DE1563746B2

DE1563746B2 - Anordnung zur numerischen steuerung von maschinen

Info

Publication number: DE1563746B2
Application number: DE19661563746
Authority: DE
Inventors: Per Harald Jönköping Holmgren (Schweden)
Original assignee: Saab AB
Current assignee: Saab AB
Priority date: 1965-09-06
Filing date: 1966-09-06
Publication date: 1971-09-30
Also published as: SE306777B; NL6612518A; GB1163101A; DE1563746A1

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung F i g. 2 Teile des in F i g. 1 gezeigten Steuerungs-

zur numerischen Steuerung von Maschinen mit einem systems mit der erfindungsgemäßen Anordnung,

Motor, der ein Maschinenteil entsprechend einem F i g. 3 Teile der in F i g. 2 dargestellten Anord-

Programm bewegt, einem Istwertgeber, welcher den nung,

zurückgelegten Weg des Maschinenteils durch Im- 5 F i g. 4 eine andere Ausführungsform der erfin-

pulse darstellt, die gezählt und mit dem program- dungsgemäßen Anordnung,

mierten Sollwert in einem Zähler verglichen werden, Fig. 5 und 6 graphische Darstellungen, aus denen

der bei Erreichen des Sollwertes den Motor stillsetzt, sich die Arbeitsweise ergibt, wobei F i g. 5 der An-

wobei die den Überfahrstrecken entsprechenden Über- Ordnung nach Fig. 2 oder 3 entspricht, während

Steuerungsimpulse ein Signal auslösen, das ein Über- io F i g. 6 der Anordnung nach F i g. 4 entspricht,

schreiten einer vorbestimmten Impulszahl anzeigt. Das in der Einleitung aufgeführte bekannte Steue-

Bei diesen bekannten Steuerungssystemen tastet rungssystem, von dem die Erfindung ausgeht, zeigt ein Ableser die auf einem Informationsträger, bei- die Fig. 1. Hierin bedeutet 1 ein Ableser, 2 ein spielsweise auf einem vorher ausgearbeiteten Loch- Informationsträger, 3 eine Zähleinheit, 4 ein Verband, einkodierte Symbole ab und gibt sie als Steuer- 15 stärker, 5 ein Antriebsmotor, 6 ein beweglicher Werksignale auf eine Zähleinheit ab. Von dieser Zählein- zeugteil, 7 eine Meßeinheit.

heit werden die Signale auf einen mit einem An- Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung nach triebsmotor verbundenen Verstärker übertragen und F i g. 2 ist in der Rückführungsleitung zwischen der dienen zur regelbaren Einstellung der Lage eines Meßeinheit 7 und der Zähleinheit 3 ein Korrektor 8 beweglichen Maschinenteils, beispielsweise eines 20 zwischengeschaltet, um solche Impulse zu registriebeweglichen Werkzeugteiles (Werkstückaufspann- ren, welche von der Meßeinheit 7 trotz des Ruhetisches), einer Werkzeugmaschine. befehls für den Werkzeugteil 6 geliefert werden, und

Durch das Antriebssystem wird der Werkzeugteil um eine Kompensation hierfür während des Ablaufs vor- und rückwärts gesteuert, wobei er zur Anzeige des Programms zu schaffen. Solche sogenannten seiner Bewegung mit einer Meßeinheit verbunden ist, 25 Über Steuerungsimpulse können entweder durch die gleichzeitig mit der Bewegung des Werkzeugteiles Schwingungen in der Maschine hervorgerufen wer-Impulse erzeugt, deren Periode einer bestimmten den, die z. B. durch eine benachbarte Bearbeitungskleinen zurückgelegten Strecke entspricht. maschine mit einer anderen Richtung verursacht

Die Impulse werden zur Zähleinheit zurückgeführt, werden, oder auch dadurch, daß der Werkzeugteil durch welche die Zahl der von der Meßeinheit emp- 30 nicht ausreichend rasch bei einem Haltebefehl zum fangenen Impulse mit der Zahl der Impulse ver- Stillstand kommen kann. Wenn die Ubersteuerungsglichen wird, die in der Zähleinheit auf Grund der impulse nicht berücksichtigt werden, können sie zu vom Ableser empfangenen Impulse gespeichert sind. angehäuften Fehlern in der Stellung des Werkzeug-Wenn die Zahl der gezählten Impulse anzeigt, daß teils 6 führen.

