teil 2 hat eine Skala 4 mit den präzisen Einteilungen in Zwischenräumen von z*B. 1 mmeDie Einstellungen werden von einem optischen S&stem 5 so beleuchtet, daß sie auf einen Schlitz projiziert werden und ein photoelektrisches Element 6 (Photovervielfacher oder Phototranaistor) hinter dem Schlitz die elektrischen Signale abgibt, die danach in 8 verstärkt und geformt werden. Die den beweglichen Teil 2 treibende Leitspindel 3 ist an ihrem einen Ende mit einem Codierer 7 verseheng um für je eine Drehung der Leitopindel 3 z*B* 10 000 Impulse zu erzeugen* Wenn d-ie
• Teilung der Leitspindel 3 10 mm ist, entsteht ein Impuls bei einer Bewegung von 1Mdes beweglichen Teils 2* den in einem Verstärker 9 verstärkt und geformtg und ihre Zahl wird ohne Unterbrechung durch ein revereibles Zählwerk 10 gezählt, so daß die der jeweiligen Lage den beweglichen Teile 2 entsprechende ßahl der Impulse immer dort aufgespeichert wird. Nähert sich der in dem Zählwerk erhaltene Wert dem Sollwertg und gerade bevor er diesen erreichtg wird der Schalter 15 geöffnet, um die verstärkten und geformten Gradeinteilungesignale von 8 durdkgehen zu laoseng die vom photoelektrischen Element
• 6 über der mit dem beweglichen Teil 2 bewegten Skala 4 entstanden sind.Mit anderen Wortent der Schalter 15 wird geöffnet kurz bevor eine dem Sollwert entsprechende Skaleneinteilung in dem reversiblen Zählwerk 10 vorliegt, Das Signal der Skala 4, das durch den Schalter 15 gelangt ist, öffnet dann den Schalter 16, indem von dem Codierer zum Feinimpulazählwerk 11 Impulse gelangen# wodurch in diesem Zählwerk die Bruchteile unter 1 mm anigezeigt werden. Wenn z*B. die Grundlinie 000p000 mm ist und die automatische Einstellung für den Punkt 123, 456 erfordert wirdp wird die 12 teilt die Zahl in zwei Teiley dlah» einen Wort nicht weniger als 1mmg (in diesem Fall 123), der im Millimeterrechenwerk gespeichert wird# und einen anderen unter lmm (in diesem Fall "456)9 der imr -Rechenwerk gespeichert wird, Der Wert im f#-Rechenwerk geht durch den komplementbildenden Stromkreis 14 durch# um sich in sein Komplement zu änderng und wird im Feinimpulazählwerk llv(in diesem Fall als der Wert 544)9 gespeichert@ Der Speicherwert des mm-Rechenwerke wird in den Komparator 13 übergeführtg worin der Wert von nicht weniger als 1 mm mit dem Bollwort von nicht weniger als 1 mm verglichen wird* In diesem 1fall wird 123 mit 0 verglichen# und da der Sollwert größer als der Istwert ist# wird ein positiven Kommando erzeugtp damit der Motor getrieben wird, um den beweglichen Teil 2 weiter in poeitiver.Richtung anzutreibene Mit dieser Bewegung des beweglichen Teile 2 dreht sich der Codierer 79 indem er Impulse erzeugt# um den Gehalt des revereiblqn Zählwerke 10 zu ändern* .Gleichzeitig erzeugt die von dem beweglichen Teil 2 getragene Skala 4 je einen Impuls, wenn sie sich 1 mm,weit bewegte Bei der oben beschriebenen Einstellung kann die Geschwindigkeit des beweglichen Teile 2 durch ein durch den Punktionevteuerkreie durchgegangenes Bremanignal geändert werden& falle im Komparator 13 der Unterschied zwischen dem Sollwert und der len Zählwerke 10 jeweils nicht weniger als 1 mm dann auf 1, und gleiehzeitig der Wort unter 1 mm in diesem Zählwerk auf §00 (0.6 mm) beträgt"-gelangt diesen Signal in den Steuerausgang für Skalennignale 15, um Ihn zu öffnen* Das erste Skaleneinteilungesignal gelangt sofort nach der Öffnung diesen Ochalters in den Steuerkrein für Yeinimpultauslaufe Dann wird der Schalter 16 von dem dann sogleich augenblicklich entstandenen Impuls geöffnet# indem das Signal aus dem Codiereii--7 in» Peinimpulazählwerk 10 eintritt, Die Anzeige des Zählwerke 10 entspricht dann selbstverständlich dem Teil von nicht weniger als
