DE1538513C - Anordnung zur numerischen Steuerung der Verstellung von bewegbaren Elementen, insbesondere fur die Verstellung des Werk stuck oder Werkzeugträgers einer Werkzeug maschine - Google Patents

Description

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Um dies zu verhindern, ist es bereits bekannt, anordnung für Werkzeugmaschinen mit einem mit Fehlimpulse mit Hilfe einer zwischengeschalteten einer Richtung Z verstellbaren Tisch und einem in Korrekturlogik zu vermeiden oder auszugleichen einer Richtung Y verstellbaren Schlitten,
(Siemens-Zeitschrift 1964, H. 9, S. 665). Fig. 2 das Analog-Feineinstell-System für den in

Die Erfindung vermeidet eine solche zusätzliche 5 der Richtung X verstellbaren Tisch und
Korrekturlogik dadurch, daß nach jedem Ausgleich F i g. 3 ein Blockschaltbild der Taktsteuerurig soder restlichen Stellungsabweichung der Speicherin- wie der Speichereinrichtungen für die korrigierten halt des zur Bereitstellung der IST-Stellungskennzahl Soll-Stellungskennzahlen der X- und Y-Richtung.
dienenden, von dem mit dem verstellbaren Element Die Wiedergabe der zu steuernden Werkzeugma-

gekuppelten Impulsgeber je nach der Verstellrichtung io schine beschränkt sich in F i g. 1 a und 1 b auf die vor-oder zurückschaltbaren Zählwerkes entsprechend Andeutung der Leitspindel 66 zur Verschiebung des dem für den vorangegangenen Verstellvorgang ausge- Tisches in Richtung X und der Leitspindel 85 zur werteten Inhalt eines die Soll-Stellungskennzahlen Verschiebung des Schlittens in der Richtung Y. Der nacheinander aus dem Aufzeichnungsträger über- Antrieb für den Tisch 58 kann dabei auf den Schlit-. nehmenden Speichers berichtigt wird. Damit wird 15 ten 55 aufmontiert sein, so daß ein vom Tisch 58 auf einfache Weise sichergestellt, daß der die jewei- getragenes Werkstück in den Richtungen X und Y lige IST-Stellung beinhaltende und durch den Im- verstellt wird, um es in eine bestimmte Lage gegenpulsgeber, der mit dem verstellbaren Element gekup- über einem nicht dargestellten Werkzeug zu bringen, pelt ist, eingestellte Speicher am Ende jedes Ein- Selbstverständlich sind noch andere ähnliche Einstellvorganges, unabhängig von etwa eingestreuten 20 Stellvorrichtungen vorhanden, die nicht dargestellt oder unterdrückten Impulsen, die tatsächliche mit der sind und die beispielsweise dazu dienen, das Werk-Soll-Stellung übereinstimmende Stellung des verstell- stück nicht nur in den Richtungen X und Y, sonbaren Elementes anzeigt, so daß der nächste Einstell- dem noch in einer dritten Richtung Z zu bewegen. Vorgang vom richtigen Bezugspunkt aus gestartet Diese Richtung Z kann aber auch dem Werkzeug wird. Etwaige Fehlimpulse wirken sich somit nur für 25 selbst zugeordnet sein, da es ja immer nur auf die den jeweils gerade anlaufenden Verstellvorgang aus, relative Lage des Werkstückes gegenüber dem Bear- und es wird dadurch mit Sicherheit vermieden, daß beitungswerkzeug ankommt.

Aufsummierungen von Fehlimpulsen stattfinden kön- Der Antrieb der Spindel 66 zur Verschiebung des

nen, die eine zwischen zwei anderen Nullstellen lie- Tisches 58 in den Richtungen + X oder — X erfolgt gende Stellung des verstellbaren Elementes vortäu- 30 durch einen Motor 68, der über eine Richtungs- und sehen, als der tatsächlichen Stellung des verstellbaren Anhaltesteuerung für den Tischantrieb 138 seine Elementes entspricht. Schaltbefehle erhält. In entsprechender Weise ist ein

Zweckmäßig werden die durch einen mit dem Stell- Motor 86 vorhanden zum Antrieb der Spindel 85, der antrieb gekuppelten Impulsgeber bei einer Verstel- ebenfalls durch eine Richtungs- und Anhaltesteuelung des verstellbaren Elementes in jeder Richtung 35 rung für den Schlittenantrieb 139 beeinflußt wird, abgegebenen Impulse der bei Verwendung von Zwischen dem Motor 68 und der Spindel 66 ist ein (n—l)-stelligen Dezimalzahlen für die Darstellung Schaltgetriebe Tx geschaltet, über das die Antriebsder IST-Stellung des bewegbaren Elementes vorhan- geschwindigkeit für die Spindel 66 verändert werden denen letzten Zählstufe des die betreffende Stellungs- kann. Es ist selbstverständlich auch möglich, den zahl bildenden Zählers zugeführt, unter der Voraus- 40 Motor 68 selbst mit unterschiedlichen Antriebsgesetzung, daß die Soll-Stellungskennzahl η Stellen auf- schwindigkeiten laufen zu lassen, um unterschiedliche weist. Verstellgeschwindigkeiten des Tisches 58 zu errei-

Da die Analogsteuerung nur die Feineinstellung chen.

des verstellbaren Elementes bewirken soll, wird wei- Das Schaltgetriebe für den Schlittenantrieb Ty

terhin die stellengerechte binär codierte Darstellung 45 dient zur Verlangsamung oder Beschleunigung der der der jeweiligen Sollstellung des bewegbaren EIe- Verstellgeschwindigkeit des Schlittens 55 in den mentes zugeordneten «-stelligen Dezimalzahl in eine Richtungen —Y oder -\-Y unter der Voraussetzung dezimal codierte Darstellung der betreffenden Zahl einer konstanten Drehzahl des Antriebsmotors 86.
umgesetzt und aus den zusammengefaßten Werten Die Spindeln 66 und 85 arbeiten mit Stellungsmel-