die Bewegung vollständig ist, wird der Werkzeugteil 35 Die Wirkung des Korrektors 8 auf die Rückfühzum Anhalten gebracht. Vorher war der Antriebs- rung von Impulsen ergibt sich aus folgendem Beimotor auf eine niedrigere Geschwindigkeit, die söge- spiel, bei welchem angenommen wird, daß der Werknannte Kriechgeschwindigkeit, neu eingestellt wor- zeugteil 6 trotz des Befehls zum Stillstand sich in der den, um die richtige Lage des Werkzeugteils zu er- »negativen« Richtung um einen geringen Betrag von möglichen. 40 zwei Impulsen bewegt hat und das Werkzeug dann

Nachteilig ist bei derartigen numerisch gesteuerten den Befehl erhält, sich entsprechend dem Programm

Maschinen, daß die Kriech- und Bremsstrecke (die in der »positiven« Richtung zu bewegen. Zu Beginn

Strecke also, bei der Werkzeugteil mit niedrigerer der neuen Bewegung blockiert der Korrektor die

Geschwindigkeit infolge der herabgesetzten Drehzahl positiven Impulse aus der Meßeinheit, so daß in der

des Antriebsmotors läuft) verhältnismäßig lang ist, 45 Zähleinheit keine Zählung erfolgt. Erst nachdem im

wodurch die Wirkungsweise der Maschine ungünstig Korrektor Gleichgewicht hergestellt worden ist, d. h.

beeinflußt wird. vom Eintreffen des dritten »positiven« Impulses an,

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen findet eine Rückfrage vom Korrektor zur Zähleinheit

Nachteil abzustellen und ein Steuerungssystem vor- statt.

zuschlagen, mit dem je nach der gewünschten Genau- 50 Im entgegengesetzten Fall, d. h., wenn der Korrek-

igkeit die Betriebsgeschwindigkeit des Maschinenteils tor registriert hat, daß der Werkzeugteil sich um eine

gesteuert wird, bevor die für ihn programmierte kleine, nicht gewünschte Strecke in der gleichen Ko-

Haltestellung erreicht wird. ordinatenrichtung wie diejenige, in welcher er bei der

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Schalter zur nachfolgenden Stellungsänderung bewegt wird, gibt wahlweisen Einstellung der zulässigen Übersteue- 55 der Korrektor, wenn der Werkzeugteil in Gang gerungszahl vorgesehen, der mit einem Wähler ge- setzt wird, einen Impuls an die Zähleinheit zur kuppelt ist, welcher die Geschwindigkeit des Ma- »Doppelzählung« für jeden von der Meßeinheit empschinenteils bei Erreichen des Sollwertes so beein- fangenen Impuls ab, so daß die Zähleinheit um zwei flußt, daß einer größeren Übersteuerungszahl eine Schritte zurückgestellt wird. Nachdem Ubereinstimhöhere Geschwindigkeit entspricht und einer klei- 60 mung im Korrektor zwischen den von der Meßeinneren Übersteuerungszahl eine kleinere Geschwindig- heit kommenden Impulsen und den vorangehenden keit. Übersteuerungsimpulsen, die im Korrektor registriert

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand beispiels- worden sind, hergestellt worden ist, nimmt die Rückweiser Ausführungsformen in Verbindung mit den führung von Impulsen ihren normalen Fortgang. Zeichnungen näher beschrieben, und zwar zeigt 65. Der Korrektor 8 ist mit einer Alarmschaltung 9