• 1 mm des Sollwertse In dem Feinimpulazählwerk 11 ist das Komplement des Wertteils unter 1 mm den Sollwerts in der #L-Einheit
• in diesem Ausführungsbeispiel als 544 aufgespeichert. Worden 456 Impulse addiertg erreicht der ganze Wert 1 000p worauf das Stoppeignal zum Anhalten des beweglichen Teils 2 entsteht. Auf diene Weine wird in dem erfindungegemäßen Beispiel die Einstellungsrückmeldung aungeführty nämlich bei dem Wertteil nicht von weniger als 1 mm mittels der auf der Skala 4 genau gravierten Skaleneinteilung und bei dem unter 1 mm mittels der elektrischen Signale# die aus dem Codierer 7 der genau ge- führten Leitapindel 3 entstanden sind, Die Naohweingenauigkeit hängt deshalb in Bezug auf den Wort von nicht weniger als 1,mm von der Gradeinteilungegenauigkeit und von dem Wort von unter 1 mm von der Genauigkeit sowohl den kurzen Abstands sowie 1 -
• 2 mm der Leitspindel und ale-auch von der Teilung deu Godierern 7 ab. In der Regel ist es sohwierigg die Genauigkeit der leitapindel Über einen langen Abstand zu halten, no daß der 7ehler meint durch den Kompeneationamechanismus berichtigt werden muß,
• wenn eine hohe Genauigkeit über eine lange Distanz erforderlich ist* Die Nachweiagenauigkeit des Werte ist jedoch in der A-Einheit sehr zuverläseigg da fast kein Pehler bei einem kurzen Ab- stand auftritt und die Teilung des Codierers mit Genauigkeit möglich iste Die 1 mm Skalenteile ergeben bei den bisherigen Positionierungesystemen nicht von selbst den Abstand von der Grundlinie, die Skalensignale mußten also in ein anderes Zählwerk übergeführt und dort gezählt werdeng um den Abstand erkennen zu lassen. Da sich die Wärmeauadehnung der Skala wegen der ununterbrochenen Beleuchtung Öfters ändert und damit ihre Genauigkeit sinkt, wird diese Methode gewöhnlich nur verwendetg um sie bei der Bewegung des beweglichen Teils zu beleuchten* Diese Methode kann aber einen Zählungefebler von 1 mm verursachen, dag wenn eine Skaleneinteilung zufällig unmittelbar in der Nähe des Schlitzes hält.und der bewegliche Teil dann durch die Schneidkraft usw. eine kleine Strecke bewegt wird# bewegt sich die Skale am Schlitz vorbei und kann die fälschliche Zählung von einem Impuls (1 mm) bei der nächsten Einstellung verursachen* Gemäß der vorliegenden Erfindung wirdg um solche Fehler zu vermeideng ein Codierer 7 vorgeschlagen# der zur Erzeugung der Impulse verwendet wird. Eine Aufgabeakaleneinteilung wird durch den Gehalt im revereiblen Zählwerk 10 nachgewiesen, der von den Signalen aus dem Codierer beeinflußt wird. Im Vergleich mit der photo-elektrinehen Ablesung der Skaleneinteilungen sind die elektrischen Signale aus dem Codierer ao stark, daß sie von Geräuscheng Störungen usw. fast nicht beeinflußt werden. Wenn sich bei dieser Nachweiaung der Skala mittels eines Codierers der Schalter vor z.B, 400iAöffnetg kann ein der Aufgabeposition entsprechendes Skaleneinteilungseignal erreicht werdeng wenn auch aus Versehen 399 Impulse gezählt werden sollten,Wenn aber die Impulse einmal ins Feinimpulazählwerk