(«—2)-ten, (n—l)-ten und n-ten-S teilen mittels eines 50 dem PGX bzw. PGY zusammen, die zu den einzel-Dezimal-Analog-Wandlers ein die genaue SoIl-Stel- nen Taktzeitpunkten die jeweilige Stellung des Tisches lung kennzeichnendes Analogsignal abgeleitet. Ein 58 bzw. des Schlittens 85 in einer digitalen Darstelweiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß lung melden und die betreffenden Meldungen in den das zur Bereitstellung der IST-Stellungskennzahl die- »IST«-Stellungsspeicher für die Z-Richtung 101 bzw. nende vor- und zurückschaltbare Zählwerk als ein 55 in den »ISTe-Stellungsspeicher für die Γ-Richtung dekadenweise, binär codierender Dekadenzähler aus- 102 einspeichern. Die entsprechenden Stellungszahlen gebildet ist und der Analogsteuerung zugeordnete sind im folgenden mit XP bzw. YP bezeichnet.
Schaltorgane beim Ausgleich der restlichen Stellungs- Neben den Speichern 101 und 102 zur numerischen

abweichung den Inhalt des die Soll-Stellungskenn- Einspeicherung der jeweiligen IST-Stellung des zahlen nacheinander aus dem Aufzeichnungsträger 60 Tisches 58 und des Schlittens 55 sind noch Speicher übernehmenden Speichers in die den einzelnen De- 99 und 100 vorhanden, die dazu dienen, die jeweilikaden zugeordneten Zählstufen des zur Bereitstel- gen Soll-Stellungen des Tisches 58 und des Schlitlung der IST-Stellungskennzahlen dienenden Zähl- tens 55 zu den einzelnen Taktzeitpunkten festzuhalwerkes eingeben. ten. Diese Soll-Stellungen, die ebenfalls numerisch

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der 65 eingespeichert werden, stammen aus einem Streifen-Erfindung dargestellt. Es zeigt leser 91 durch Ablesen eines entsprechenden Infor-

F i g. 1 a und 1 b, die nebeneinanderzulegen sind, mationsblockes eines Steuerstreifens. Dieser enthält das Blockschaltbild einer numerischen Steuerungs- in einer binär codierten Darstellung die jeweiligen

Soll-Stellungen des Tisches 58 und des Schlittens 55, Stellung bewirkt, und wenn diese Einstellung bis zu

wobei diese in den Steuerstreifen eingegebenen Stel- einem ebenfalls durch die Speicherill und 112 fest-

lungsangaben zunächst eine Korrektureinrichtung gelegten Annäherungswert durchgeführt ist, tritt an

155 durchlaufen, in welcher diese Angaben korrigiert Stelle der digitalen Steuerung des Antriebes eine

werden. 5 Analogsteuerung, um die Feineinstellung des Tisches

Derartige Korrekturen berücksichtigen die beson- 58 und des Schlittens 55 herbeizuführen,
deren Verhältnisse der zu steuernden Werkzeugma- Zu diesem Zweck werden die Ausgänge der Umschine, wie etwa den Grad der Abnutzung der ver- setzer 120 und 130 über je einen Ausgang der Speiwendeten Werkzeuge, die jeweilige Nullstellung, die eher 111 und 112 aktiviert, und in den Dezimalverschiedenen Spiele und ähnliches. In die Speicher- io Analog-Umsetzern 121 und 131 erfolgt die Umseteinrichtungen 99 und 100 gelangen somit numerisch zung der dezimal codierten Aussage der Schaltglieder dargestellte korrigierte Soll-Stellungen, die in der 120 und 130 in analoge Stromspannungsdarstellun-Folge mit X' und Y' bezeichnet werden. . gen, die über Drehfeldgeber 122 und 132 in bestimm-

Zum Vergleichen der Werte und des Vorzeichens ten Grenzen korrigierbar sind. An den Ausgängen

der in den Speichern 99 und 101 bzw. 100 und 102 15 der Drehfeldgeber 122 und 132 stehen Wechselspan-

festgehaltenen Soll- und IST-Werte dient eine Ver- nungen an, deren Amplitude und Phase der jeweili-

gleichseinrichtung 108, die aus den jeweils ausgespei- gen Soll-Stellung des Tisches 58 und des Schlittens

cherten Werten dieser Speicher feststellt, ob die 55 entsprechen, und die auf die Wicklung 125 α bzw.

Werte zu addieren oder zu subtrahieren sind, um den 135 a je einer Meßskala 125 bzw. 135 so einwirken,

jeweiligen Differenzwert festzustellen, der über die 20 daß in dieser eine Wechselspannung induziert wird,

Antriebe 68 und 86 den Schlitten 55 oder den Tisch ' deren Amplitude wiederum der Abweichung ent-

58 in der Richtung steuert, daß die Abweichung zwi- spricht, die beispielsweise zwischen der tatsächlichen

sehen dem Soll-und IST-Wert in beiden Richtungen Stellung des Tisches 58 und der einzunehmenden

jeweils kleiner wird. . '. Soll-Stellung dieses Tisches herrscht. Mit Hilfe einer

. Ob eine Addition oder Subtraktion der Werte not- 25 Fein-Analog-Auswertung 136 wird diese Spannung

wendig ist, hängt bekanntlich von der Stellung des zur Beeinflussung der Schaltung 114 ausgewertet, um

Tisches und des Schlittens in bezug auf einen vor- einmal die Geschwindigkeit des Antriebes weiter zu

gegebenen Stellungsnullpunkt ab. verringern und zum anderen, um zu bestimmen, in

Die Addition oder Subtraktion der in den Spei- welcher Richtung der Motor angetrieben werden ehern 99 und 100 für die die korrigierten Soll-Stel- 30 muß und wann eine Stillsetzung des Motors erfolgen hingen und in den Speichern 101 und 102 für die kann, da die Soll-Stellung mit der IST-Stellung übertatsächlichen IST-Stellungen eingespeicherten Werte einstimmt.