F i g. 1 ein Schema zur Erläuterung des Prinzips versehen, welche für jeden der Zählschritte in der

für ein numerisches Steuerungssystem an sich be- Schrittzählereinrichtung des Korrektors eine Signal-

kannter Art, leitung hat, an welche eine Spannung gelegt wird,

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wenn der Schrittzähler die entsprechende Einstellung Programm abgeschlossen ist, worauf die Regelspanerreicht hat. Die Leiter 10 sind mit jedem einer nung aus dem Verstärker 4 Null ist und eine am Anzahl von Kontakten durch einen von Hand be- Motor 5 vorgesehene nicht dargestellte Bremse den dienbaren Schalter 11 verbunden, dessen gemein- Werkzeugteil 6 zum Stillstand bringt. Infolge der samer Pol mit einer Alarmvorrichtung 12 verbunden 5 gewöhnlich bestehenden Massenträgheit findet die ist. Wenn der Korrektor 8 eine Reihe von Über- Verzögerung nicht sofort statt, sondern es wird eine Steuerungsimpulsen empfängt, werden in den ver- gewisse kleine Strecke durch den Werkzeugteil schiedenen Leitern 10 Signale abgegeben. Beim Zu- zurückgelegt, nachdem der Schalter 17 auf »Halt« sammenfallen zwischen der Einstellung des Schritt- umgeschaltet worden ist. Dieses Überfahren ist gezählers und der des Schalters 11 wird ein Signal an io wohnlich direkt proportional der Kriechvorschubdie Alarmvorrichtung 12 gegeben, welches anzeigt, geschwindigkeit, welche bei der Betätigung der daß ein unzulässiger Fehler in der Einstellung des Bremse besteht.