eintreten, vermindert jetzt jeder Fehler direkt die Genauigkeit. Wenn die Geschwindigkeit beim Antrieb der Leitspindel zu groß istg verursacht die Friktionawärmeldurch die Ausdehnung der, Leitspindel die Differenz der Werte zwischen der Skala und der Nachweieung durch den Codierer. Wie oben beschrieben ist die Genauigkeit bei der Nachweisung der dem Einetellpunkt entsprechenden Skaleneinetellung mittels des Codierers nur eine Grobeinstellung, ao daß Fehler von 1 mm',dadurch vermieden werdeng daß die nächste Skaleneinstellung fälschlich für die richtige gehalten wird* Außerdem beäinflußt eine Ausdehnung der Leitspindel infolge der Friktionswärme die Genauigkeit bei einem kurzen Abstand wie 1 - 2 mm nicht, Wenn z*B, der Wärmeaundehnungekoeffizient der Leitspindel 10 x 10- 6 istg die der Temperaturerhöhung 5 0 0 beträgto dann beträgt die Ausdehnung 251& für einen Abatqnd von 50 ami, während 09 1 e für 2 mm. Um die Fehler bei der Nachweiaung der Einstellung infolge der Speicherung entweder des aus dem Codierer hergeleiteten und infolge der Wärmeausdehnung der Leitspindel vom echten Koordinatenwert des beweglichen Teils verschiedenen Speicherwerts des Zählwerke oder des falsch gezählten Werte der Impulse zu vermeiden, wird erfindungsgemäß das revereible Zählwerk nach der Vollendung einer Positionierung durch ein Stoppeignal gelöscht. Dann wird dieSollkoordinate des Stoppunkter die im Rechenwerk gespeichert ist, zum revereiblen Zählwerk gegebent und der Gehalt des Zählwerke jedesmal auf den echten Koordinatenwert zurückgestellt. Sonst wird der Speicherwert des revereiblen Zählwerke bei Werten von nicht weniger als 1 mm durch das der Einstellung entsprechende Nachweisungssignal der Skaleneinstellung zurückgestellty während die dieser Skaleneinstellung entsprechende Koordinate ins revereible Zählwerk gestellt wird (siehe die punktierten Linien in der Zeichnung)* Wie oben erläutertg hat die vorliegende Erfindung den Zwecky eine höchst genaue automatische Positionierung zu erreicheng bei dem Abstandwartteil von der Grundlinie von nicht weniger als
• 1 mm mittels einer mit den präzisen Einteilungen versehenen Skala, und bei dem übrigen Bruchwertteil unter 1 mm mittele eines von der Leitepindel getragenen Impuleerzeugern. Ferner werden erfindungsgemäß die Fehler bei der Nachweiaungegenauigkeitp die durch die Impulse verureicht werdeng die.von dem Impuleerzeuger erzeugt werdeng in einem revereiblen Zählwerk gezählt und mit dem Sollwert verglichen. Ein anderes Antriebezittel statt der Leitspindel oder ein anderer Impuleerzeuger an Stelle des Codierers wirken gleicherweise in dem erfindungegemäßen automatischen Potitionierungoeystem. Alle logischen Schaltungen, die bei dem System gemäß der Erfindung verwendet werdengkönnen Digitalschaltungen aeing die höchst zuverlässig und billig sind. Der Anmelder stellt die Erfindung selbst wie folgt dar: Eigentlich Ist sei doch schwer die Genauigkeit der Leitspindel einen langen Abstand entlang zu halten, also muß der Fehler gewöhnlich durch den Kompensationsmechanismus berichtigt worden., wenn die hohe Genauigkeit längs einer langen Distanz erforderlich Ist. Im Gegenteil Ist die Nachweleungegenauigkeit, des Worte In derg Einheit sehr zuverlässig" da fast kein Fehler bei einem kurzen Abstand igenebieht und zwar die Teilung den Codierers mit bebee,'Oeneuigkeit gemacht worden kann.