erfolgt durch eine gemeinsame Addition-Subtrak- I_n entsprechender Weise erfolgt die Fein-Analog-

tions-Einrichtung 105, die über Multiplextore 106, Steuerung des Schlittens 55 mit Hilfe des Binär-De-

deren Steuerung durch einen zentralen Taktgeber 107 35 zimal-Umsetzers 130 sowie der Einrichtungen 134,

erfolgt im zyklischen Wechsel zur Auswertung der in 135 und 137, die unter der Bezeichnung »Induktosyn«

beiden Richtungen vorhandenen Positionsangaben allgemein bekannt sind.

benutzt wird. Dasselbe gilt für die Vergleichseinrich- Wie bereits erwähnt, werden die korrigierten SoIl-

tung 108, die ebenfalls über die Multiplextore 106 Stellungszahlen in den Speichern 99 und 100 aufge-

bei der Auswertung eines Informationsblocks nach- 40 nommen. Die Einspeicherung dieser Werte X' und Y'

einander mehrfach entsprechend den vorhandenen erfolgt zusammen mit der Einspeicherung des je-

Richtungen in Anspruch genommen wird. weiligen Vorzeichens, das angibt, ob sich die be-

Das jeweilige Ergebnis der Addition bzw. Sub- treffende Stellung auf der einen oder anderen Seite traktion der Einrichtung 105, also der jeweilige einer gedachten Nullinie befindet.
Stellungsfehler, der im folgenden mit Xrr bezeichnet 45 Zur Darstellung der tatsächlichen Stellung des wird, wird einer Einrichtung 110 zur Bestimmung Tisches 58 entlang der Richtung X und des Schlitderjenigen Schaltpunkte zugeführt, bei denen eine tens 55 entlang der Richtung Y dienen die Impuls-Änderung der Antriebsgeschwindigkeit für die Spin- geber PGX und PGV, die durch die Leitspindel 66 del 66 bzw. die Spindel 85 notwendig wird. Die An- und 85 angetrieben werden, um für jede Einheit der Ordnung ist dabei so getroffen, daß die Antriebsge- 50 vom Tisch 58 oder vom Schlitten 55 durchlaufenen schwindigkeit immer mehr herabgesetzt wird, je näher Wegstrecke einen Impuls auszusenden. Im Ausfühsich der Tisch 58 bzw. der Schlitten 55 der korrigier- rungsbeispiel ist die Anordnung so getroffen, daß bei ten Soll-Stellung X' bzw. Y' nähert. Die Herabset- einer Verstellung des Tisches oder des Schlittens um zung der Geschwindigkeit erfolgt dabei stufenweise, 0,001 Zoll jeweils ein Impuls vom Impulsgeber PGX wobei die Festlegung der Schaltpunkte, an denen 55 und PGY ausgesendet wird. Diese durch die Impulseine Geschwindigkeitsherabsetzung notwendig wird, geber PGX und PGY erzeugten Impulse werden vormit Hilfe der Speicheranordnungen 111 und 112 für wärts und rückwärts zählenden Zähleinrichtungen die Schaltpunkte in der X- bzw. Γ-Richtung erfolgt, 101 und 102, die im einzelnen nicht dargestellt sind, deren Speicherinhalt durch eine Einstelleinrichtung zugeführt, so daß die jeweiligen Zählerstellungen die 113 beeinflußbar ist. 60 tatsächliche Lage des Tisches 58 und des Schlittens

Die Speicher 111 und 112 führen mit ihren Aus- 55 darstellen, da bei einer Verschiebung des Tisches

gangen zu den bereits erwähnten Verlangsamungs- in der Richtung +X die vom Impulsgeber PGX

schaltungen 114 und 115 für die X- und F-Richtung, ausgesandten Impulse hinzuaddieren und bei einer

die die Schaltgetriebe Tx und Ty steuern. Bewegung des Tisches 58 in der Richtung — X vom

Mit Hilfe der Schaltpunktbestimmungseinrichtung 65 jeweiligen Zählerstand abzuziehen sind. Dasselbe gilt

110 bzw. der Speicher 111 und 112 wird auf diese selbstverständlich auch für den Schlitten 55 in Ver-

Weise eine grobe Annäherung des Tisches 58 und bindung mit dem Impulsgeber PGY.

des Schlittens 55 an die jeweils vorgegebene Soll- Die Aufgabe der Additions- und Subtraktionsein-

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richtung 105 besteht darin, schnell und im zyklischen des Steuerungssystems, was jeweils durch das entWechsel je nach dem Vorzeichen, die im Speicher sprechende Schaltsymbol (107) angedeutet ist.
101 aufgenommene Positionszahl ZP von der im Die Speichereinrichtungen 99 und 100 für die kor-Speicher99 festgehaltenen Soll-Stellung X', die dort rigierten Soll-Stellungszahlen X' und Y' sind in ebenfalls numerisch eingespeichert ist, abzuziehen 5 F i g. 3 im einzelnen dargestellt. Das Vorzeichen einer oder hinzuzuaddieren und dann denselben Vorgang eingespeicherten Stellungszahl X^r wird durch das für die Γ-Richtung zu wiederholen, indem die Zahl Flipflop 240 signalisiert, das in seinem Ruhezustand YP von der Zahl Y' abgezogen oder hinzuaddiert an seiner Ausgangsklemme »1«, die mit X'M bewird, zeichnet ist, kein Potential führt. Der hierzu inverse

Wie bereits erwähnt, erfolgt dieser zyklische Wech- io Ausgang T ist in entsprechender Weise mit X'M be-

sel in der Anschaltung der Einrichtung 105 an die zeichnet.