Werkzeugteils 6 stattgefunden hat. Da die Zahl der Die Wirkung des Steuerungssystems nach F i g. 2 Übersteuerungsimpulse ein Maß für den Genauig- während des letzten Teils der Bewegung des Werkkeitsgrad ist, mit welchem die Maschine arbeitet, ist 15 zeugteils ist durch das Diagramm in Fig. 5 dargees mit Hilfe des Schalters 11 und der Alarmvorrich- stellt, welches die Bewegung s des Werkzeugteils in tung 12 möglich, in einfacher Weise zu überwachen, Abhängigkeit von seiner Geschwindigkeit ν zeigt. Es daß die vorgeschriebenen Toleranzen eingehalten ist angenommen, daß sich der Werkzeugteil zuerst werden. Die Alarmvorrichtung 12 kann optische mit dem Arbeitsvorschub bewegt (linker Teil des oder akustische Signale abgeben. Sie kann jedoch 20 Diagramms), während, wenn der Werkzeugteil die auch so geschaltet sein, daß der Betrieb der Maschine Stellung s_k erreicht hat, eine neue Vorschubeinstellung durch den Alarm selbsttätig unterbrochen wird. im Steuerungssystem herbeigeführt wird, so daß der Bei der Ausführungsform nach F i g. 2 handelt es übrige Teil der Strecke mit dem Kriechvorschub sich bei dem Motor 5 um einen drehzahlgeregelten zurückgelegt wird. Wenn die gesamte befehlsmäßige Elektromotor, dessen Regeleinrichtung mit einer 25 Strecke zurückgelegt worden ist, d. h., wenn die Stel-Bezugsspannung arbeitet, die zur Drehzahl des Mo- lung s₀ eingenommen worden ist, wird der Werkzeugtors proportional ist. Die Bezugsspannung wird von teil zum Halten gebracht, jedoch bewegt sich infolge einem Spannungsteiler 13 empfangen, an welchen der Massenträgheit der beweglichen Teile der Maeine konstante Spannung gelegt ist und welcher schine der Werkzeugteil um eine kleine Strecke einen Teil einer Anzahl von Schaltungseinstellungen 30 weiter, die in der Zeichnung mit As bezeichnet ist. innerhalb eines oberen Bereiches der Motordrehzahl Diese Strecke wird mit Hilfe von Impulsen gemessen umfassen kann, die für den normalen Arbeitsvor- und wenn die Uberfahrstrecke A s unzulässig groß ist, schub vorgesehen ist. Hierbei geschieht die Ein- wird die Alarmvorrichtung 12 in Tätigkeit gesetzt, stellung durch einen Schalter 14, wobei ein Teil einer wie vorangehend beschrieben. Das Diagramm zeigt Anzahl von Einstellungen eine niedrigere Bezugs- 35 drei verschiedene Kriechvorschubgeschwindigkeiten spannung entsprechend verschiedenen Kriechvor- und die zugeordneten Endstellungen für den Werkschubgeschwindigkeiten ergeben. Die letzteren Stel- zeugteil, wenn dessen Geschwindigkeit Null ist.
lungen werden mit Hilfe eines Wählers 15 erzielt, der Hierdurch ist es möglich, eine niedrigere, den mit dem Schalter 11 zur Betätigung mit diesem Wirkungsgrad der Maschine herabsetzende Kriechmechanisch verbunden ist. Die Stellungen des Wäh- 40 geschwindigkeit vorzusehen; Diese Kriechgeschwinlers 15 sind den Stellungen des Schalters 11 gesondert digkeit entspricht einer Überfahrstrecke, die kleiner so zugeordnet, daß die aus dem Wähler erhaltene oder gleich der Auflösung des Systems ist, d. h. der Bezugsspannung der Zahl der zulässigen Übersteue- kleinen Strecke für einen Impuls. Bei einer solchen rungsimpulse entspricht. Die Charakteristik des Wäh- Wahl wird ein Alarmsignal erst abgegeben, wenn sich lers 15 soll ferner derart sein, daß die Bezugsspan- 45 die wirkliche Anhaltestellung weiter weg von der nung, d. h. die Motordrehzahl, in dem gleichen Grade idealen Haltestellung (Befehlshaltestellung) als um zunimmt, in welchem die Einstellung des Schalters 11 eine einzige solche kleine Strecke befindet. Eine auf eine höhere Zahl von Übersteuerungsimpulsen, höhere Kriechgeschwindigkeit, durch welche die Bed. h. auf einem breiteren Toleranzbereich, eingestellt arbeitungszeit verkürzt wird, kann in entsprechender wird. Die Pole des Schalters 14 und des Wählers 15 50 Weise gewählt werden, wenn die Anforderung an die sind je mit einem von zwei Kontakten eines Schalters Genauigkeit der Stellung des Werkzeuges nicht gleich 16 verbunden, der seinerseits über einen weiteren hoch ist, also mehr Übersteuerungsimpulse zulässig Schalter 17 mit dem Eingang des Verstärkers 4 ver- sind, bevor Alarm gegeben wird. Durch die Verbinbunden ist. Der Schalter 16 wird selbsttätig mittels dung des Schalters 11 mit dem Wähler 15 ist es daher der Zähleinheit 3 in der Weise umgeschaltet, daß 55 möglich, die Arbeitsweise der Maschine in regelbarer nach Durchlauf einer durch das Programm bestimm- Weise dem gewünschten Genauigkeitsgrad anzupassen ten Strecke von dem Weg, den der Werkzeugteil 6 zu und dadurch eine Zeiteinsparung zu erzielen,
durchlaufen hat, der Schalter aus seiner in der Zeich- Die in F i g. 3 dargestellte Abänderungsform nung dargestellten, dem Arbeitsvorschub entsprechen- weicht von der vorangehenden beschriebenen insofern den normalen Stellung in seine entgegengesetzte 60 ab, als die Vorschubgeschwindigkeit durch ein Ge-Stellung gebracht wird; hierbei wird die Spannung triebe 18 geregelt wird, während der Motor 5 mit vom Wähler 15 auf den Regelkreis des Motors 5 einer konstanten Drehzahl umläuft. Das Getriebe umgeschaltet, und der Werkzeugteil 6 wird nun auf weist eine Anzahl verschiedener Schaltstellungen auf, die im Wähler eingestellte Kriechvorschubgeschwin- die beispielsweise mit Hilfe von magnetischen Kuppdigkeit umgeschaltet. 65 lungen 19 geschaltet werden können, die ihrerseits Der Schalter 17 wird durch eine Zähleinheit 3 für durch einen Schalter 20 für den Arbeitsvorschub bzw. den Haltebefehl umgeschaltet, wenn die Einstellung durch einen Wähler 21 für den Kriechvorschub der Stellung des Werkzeugteiles entsprechend dem betätigt werden. Für das Herbeiführen einer selbst-