• Jede von den Skaleneinteilungen In Zwiechenräumen von
• 1 mm bei den bisherigen Positionierungsayatomen könnte von sich selbst ihren Abstand von der Grundlinie nicht zeigeng also mußten die Skalensignalen In ein andree Zählwerk UbergefUhrt und dort gezählt werden, um den Abstand erkennen zu lassen. Aber das Skalemeignal ist Im allgemeinen so schwach., daß der Zählungsfebler manchwal.von Geräuschen.usw. veranlaßt wird.
• Und da die Wärmeausdehnung der Skala wegen der ununterbrochenen Beleuchtung öfters ihre Genauigkeit senkt., wird die Methode gewöhnlich vevondet, nur bei der Bewegung den. beweglichen
• Teils sie zu beleuchten. Diese Methode kann aber den Zählungefehler von 1 mm erregen.. denn, wenn eine Skaleneinteilung zufällig sehr In der Nähe gerade vor den Schlitz hält., und
• der beweglichen Teil dann von der Schneidkraft usw. ein bißchen bewegt wirdj, geht die Skala an Schlitz vorbei, und kann die fälschlich@ Zählung von einen Impuls (1 an) bei der Wie oben erläutert" hat die vorliegende Erfindung den Zweck eine höchst genaue automatische Poeitionierung zu erreichen, bei den Abstandworttell von der Grundlinie nicht weniger als 1 mm mittels einer malt den präzisen EinteUungen versehenen Skala, und bei den übrigen Brochwertteil unter
• 1 %in mittels einen von der Leitspindel getragenen Impulserzeugere. Fernerj, sind erfindungsgemäß die Fehler bei der NachwelaungsgenaulEkeit zugleich durch die Impulse gehalten wird» die von dem Impulserzeuger erzeugt» in einem reveralblen Zählwerk gezählt und mit dem Sollvert verglichen worden.
• Ein anderes AntriebBalttel statt der Leitspindel oder ein anderer Impulserzeuger an Stelle von den Codierer wirken gleicherweise In dem erfindungegemißen automatischen Positionlerungssystem.
• Alle logischen Schaltungen In der Erfindung können von den Ligitelen sein, die höchst zuverlässig und verbilligt

Claims (1)

1. 2 a t e n t a n a p r ü o h e -------------------------- A, System für Werkzeugmaschinen zur automatischen Einstellung beweglicher Teileg z»Be Werkzeugeg die sich längs einer Gleitbahn auf einer festen Führung bewegeng dadurch gekennzeichnett daß zuerst bis Nachweisung einer dem Aufgabepositionierungepunkt Entsprechenden von den Skaleneinttilungeng die in genauen Zwischenräumen auf die von dem beweglichen Teil getragene präzise Skala graviert wordeng die Grobposition durch die mittels eines revereiblen Zählwerke ununterbrochene gezählte Zahl der Impulse nachgewiesen wirdv die mit Bewegung des beweglichen Teils von dem Impuleerzeuger erzeugt werdeng der von einer leitspindel oder einem anderen Antriebesystem getragen wird, daß die noch genauere Position innerhalb des Bereiche nicht weniger als 1.mm dann durch ein Nachweinungesignal der besagten Skaleneinteilung bestimmt wirdp und daß schließlich die Bruchposition innerhalb des Bereiche unter 1 mm zugleich durch die Zahl der Impulse bestimmt wirdp die nach dem geraden Augenblick erzeugt werden, in dem das 7gesagte Signal nachgewiesen worden ist, 2* System zur automatischen Einstellung in der Werkzeugmaschine nach Anspruch lp dadurch gekennzeichnetydaß die Zeit der in (8) ireretärkten und geformten Impuleeg die von einem Codierer,ll'7) mit