Speichereinrichtungen für die X- und die Speicher- Um mehrstellige Stellungsnummem X' einzuspei-

einrichtungen für die Γ-Richtung mit Hilfe der MuI- ehern, sind entsprechende Gruppen von Speicheror-

tiplextore 106, die auch der Vergleichsvorrichtung ganen vorhanden, die in Fig. 3 mit X¹A, X'B, X'C,

108 vorgeschaltet sind. 15 X'D und X'E bezeichnet sind. Jede dieser Speicher-

Da es sich bei der analogen Steuerung des An- einheiten enthält vier bistabile Schaltglieder oder triebes um eine Fein-Steuerung handelt, d. h. nur Flipflops und kann entweder in den Zustand »1« noch kleine Stellungsunterschiede auszugleichen sind, oder in den Zustand »0« eingestellt werden, um den werden von den in den Speichern 99 und 100 aufge- Wert einer Dezimalstelle festzuhalten, entsprechend nommenen Stellungszahlen Z' und Y' lediglich die 20 dem gewählten binären Dezimalcode. Jede Speicherletzten Stellen in die Umformereinrichtungen 120 einheit hat vier Ausgangsklemmen, so daß sich ins- und 130 gegeben. gesamt zwanzig Ausgangsklemmen ergeben, die mit

Am Ende eines Einstellvorganges, wenn also die Z'^4 8 bis ΖΈ1 bezeichnet sind. Auf diese Weise

tatsächliche Einstellung des Tisches 58 und des kann jede Dezimalzahl mit einem Wert zwischen

Schlittens 55 den Werten X' und Y' der Speicher 99 25 Null und 9,9999 in binär codierter Form dargestellt

und 100 entspricht, erscheint an den Ausgängen werden.

XPC und YPC der Verlangsamungsschaltungen 114 Das Flipflop 240 zur Speicherung des Vorzeichens und 115 ein Signal, das Rückstelleingängen gleicher der jeweiligen Stellungszahl X' und die 5 Speicher-Bezeichnung der Speicher 101 und 102 zugeführt einheiten X'A bis X'E werden entsprechend der jewird. Die Einstellung dieser Speicher wird damit ge- 30 weils vom Streifen abgelesenen und korrigierten löscht, und gleichzeitig erfolgt über die Korrektur- . Stellungszahl X' eingestellt, und zwar über entglieder320 und 329 die Übertragung der Soll-Stel- sprechende Torschaltungen, die an den Eingängen lung mit den Werten Z' und Y' in die Speicher 101 der Speicherglieder liegen. So erfolgt die Einstellung und 102, so daß etwaige Fehleinstellungen der Spei- des Flipflops 240 zur Einspeicherung des VorzeicherlOl und 102, bedingt durch den Ausfall be- 35 chens einer Stellungszahl X' mit Hilfe der zeitgestimmter Impulse von den Impulsgebern PGX oder steuerten Torschaltungen 571 und 572, da ein Ein- PGY, unschädlich gemacht werden. gang dieser Torschaltungen an der Zeittaktleitung

Das Signal XPC bzw. YPC wird auch dem Strei- TaS liegt, die über das Tor 435 zu bestimmten Zeitfenleser 91 zugeführt, der nun einen neuen Informa- takten einen Aktivierungsimpuls führt. Die Zeichentionsblock vom Steuerstreifen abliest, auf Grund des- 40 eingabe erfolgt über die Leitung X'SIGN, das Sperrsen der vorbeschriebene Einstellvorgang für den gatter 570 und die Gatterschaltung 571, deren Aus-Tisch 58 und den Schlitten 55 wiederholt wird. gang an den Rückstelleingang des Flipflops 240 ge-

An Hand der F i g. 3 wird nun noch die digitale schaltet ist, während der Stelleingang des Flipflops Darstellung und Einspeicherung der korrigierten 240 am Ausgang des Gatters 572 liegt. Die Speicher-Soll-Stellungskennzahlen beschrieben. 45 einrichtung zur Aufnahme der Sollstellungszahlen Y'

Der Zeittaktgeber 107 enthält einen Oszillator 425, in ihrer korrigierten Form entspricht im wesentlichen der eine sich laufend wiederholende Impulsfolge an der Speichereinrichtung für die Zahlen Z'. Sie enthält einen zehnstufigen Ringzähler 426 abgibt. Die Im- ein entsprechendes Zeichenflipflop 241 mit vorgepulse, die an jedem der zehn Ausgänge 0 bis 9 des schalteten Gatterschaltungen 574 und 576, deren Zählers 426 nacheinander erscheinen, haben eine 50 Steuerung mit Hilfe des Zeitsignals TcS und des VorFrequenz von 1OkHz. Die Impulse am Ausgang »9« zeichensignals Y'SIGN erfolgt. Die Ausgänge 5^4 8 werden dem Eingang eines vierstufigen Ringzählers bis SEI der Additions-Subtraktions-EinrichtunglOS 427 zugeführt, so daß die vier Ausgangsklemmen Ta, (F i g. 1 a) sind zusammen mit dem Zeitsignal TcS an Tb, Tc und Td dieses Ringzählers vier Impulszüge Torschaltungen 577 geschaltet, die den Speichereinmit einer Frequenz von jeweils 250 Hertz liefern. 55 richtungen Y'A bis Y'E vorgeschaltet sind. Die Aus-Innerhalb jeder dieser vier Impulsfolgen soll eine gangsleitungen der Speicher 99 und 100 sind in kurze Schaltphase herausgegriffen werden. Dies wird Fig. 3 mit X'A 8 bis ΧΈ1 und mit Y'A 8 bis ΥΈ1 dadurch bewirkt, daß die an dem Ausgang »8« er- bezeichnet.

scheinenden Impulse des Zählers 426 einem Eingang Wie schon einleitend erwähnt, wird zur Ausschalder vier Gatterschaltungen 435, 436, 437 und 438 60 tung der Nachteile eines rein digital arbeitenden zugeführt werden. Die zweiten Eingänge dieser Gat- numerischen Steuerungssystems dieses nur so lange terschaltungen sind in entsprechender Weise mit den verwendet, als notwendig ist, um den Tisch 58 und Klemmen Ta, Tb, Tc und Td verbunden. Auf diese den Schlitten 55 in die Nähe der gewünschten Soll-Weise führen die Ausgangsklemmen TaS, TbS, TcS Stellungen zu bringen. Hat eine bestimmte Annähe- und TdS der vier Gatterschaltungen 435, 436, 437 65 rung an diese Soll-Stellungen stattgefunden, dann und 438 innerhalb der besagten Impulsfolgen jeweils wird das analog arbeitende Feineinstellsystem wirkeinen kurzen Schaltimpuls, sam, das das endgültige Instellungbringen des

Der Zeittaktgeber 107 steuert mehrere Baugruppen Tisches 58 und des Schlittens 55 sowie das Anhalten

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dieser Elemente in der gewünschten Sollstellung Stellungszahl, da nur diese letzten Stellen innerhalb des

durchführt. oben angegebenen Toleranzbereiches von 0,025 Zoll

Im Ausführungsbeispiel umfaßt das in F i g. 3 liegen. Diese letzten Stellen werden analog dargestellt, wiedergegebene analoge Feineinstellsystem eine In- und zwar gelangen diese letzten Stellen C, D und E duktosyn-Stellungsabfühl- und Rückkopplungsvor- 5 zunächst aus dem Speicher 99 bzw. dem Speicher 100 richtung, wie sie an sich bereits bekannt ist. Eine in einen Binär-Dezimal-Umsetzer 120 bzw. 130, um solche Induktosyn-Einrichtung ist sowohl dem Tisch diese letzten Stellen im Dezimalcode darzustellen. Die 58 wie auch dem Schlitten 55 zugeordnet und in Dezimalwerte der letzten Stellen gelangen dann in Fig. 1 mit 124-125 bzw. 134-135 bezeichnet. Selbst- einen Dezimal-Analog-Umformer 121 bzw. 131, der verständlich können auch andere analog arbeitende io eine Analogdarstellung in Form der erwähnten Sinus-Stellvorrichtungen verwendet werden, beispielsweise und Kosinusfunktionen zweier Wechselspannungen Drehfeldsysteme, die mit den Leitspindeln 66 und 85 liefert, die über Korrekturgeber 122 bzw. 132 den gekuppelt sind, da jede Verdrehung dieser Leitspin- Wicklungen 124 a bzw. 134 a der Gleitstücke 124 del einer bestimmten Verschiebung des Tisches 58 bzw. 134 zugeführt werden,
bzw. des Schlittens 55 entspricht. 15 Über die Leitung XPS bzw. YPS (Fig. 16) werden

Das im Ausführungsbeispiel verwendete analoge die Binär-Dezimal-Umsetzer 120 und 130 nur dann

Feineinstellsystem arbeitet mit dem jeweiligen Fehler- wirksam, wenn durch den Tisch 58 oder den Schlitten

wert analogen Wechselspannungen, die den beiden 55 die einleitend erwähnten Schaltpunkte erreicht

Wicklungen 124 a und 124 & am Tisch 58 zugeführt sind, d.h., wenn die Stellungsabweichung kleiner als

werden. Diese Wechselspannungen sind in ihren rela- 20 ± 0,025 Zoll ist.

tiven Amplituden so bemessen, daß sie die Sinus- und Wie F i g. 3 zeigt, hat der Binär-Dezimal-Umsetzer Kosinusfunktionen einer bestimmten Soll-Stellung 120 zwölf Eingangsklemmen, die mit X'C 8 bis X'E 1 darstellen, wobei die Vektorsumme ihrer Amplituden bezeichnet sind und zu entsprechenden Ausgangseine analoge Darstellung der gewünschten Soll-Stel- klemmen der Speichereinrichtung 99 (F i g. 2) für die lung des Tisches 58 bzw. des Schlittens 55 darstellt. 25 korrigierten Stellungszahlen X' führen. Der Umsetzer Für jedes beliebige gegebene Verhältnis von Vektor- 120 empfängt somit Eingangssignale, die in binärer amplituden der beiden Wechselspannungen wird ein Verschlüsselung die Werte der letzten drei Stellen bestimmtes Wechselfeld erzeugt, das in der Wicklung CDE einer korrigierten Steuerungszahl X' = ABCDE 125 a der Inductosyn-Skala 125 eine wechselnde darstellen, die im Speicher 99 entsprechend dem ein-Fehlerspannung erzeugt, die durch ihre Amplituden- 30 gestellten Informationsblock eines Lochstreifens und und Phasenlage die Relativstellung des Gleitstückes zusätzlich korrigiert durch eine entsprechende Ein-

124 und damit des Tisches 58 gegenüber der Skala stelleinrichtung gespeichert ist. Ein Ausgangssignal

125 anzeigt. Die in der Wicklung 125 a induzierte zur Kennzeichnung dieser Steuerungszahl erscheint Spannung ist damit eine Analogdarstellung des Stel- aber erst dann, wenn auf der Steuerleitung XPS ein lungsfehlers zwischen dem Tisch 58 und der von ihm 35 Signal auftritt. Diese Steuerleitung wird immer dann einzunehmenden Soll-Stellung X', wobei dieser Fehler mit einem entsprechenden Potential versehen, wenn durch das besondere Amplitudenverhältnis der Er- das digitale Steuerungssystem den Tisch 58 in eine regerspannung und die tatsächliche Stellung des vorher festgelegte Entfernung von der gewünschten Tisches 58 bzw. des Gleitstückes 124 gegenüber dem Soll-Stellung gebracht hat, wobei diese Entfernung Maßstab 125 ausgedrückt wird. 40 im Ausführungsbeispiel 0,018 Zoll beträgt und damit

Diejenigen Stellungen des Gleitstückes 124, bei dem zweiten Schaltpunkt entspricht, der im Speicher denen die Ausgangsspannung an der Wicklung 125 a 111 eingespeichert ist. Sobald diese Stellung erreicht der Skala 125 jeweils den Wert Null einnimmt, sind ist, erzeugt der Umsetzer 120 auf seinen Ausgangsais Nullstellen bezeichnet und liegen im angenomme- klemmen Signale, die in dezimaler Schreibweise die nen Ausführungsbeispiel um den Betrag von 0,050 45 Werte der drei untersten Stellen der korrigierten Zoll voneinander entfernt. Diese Nullstellen sind so- Steuerungszahl X^r zeigen und darstellen,
mit entlang der Skala 125 gemäß den Vektorampli- Wie F i g. 3 zeigt, besitzt der Umsetzer 120 drei tuden der Erregerspannungen verschoben, jedoch nur Sätze von je zehn Ausgangsklemmen, wobei jeder immer innerhalb eines kleinen Bereiches von bei- Satz einer der drei untersten Stellen CDE der korrispielsweise 0,050 Zoll. 50 gierten Steuerungszahl X' zugeordnet ist. Besitzen

Eine auf das Fehlersignal ansprechende Servo- beispielsweise diese letzten drei Stellen die Werte 3,4

steuerung treibt das bewegliche Element, also bei- und 5, so führen die dritte Ausgangsklemme der

spielsweise den Tisch 58, bis zur jeweils nächsten Stellengruppe C, die vierte Ausgangsklemme der

Nullstelle. Es ist somit erforderlich, bei der Anwen- Stellengruppe D und die fünfte Ausgangsklemme der

dung eines solchen analogen Feineinstellsystems mit 55 Stellengruppe E Signale.

Hilfe der digitalen Steuerung das zu bewegende EIe- Diese Dezimaldarstellung der Stellenwerte der drei ment, also den Tisch 58 oder den Schlitten 55, in niedersten Ordnung für die korrigierte Stellungseine solche Nähe von der tatsächlichen Soll-Stellung zahl X' wird zum Digital-Analog-Umsetzer 121 gezu bringen, daß die durch die Feineinstellung noch führt. Derartige Digital-Analog-Umsetzer sind an sich zu durchlaufende Verstellstrecke immer nur inner- 60 bekannt und brauchen daher an dieser Stelle im einhalb der durch den Abstand der Nullstellen vonein- zelnen nicht beschrieben zu werden. Es sei lediglich ander gegebenen Grenzen liegt. Dies bedeutet, daß darauf verwiesen, daß beispielsweise die USA.-Pasich im Ausführungsbeispiel der Verstellweg für die tentschrift 3 040 221 einen solchen Digital-Analog-Feineinstellung auf ±0,025Zoll von der jeweils ge- Umsetzer beschreibt, wie er in Fig. 3 eingesetzt wünschten Soll-Stellung beschränkt. 65 werden kann.

Es ist also zur Steuerung der Feineinstellung nicht Für das Verständnis der Erfindung genügt es,

notwendig, die gesamte Stellungszahl X' auszuwerten, darauf hinzuweisen, daß der Digital-Analog-Umsetzer

sondern lediglich die letzten Stellen C, D und E dieser 121 Wechselspannungen erzeugt, die in ihren Ampli-

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tuden gemäß der Sinus- und Kosinusfunktion eines schiedener Informationsblöcke auf dem Steuerstreifen resultierenden Amplitudenvektors eine Wechselspan- immer wieder einzelne Impulse oder durch Störeinnung nachbilden, so daß diese Wechselspannung dem flüsse hinzukommen, verlorengehen, und wenn sich zusammengefaßten Wert der drei niedrigsten Stellen die Zahl dieser Impulse, die verloren oder gewonnen der korrigierten Stellungszahl X' entspricht, die auf 5 werden, über 25 Impulse erstreckt, besteht die Mögden Eingangsklemmen des Wandlers 121 signalisiert lichkeit, daß das analoge Feinstellsystem wirksam werden. Die Sinus- und Kosinussignale werden vom gemacht wird, obgleich sich das jeweils zu bewegende Wandler 121 zu den Statorwicklungen 122 a, 122 b Maschinenelement um mehr als 0,025 Zoll von der des von Hand verstellbaren Differentialgebers 122 korrigierten Soll-Stellung entfernt befindet, da in geleitet, der ebenfalls an sich bereits bekannt ist. Er io dieser Spanne eine zweite Nullstelle erscheint, die der dient dazu, etwa gewünschte Korrekturen vornehmen tatsächlichen Stellung des beweglichen Elementes zu können, da sich die Rotorwicklungen 122 c und näher liegt als diejenige Nullstelle, die die eigentliche 122 d mit Hilfe eines Einstellknopfes gegenüber den korrigierte Soll-Stellung darstellt. Statorwicklungen 122 a und 122 & verstellen lassen, Die Erfindung sieht deshalb Mittel vor, die es verwobei der Grad der Verstellung sowohl einen Einfluß 15 hindern, daß sich während der einzelnen Einstellvorauf die Phase als auch auf die Amplitude des die gänge wegfallende oder hinzukommende Impulse im Wicklungen 124 α und 124 b des Schiebers 124 durch- Laufe der Zeit so addieren, daß auf diese Weise Fehlfließenden Wechselstromes ausübt. einstellungen möglich werden. Dies wird dadurch ver-Der Differentialgeber 122 dient somit als Einstell- hindert, daß die Speichereinrichtungen zur Aufnahme und Kalibriervorrichtung, deren Einstellung von je- 20 der tatsächlichen Stellungszahlen XP und YP (101 weils vorliegenden Bedingungen abhängig ist. und 102 in F i g. 1 a) nach jedem Steuervorgang auf Die Sinus- und Kosinussignale, die im Umsetzer die jeweils korrigierte Stellungszahl X' und Y' durch 121 erzeugt werden, gelangen auf die Spulen 124 a eine Voreinstellung korrigiert werden, so daß am und 124 b des Gleitstückes 124 der Induktosyn-Ein- Ende jedes Steuervorganges, der durch das Ablesen richtung. Dieses Gleitstück 124 ist am Tisch 58 25 eines Informationsblocks ausgelöst wurde, diese (Fig. 1 a) befestigt und wird somit mit diesem ver- Speicher die tatsächliche Stellung des beweglichen schoben, wenn dieser über die Leitspindel 68 in der Elementes in numerischer Form eingespeichert hal-Z-Richtung bewegt wird. Abhängig von den Erreger- ten.

spannungen, die dem Gleitstück 124 bzw. den dort Im Ausführungsbeispiel sind die Klemmen X'M angebrachten Wicklungen zugeführt werden und die 30 und X'A 8 bis X'E 1 in F i g. 2 mit dem Speicher 101 die Lage der Nullstellen entlang der .X-Achse be- verbunden. Wenn somit auf der Klemme XPC stimmen sowie in Abhängigkeit von der Stellung (Fig. Ib) der Verlangsamungsschaltung für die der Skala 125 im Verhältnis zum jeweils nächsten X-Richtung ein Signal erscheint, das die Beendigung Nullpunkt der Spannungskurve wird in dem Leiter eines bestimmten Einstellvorganges anzeigt, so wird 125 a der Skala 125 ein analoges Fehlersignal indu- 35 dieses Signal sowohl den Klemmen XPC jeder Zählziert. Dieses Fehlersignal besteht aus einer Wechsel- stufe des Speichers 101 als auch der Klemme XPC spannung, deren Amplitude dem Sinus der Entfer- der Zählersteuerung (Fig. la) zugeführt. Dadurch nüng entspricht, um die das Gleitstück 124 von der wird die bisherige Einstellung der Speicherglieder nächsten Nullstelle verschoben ist und die sich außer- des Speichers 101 gelöscht und diejenige numerische dem in Phase mit dem Richtungssinn der Verschie- 40 Information eingegeben, die an den Klemmen X'A 8 bung, bezogen auf die jeweils nächste Nullstelle, be- bis X'El erscheint und die tatsächliche Stellung des findet. Dadurch wird ein gepoltes Analog-Fehler- beweglichen Elementes, also des Tisches 58, darstellt. Signal, das im allgemeinen proportional zu dem je- Außerdem wird auch das Vorzeichen dieser Stellungsweiligen Stellungsfehler ist und in seiner Polarität mit zahl entsprechend korrigiert, da auch die Klemme der Richtung des Stellungsfehlers übereinstimmt, in 45 X'M abgeführt wird.

dem Leiter der Skala 125 induziert und dem Eingang Wenn man annimmt, daß die Stellungszahl X', die des Feinanalog-Detektors 136 zugeführt. Das Ver- dem Lochstreifen entnommen wurde + 1,2345 Zoll hältnis zwischen der Größe und der Polarität des beträgt und daß während der nachfolgenden Verstel-Fehlersignals und der tatsächlichen Fehlerentfernung lung des Tisches 58 infolge eines fehlerhaften Arbeimit der Richtung gilt jedoch nur innerhalb eines 50 tens des Pulsgenerators PGX acht Impulse verlorenengen Bereiches, beispielsweise im Bereich von gehen, so wird der Tisch 58 trotz des Verlustes von + 0,0250ZoIl auf jeder Seite der jeweils nächsten acht Impulsen trotzdem in die Stellung +1,2345 Zoll Nullstelle, d. h. immer dann, sobald der zweite Schalt- in der Z-Richtung verstellt, jedoch enthält dann der punkt erreicht ist, da dann die Entfernung des Tisches Zähler oder Speicher 101 lediglich die Stellungszahl oder des Schlittens von der jeweiligen Soll-Stellung, 55 XP 1,226 eingespeichert, da eben acht Impulse verdargestellt durch die korrigierte Stellungszahl X' bzw. lorengingen. Durch die vorstehend beschriebene An- Y', nur noch 0,018 Zoll beträgt. ' Ordnung wird aber nun der Speicher 101 dahin-Der Analogfehlerdetektor 136 liefert Steuersignale gehend korrigiert, daß er in die Speicherstellung an die Verlangsamungsschaltung 134 und an die + 1,2345 gebracht wird, und zwar auf Grund des Richtungs- und Anhaltesteuerung 138, so daß der 60 Quittierungssignals auf der Klemme XPC, das die Motor 68 weiterhin angetrieben wird und den Tisch Übertragung der Stellungszahl X' in den Speicher 101 58 mit einer sehr niedrigen Geschwindigkeit verstellt, bewirkt, so daß dieser die tatsächliche Stellung des bis der Fehler auf den Wert Null verringert ist und beweglichen Tisches 58 beinhaltet, der Tisch genau in der eingestellten Soll-Stellung an- Die Klemmen Y'M und Y'A 1 bis Y'E8 sind in gehalten werden kann. 65 derselben Weise mit der Speichereinrichtung 102 für Wie einleitend bereits ausgeführt wurde, ist es nun die Stellungszahlen YP der Y-Richtung verbunden, aber möglich, daß während der einzelnen Einstel- Beim Erscheinen eines Signals an der Klemme YPC lungsperioden, d. h. während der Auswertung ver- der Verlangsamungsschaltung für die Y-Richtung am

Ende eines Einstellvorganges in der Y-Richtung wird somit auch hier eine Korrektur des Speicherinhalts vorgenommen, und falls durch Verlust von Rückkopplungsimpulsen oder durch zusätzliche Störimpulse die tatsächliche Stellungszahl YP im Speicher 102 mit der korrigierten Stellungszahl Y' nicht über-

einstimmt, wird die Übereinstimmung bewirkt. Da im übrigen die Beeinflussung und Korrektur der Stellung des Speichers 102 mit derjenigen des Speichers 101 übereinstimmt, dürfte ein weiteres Eingehen auf die Korrektur dieser Speicherstellung nicht erforderlich sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Schaltorgane (114, 115) beim Ausgleich der rest- Patentansprüche: liehen Stellungsabweichung den Inhalt des die Soll-Stellungskennzahlen nacheinander aus dem

1. Anordnung zur Steuerung der Verstellung Aufzeichnungsträger (91) übernehmenden Speieines Elementes längs einer Verstellachse aus 5 chers (99, 100) in die den einzelnen Zählstufen einer IST-Stellung in eine Soll-Stellung, insbe- des zur Bereitstellung der IST-Stellungskennzahsondere zur Verstellung des Werkstück- oder len dienenden Zählwerks (101,102) eingeben.
Werkzeugträgers einer Werkzeugmaschine in

einer vorgegebenen Richtung durch Vergleich

einer die jeweilige IST-Stellung darstellenden, io '■—

durch Summieren und/oder Subtrahieren von Impulsen eines mit dem verstellbaren Element gekuppelten Impulsgebers gebildeten IST-Stellungs- " Gegenstand der Erfindung ist eine Anordnung zur kennzahl mit einer einem Aufzeichnungsträger Steuerung der Verstellung eines Elementes längs einer entnommenen, die gewünschte Soll-Stellung dar- 15 Verstellachse aus einer IST-Stellung in eine Sollstellenden Soll-Stellungskennzahl und mit einer Stellung, insbesondere zur Verstellung des Werkdie Größe der jeweiligen Stellungsabweichung in stück- oder Werkzeugträgers einer Werkzeugmaschine der Weise überwachenden Steuereinrichtung, daß in einer vorgegebenen Richtung durch Vergleich beim Erreichen einer einstellbaren, maximalen einer die jeweilige IST-Stellung darstellenden, durch Stellungsabweichung an Stelle einer Digitalsteue- 20 Summieren und/oder Subtrahieren von Impulsen rung für das verstellbare Element eine Analog- eines mit dem' verstellbaren Element gekuppelten steuerung tritt, durch die die auf Grund der ein- Impulsgebers gebildeten IST-Stellungskennzahl mit gestellten maximalen Stellungsabweichung jeweils einer einem Aufzeichnungsträger entnommenen, die zwischen zwei benachbarten Nullstellen einer gewünschte Soll-Stellung darstellenden Soll-Stellungsanalogen Fehlerwechselspannung liegende rest- 25 kennzahl.

liehe Stellungsabweichung ausgeglichen wird, da- Da die Genauigkeit einer solchen Steuerung von

durch gekennzeichnet, daß die an sich der Stellenzahl der betreffenden Steuerungszahlen bekannte Korrektur von Fehlimpulsen dadurch. abhängt, und eine genaue Einstellung des bewegbaren vorgenommen wird, daß nach jedem Ausgleich Elementes in die jeweils zu erreichende Soll-Stellung der restlichen Stellungsabweichung der Speicher- 30 vierstellige Steuerungszahlen voraussetzt, und damit inhalt des zur Bereitstellung der IST-Stellungs- der Verstellantrieb schon bei kleinsten Stellungsänkennzahl dienenden, von dem mit dem verstell- derungen des bewegbaren Elementes Impulse zur baren Element gekuppelten Impulsgeber (PGX, Darstellung der jeweiligen Soll-Stellung abgeben PGY) je nach der Verstellrichtung vor- oder zu- muß, ist es bereits bekannt, bei derartigen Anordrückschaltbaren Zählwerkes (101, 102) ent- 35 nungen beim Erreichen einer einstellbaren maxisprechend dem für den vorangegangenen Ver- malen Stellungsabweichung an Stelle einer Digitalstellvorgang ausgewerteten Inhalt eines die Soll- steuerung für das verstellbare Element eine Analog-Stellungskennzahlen nacheinander aus dem Auf- steuerung wirksam werden zu lassen, durch die die zeichnungsträger (91) übernehmenden Speichers auf Grund der eingestellten maximalen Stellungs-(99,100) berichtigt wird. 40 abweichung jeweils zwischen zwei benachbarten

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- Nullstellen einer analogen . Fehlerwechselspannung kennzeichnet, daß die bei Verwendung von /i-stel- liegende restliche Stellungsabweichung ausgeglichen !igen Dezimalzahlen als Soll-Stellungskennzahlen wird. Bei derartigen Anordnungen werden somit die durch einen mit dem Stellantrieb gekuppelten Vorteile der Digitalsteuerung mit den Vorteilen der Impulsgeber (PGX, PGY) bei einer Verstellung 45 Analogsteuerung kombiniert, da die Digitalsteuerung des verstellbaren Elementes in jeder Richtung für die Grobeinstellung und die Analogsteuerung für abgegebenen Impulse, der bei Verwendung von die Feineinstellung angewendet werden.

(«—l)-stelligenDezimalzahlen für die Darstellung Durch Störeinflüsse können nun aber während der

der IST-Stellung des bewegbaren Elementes vor- einzelnen Einstellvorgänge von dem jeweils tätigen handenen letzten Zählstufe des die betreffenden 50 Impulsgeber gebildete Impulse unterdrückt werden, Stellungszahl bildenden Zählers zugeführt wer- oder aber weitere Impulse hinzukommen, so daß die den. . durch diesen Impulsgeber gebildete IST-Stellungs-

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- kennzahl nicht mehr die tatsächliche IST-Stellung kennzeichnet, daß die stellengerechte, binär co- des verstellbaren Elementes kennzeichnet. Dies ist dierte Darstellung der der jeweiligen Soll-Stellung 55 so lange unschädlich, als durch eine solche IST-Steldes bewegbaren Elementes zugeordneten n-stelli- lungskennzahl nicht eine Stellung des verstellbaren gen Dezimalzahl in eine dezimal codierte Dar- Elementes vorgetäuscht wird, die außerhalb zweier stellung der betreffenden Zahl umgesetzt wird und benachbarter Nullstellen der analogen Fehlerwechaus den zusammengefaßten Werten der (« —2)-ten, selspannung liegt, da in diesem Fall die Analoga—l )-ten und /i-ten Stellen mittels eines Dezimal- 60 steuerung, die unabhängig von der IST-Stellungs-Analog-Wandlers ein die genaue Soll-Stellung kennzahl arbeitet, den erforderlichen Ausgleich vorkennzeichnendes Analogsignal abgeleitet wird. nimmt. Ist aber die IST-Stellungskennzahl so ver-

4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch fälscht, daß dadurch eine Stellung des verstellbaren gekennzeichnet, daß das zur Bereitstellung der Elementes vorgetäuscht wird, die außerhalb der bei-IST-Stellungskennzahl dienende vor- und zurück- 65 den Nullstellen der Fehlerwechselspannung liegt, zwischaltbare Zählwerk (101, 102) als ein dekaden- sehen denen sich das verstellbare Element tatsächlich weise, binär codierender Dekadenzähler ausgebil- befindet, so wird dadurch eine Falscheinstellung ausdet ist und der Analogsteuerung zugeordnete gelöst.