tätigen Umschaltung von dem Arbeitsvorschub zum Kriechvorschub auch bei dieser Ausführungsform ist ein weiterer Schalter 22 vorgesehen, welcher von der Zähleinheit 3 in der vorangehend beschriebenen Weise gesteuert wird. Welche Kriechvorschubgeschwindigkeit bei der Bewegung des Werkzeugteils 6 zur Haltestellung anzuwenden ist, hängt, wie erwähnt, von der Einstellung des nicht gezeigten Schalters 11 ab, zu welchem eine mechanische Verbindung vom Wähler 21 vorgesehen ist, wie durch die Linie 23 angegeben. Der selbsttätige Einfluß der Zähleinheit 3 auf den Schalter 22 ist durch eine Linie 24 angegeben. Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steuerungssystems ist in Fig. 4 gezeigt. Statt der Abgabe des Kriechvorschubsignals in einer Stellung s_k, welche mit Bezug auf die Haltestellung s₀ fest liegt, wie bei der Ausführungsform nach Fig. 3, wird in diesem Falle eine konstante Kriechvorschubgeschwindigkeit verwendet, während die Stellung s_k in diesem Falle veränderlich gemacht ist. Für diesen Zweck ist die Zähleinheit 3 mit Signalen versehen, welche der Reihe nach erregt werden, wenn sich das »Abwärtszählen« der befehlsmäßigen Bewegung des Werkzeugteils dem Ende annähert. Die Ausgänge sind mit einem Wähler 26 verbunden, der synchron mit dem Schalter 11 eingestellt werden kann. Dieser ist, wie vorangehend beschrieben, mit der Alarmvorrichtung 12 verbunden. Der Wähler 26 ist mit einem Schalter 27 verbunden, dessen Kontakte an zwei verschiedene Bezugsspannungen angelegt sind, die dem Arbeitsvorschub bzw. dem Kriechvorschub entsprechen. Auf diese Weise findet eine selbsttätige Umschaltung auf dem Kriechvorschub statt, wenn die Zähleinheit 3 ein Signal an einen der Ausgänge 25 abgibt. Wie aus dem Diagramm der Fig. 6 ersichtlich ist, welches die Arbeitsweise der Ausführungsform nach F i g. 4 darstellt, sind die Kriechgeschwindikik b

digkeitsstrecken s_k-s₀ bzw.

von solch kurzer

Länge gewählt, daß in der idealen Haltestellung S₀ ein Unterschied in der dann bestehenden Vorschubgeschwindigkeit in einem solch frühen Zeitpunkt nach der Umschaltung auf den Kriechvorschub entsteht, daß die Geschwindigkeit des Werkzeugteils keine Zeit hat, sich zu stabilisieren, bevor der Anhaltebefehl ίο durch den Schalter 17 gegeben wird. Die Überfahrstrecke Δ s ist daher entsprechend der Einstellung der aus dem Schalter 11 und dem Wähler 26 kombinierten Schaltvorrichtung veränderlich.

Claims

Patentanspruch:

Anordnung zur numerischen Steuerung von Maschinen mit einem Motor, der ein Maschinenteil entsprechend einem Programm bewegt, einem Istwertgeber, welcher den zurückgelegten Weg des Maschinenteils durch Impulse darstellt, die gezählt und mit dem programmierten Sollwert in einem Zähler verglichen werden, der bei Erreichen des Sollwertes den Motor stillsetzt, wobei die den Überfahrstrecken entsprechenden Übersteuerungsimpulse ein Signal auslösen, das ein Überschreiten einer vorbestimmten Impulszahl anzeigt, gekennzeichnet durch einen Schalter (11) zur wahlweisen Einstellung der zulässigen Übersteuerungsimpulszahl, der mit einem Wähler (15, 21, 26) gekuppelt ist, welcher die Geschwindigkeit (v) des Maschinenteils (6) bei Erreichen des Sollwertes (s₀) so beeinflußt, daß einer größeren Übersteuerungsimpulszahl eine höhere Geschwindigkeit entspricht und einer kleineren Übersteuerungsimpulszahl eine kleinere Geschwindigkeit.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen