DE1815500B3 - - Google Patents

Description

aiiiuehaute Zählwerke (deutsche Auslegesehrift 1 KIl 581).

Es ist ferner eine digitale Stellungsregeleinrichtung für Maschinen, insbesondere zum Positionieren von Werkzeugmaschinen, bekannt, bei der die von einer Programmiereinrichtung in einem Sollwert-Zählwerk eingespeicherte neue Position und die mit Hilfe eines von der Maschinenbewegung angetriebenen Impulsgohers in einem Istwertzählwerk eingespeicherte tatsächliche Position in einem Differenzzahlwerk verblichen werden. Stimmen die Werte nicht überein, vsird ein entsprechendes Signal gegeben. Der neue Sollwert wird von dem Sollwertzählwerk auf das Differenzzählwerk mit einem Oszillator, der beide Zählwerke fortgeschaltet, übertragen, wobei eine dekadenweise arbeitende Stufenschaltvorrichtung benutzt wird. Bei dieser Vorrichtung wird als Sollwertzählwerk ein Eindekaden-Zählwerk verwendet, wobei jeder Dekadenwert einzeln auf das ilollwertzählwerk und anschließend mit Hilfe der Oszillatorfrequenz auf das Differenzzählwerk unmittelbar übertragen wird. Die Stufenschalteinrichtung für die nächste Dekade wird von einem dem Sollwertzählwerk zugeordneten Nullsignalanzeiger aus weitergeschaltet (deutsche Auslegeschrift 1 147 665).

Schließlich ist es bekannt, numerisch gesteuerte Werkzeugmaschinen durch entsprechende Einstellung von Stufenschaltern dem Werkzeugdurch-nesser entsprechend zu korrigieren (BBC-Nachrichten vom Oktober 1961, S. 629).

Der Zweck der Steuereinrichtung ist, die Abweichungen von der gewünschten Position zu erfassen und die für die nächste Position eingegebenen Werte um diese Abweichung zu korrigieren. Ein weiterer Zweck der Erfindung ist, Abweichungen der Maße eines Werkzeugs von einem Sollwert, solche Abweichung tritt bei Fräsern z. B. beim Scharfschleifen auf, zu erfassen und die eingegebenen Werte danach zu korrigieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und billige Einrichtung für den genannten Zweck zu erstellen. Insbesondere soll der Aufwand tür die Zählwerke vermindert werden.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Differenz zwischen den Maßen, z. B. zwischen Sollwert und Istwert der Position oder ursprünglichem oder neuem Maß des Werkzeugs, auf einen Korrekturzähler übertragen und gespeichert wird und daß von dem Taktgeber aus die Korrektur über eine Auswertlogik erfolgt.

Zur weiteren Durchführung der Erfindung wird zweckmäßig so vorgegangen, daß vom Taktgeber über die Auswertlogik der Zweirichtungszähler mit dem eingegebenen Zahlenwert des neuen Positionierschritts und der Korrekturzähler mit der gespeicherten Differenz des vorigen Positionierschrittes vorzeichenrichtig abgezählt wird, bis der Korrekturzähler den Wert 0 und der Zweirichtungszähler den zum Ansteuern der neuen Position korrigierten Wert aufweisen.

Die Erfindung kann vorteilhafterweise dahingehend weiter ^.!gestaltet werden, daß die Differenz zwischen Sollwert und Istwert der Position vom Hauptzähler über eine Torschaltung auf den Korrekturzähler übertragen wird. Während sich dieser Gedanke auf die Korrektur der Positionsabweichung bezieht, kann diese Ausgestaltung auf die Korrektur der Werkzeugabmessung so abgewandelt werden, daß die Dilferenz der Werkzeuge von einem Dekadenschalter aus über eine Torschaltung dem Korrekturzähler zugeführt wird.

Weiterhin kann eine solche Ausgestaltung tier Erfindung günstig sein, durch eine Auswert'.igik, über die "über ein ODER-Glied wahlweise von einem Drehgeber Impulse auf den Zweirichtungszähler und von dem Taktgeber Impulse auf den Korrekturzähler und gleichzeitig auf den Zweirichtungszähler gegeben werden können, wobei der O-Zustand des korrekturzählers eine Torschaltung beeinflußt, die die vom Taktgeber kommenden Impulse sperrt. Dabei wird vorteilhafterweise so vorgegangen, daß die Zählrichtung bestimmt wird durch das Vorzeichen des Positionierl'ehlers, das vom Zweirichtungszähler gebildet wird und oder das Vorzeichen für die Werkzeugkorrektur, das von einer Programmiereinrichtung gegeben »>>rd, und oder das Vorzeichen der Position des Maschinenteils, z. B. des Wcrkzeugmaschinenschlittens, deren Signale verknüpft werden können mit UND-Gliedern, und daß die Freigabe wahlweise durch Signale erfolgt, die von einer schaltungsinternen Programmiereinrichtung (Schieberegister) über eine Torschaltung gegeben werden.

Die Erfindung ist an Hand der Fig. 1 bis 3 erläutert.

F i g. 1 zeigt als Blockschaltbild ein Beispiel für eine Gesamtanordnung nach der Erfindung;

F i g. 2 zeigt in vereinfachter Form die Schaltung für eine Auswertlogik nach der Erfindung;

F i g. 3 zeigt in vereinfachter Form ein Schieberegister, wie es für die Erfindung verwendbar ist.

F i g. 1 zeigt in Form eines Blockschaltbildes die Gesamtanordnung eines Ausführun^sbeispiels der Erfindung. Ein Drehgeber 10, der beispielsweise von einer Vorschubspindel einer Werkzeugmaschine oder mit dieser synchron angetrieben wird, wirkt über eine Leitung 10a und über ein Gerät 11 zur Auswertlogik, das weiter unten beschrieben wird, sowie über weitere Leitungen 38, 39, 40 auf einen Zweirichtungszähler 12. Im Zweirichtungszähler kann eine Zahl, die beispielsweise den gewünschten Umdrehungen der Vorschubspindel entspricht, gespeichert werden. Im Beispiel ist es eine sechsstellige Zahl, von der die kleinste Stelle z.B. hundertstel Millimeter Vorschub entsprechen kann. Die Eingabe erfolgt beispielsweise von einem Dekader.schalterl3 aus nach einem Programm, z. B. mit Lochstreifen, das die Kettenmaße enthält. Der Hauptzähler weist Ausgänge 14 bis 19 auf, deren Anzahl der Stellenzahl der im Hauptzähler zu speichernden Zahl entspricht. Diese Ausgänge erfüllen folgende Funktionen: Die Ausgänge der letzten Stellen, beispielsweise 14 und 15. übertragen über eine Torschaltung 23 die Differenz zwischen dem Sollwert und dem Istwert des Zählwerks, also die Differenz zwischen dem gewünschten Zählerstand und dem tatsächlichen Zählerstand, auf einen Korrekturzähler 20, und zwar mit Vorzt ichen. Die Ausgänge der kleinen Stellen können auch dem Impuls für das Abschalten des Vorschubs dienen, so z. B. 16. Eilgang abschalten — Langsamgang einschalten, 15o, Langsamgang abschalten — Schleichgang einschalten, 14« Endabschaltung. Die Ausgänge 17, 18, 19 können dann noch beliebigen Zwecken dienen. Der Zweiriclitungszähler hat noch einen Eingang 21 für das Kommando »Zähler einstellen« und einen Ausgang 22

für ein O-Signal, el. h. für ein beliebiges Signal, eins abgegeben werden kann, wenn der Zähler durch »()'< geht. Die Übertragungsleitungen zwischen der Torschaltung 23 und dem Korrekturzähler sind mit 24, 25 bezeichnet. Für Werkzeugmaschinen, deren Arbeitsergebnis von den Abmessungen des Werkzeugs abhängt, z. B. für Fräsmaschinen, ist es wichtig, daß die Werkzeugabmessung oder die Veränderung der Werkzeugabmessung, z. B. Durchmessers des Fräsers, in die Korrektur mit eingeht. Zu diesem Zweck ist ein zweiter Dekadenzähler 26 vorgesehen, in den die Abmessungsdifferenzen von Hand oder mit einer Meßmaschine oder, wenn möglich, nach einem Programm eingegeben werden. Die Werte werden über Leitungen 27, 28 über eine Torschaltung 29 und Leitungen 30, 31 an den Korrekturzähler abgegeben. Die Anschlüsse der Leitungen 24, 25, 30, 31 am Korrekturzähler sind mit 24a, 25 a bezeichnet.

Die Torschaltungen 23, 29 weisen Eingänge 32, 33 auf für das Signal »Tor öffnen«. Der Korrekturzähler 20 hat einen Eingang 34 für das Kommando »Zähler einstellen«, das programmabhängig ist. Ferner ist eine Übertragungsleitung 35, 35 a vorgesehen, um den 0-Durchgang im Korrekturzähler der Auswertlogik 11 zu melden. Der 0-Ausgang kann noch einen Abgriff 36 für ein beliebiges Signal aufweisen. Ferner ist eine Verbindung 37 vorhanden, um Zähiimpulse von der Auswertiogik auf den Korrekturzähler zu übertragen.

F i g. 2 zeigt schematisch ein Beispiel für eine Auswertlogik nach der Erfindung. Der bereits genannte Drehgeber wirkt über eine Leitung 10 a und über eine Logik 42 für Richtungserkennung und Impulsvervielfältigung auf drei UND-Glieder 43, 44, 45. In einem der UND-Glieder, nämlich 43, erfolgt eine Verknüpfung mit dem Impuls »Schlitten Start«, der am Eingang 46 gegeben wird; das gleiche im UND-Glied 44. Im dritten UND-Glied 45 erfolgt eine Verknüpfung mit der Meldung des 0-Durchgangs, die vom Korrekturzähler über Leitung 35 a ankommt und über ein Speicherglied 47 zu dem besagten UND-Glied geleitet wird. Im gleichen Speicherglied ist ein ODER-Glied 47a vorgesehen, das entweder ein bei 48 ankommendes Signal »Fehler-Korrektur« oder bei 49 ankommendes Signal »Radius-Korrektur (Fräser)« über den besagten Speicher an ein UND-Glied 50 weitergibt. In diesem UND-Glied wird das von 48 oder 49 kommende Signal mit Impulsen verknüpft, die von einem Taktgeber 51 über Leitung 52 ankommen. Der Taktgeber wirkt so. je nach Durchlaß des ODER-Glieds 47(7. über die bereits vorher genannte Leitung 37 auf den Korrekturzähler 20.

Von der Leitung 37 zweigt in der Auswertiogik eine Leitung 53 ab. die zu einem ODER-Glied 54 führt. Dieses ODER-Glied kann auch Signale aufnehmen, die von dem Drehgeber 10 über Leitung 10 a, über die Logik 42 für Richtungserkennung und Impulsvervielfältigung und über das UND-Glied 45 ankommen, über dieses ODER-Glied werden über Leitung 40 (s. auch Fig. 1) an den Zweirichtungszähler 12 Impulse abgegeben, die entweder vom Drehgeber 10 oder vom Taktgeber 51 kommen. So wirken die vom Taktgeber 51 kommenden Impulse bei entsprechendem Zustand des ODER-Glieds 54 sowohl auf den Korrekrurzähler 20 (über 37) als auch auf den Hauptzähler 12 (über 40).

Die Impulse, die durch die bereits vorher beschriebenen Verknüpfungen in den UND-Gliedern 43, 44 entstehen, werden über die Leitungen 38, 35 an den Zweirichtungszähler weitergegeben, wobei 3H für das Vorwärtszählen und 39 für das Rückwärtszählen vorgesehen ist.

Die Auswertlogik weist noch Eingänge 55« und 55 auf für die Vorzeichen, die die Positionierfchlei im Hauptzähler bilden. Ferner sind Eingänge 56, Sl

xo vorhanden für Signale für die Vorzeichen, die füi die Positionierung des Schlittens vom Programmgeber, z. B. einem bekannten Kreuzschienenverteilei (nicht gezeichnet), gegeben werden.

Mittels eines UND-Gliedes 60 werden die bei 55 c und 57 ankommenden Signale verknüpft. UND-Glied 61 faßt die bei 54 und 56 ankommenden Signale zusammen. 62 verknüpft die Signale von 55 und Sl und 63 faßt die bei 55 und 56 ankommender Signale zusammen. Die Ausgänge der UND-Gliedei

ao 60 und 63 wirken gemeinsam auf ein UND-Glied 64 Die Ausgänge der UND-Glieder 61, 62 wirken gemeinsam auf ein UND-Glied 65. In den beider zuletzt genannten UND-Gliedern erfolgt eine Verknüpfung mit einem Signal »Fehler-Korrektur«, da; über Leitung 66 von einem Schieberegister 67 gegeben H Ud, das für den Programmablauf der Positionierung allein vorgesehen ist.

Die bereits genannten Eingänge 58, 59 kommen ebenfalls von der Programmiereinrichtung, ζ. Β Kreuzschienenverteiler, sie wirken auf je ein UND-Glied 68, 69. In diesen UND-Gliedern werden die bei 58 und 59 ankommenden Signale verknüpft mil einem am Eingang 70 ankommenden Signal »Fräser-Radius-Korrektur«, das vom Schieberegister 67 gegeben wird. Die Ausgänge der beiden UND-Gliedei sind an die bereits genannten Leitungen 38, 39 angeschlossen.

Für den Programmablauf allein der Positionierung ist das bereits genannte Schieberegister 67 vorgesehen, das aus einer Reihe Speicherglieder 71 bis 7f besteht. Einige dieser Speicherglieder sind mit zusätzlichen UND-Gliedern 77 bis 80 versehen. Irr ersten Speicherglied 71 wird mit Hilfe des UND-Glieds 77 der Schiebeimpuls (Eingang 81) mit einerr später beschriebenen Ausgang 82 für ein Signal füi die Übernahme des Positionierfehler-Korrekturwertei in den Korrekturzähler (Eingang 82 a) verknüpft unt am Ausgang 83 als Signal für das Einstellen de; Zweirichtungszählers abgegeben. Im Speicherglied 72 veranlaßt der Schiebeimpuls (Eingang 84) das bereit; erwähnte Signal »Fehler-Korrektur« (Ausgang 66') Im Speicherglied 73 wird der Schiebeimpuls (Einganges) mittels des UND-Glieds 78 mit einem übei Leitung 35 α oder über eine von dieser abzweigender

Leitung mit dem Signal verknüpft, das den Vollzug der Positionier-Fehler-Korrektur meldet (0-Durchgang von 20). Am Ausgang 86 wird das Kommandc für die Übernahme des Fräser-Radius-Korrekturwertes in den Korrekturzähler abgegeben. Bein

nächsten Speicherglied 74 gibt der Schiebeimpul: (Eingang 87) das bereits besprochene Signal Fräse,· Radius-Korrektur am Ausgang 70' ab. Das Speicherglied 75 weist das UND-Glied 79 auf. in dem dei Schiebeimpuls (Eingang 88) mit der über Leituns 35 a ankommenden Meldung des O-Durchgangs dei Korrekturzählers (Fräser-Radius-Korrektur durchgeführt) verknüpft wird. Dieses Speicherglied gib das Kommando »Schlitten Start« am Ausgang ab

Das letzte Speicherglied 76 weist das UND-Glied 80 auf. in dem der Schiebeimpuls (Eingang 90) mit dem Signal »Position erreicht« (Abschalten des Schleichgangs) (Eingang 92) verknüpft wird. Dieses Speicherglied gibt das Kommando ab »Übernahme des Positionierfehlers in den Korrekturzählcr« (Ausgang 82). Das Signal »Position erreicht« wird zweckmäßig über ein Zeitglied 91 eingegeben, um das Nachlaufen des Schlittens vom Abschalten des Jchleichgangs bis zum Stillsetzen des Schlittens berücksichtigen zu können.

Die Funktion der Einrichtung nach der Erfindung geht aus der vorstehenden Beschreibung ohne weiteres hervor. Es soll nachstehend nur noch eine fcusam mengefaßte Darstellung gegeben werden. Nachdem eine Position vom Schlitten eingenommen ist, wird der Schlitten nicht auf seiner Soll-Position stehen, sondem von dieser etwas abweichen, dementsprechend wird im Zweirichtungszähler ein von 0 abweichender Rest stehengeblieben sein. Der Schlitten kann auch über die Soll-Position hinausgelaufen sein, so daß neue Positionswerte aufgelaufen sind Dieser negative oder positive Fehler wird vorzeichenrichtig auf den Korrekturzähler übertragen Danach wird vom Taktgeber aus über die Auswert-

to logik sowohl der Hauptzähler als auch der Korrekturzähler betätigt so lange, bis der Korrekturzahlei auf »0« steht oder durch »0« geht und der Zweirichtungszähler einen für die Korrektur des nächster Positionierschritts erforderlichen Vorgabewert vor zeichenrichtig aufweist. Das gleiche gilt sinngemäl auch für die Werkzeug-Korrektur.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

509 509/

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Digitale Steuereinrichtung zum numerischen positionieren von Maschinenteilen mit Ketteneiaßeingabe für Werkzeugmaschinen, bei der der Sollwert und der Istwert einer Position verglichen »'erden und zum Korrigieren der Differenz zwi-■chen zwei Werkzeugabmessungen, z. B. eines Fräsers im ursprünglichen und nachgeschliffenen Zustand, oder des Ausregelfehlers, mit einem von der Maschinenbewegung über einen Impulsgeber (Drehgeber) angetriebenen Zählwerk, wobei von einem Taktgeber aus der Zahlenwert für den neuen Positionsschritt in einem Zweirichtungszähler um die genannte Differenz korrigiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz zwischen den Maßen, z. B. zwischen Sollwert und Istwert der Position oder urspünglichem und neuem Maß des Werkzeugs, auf einen Korrekturzähler (20) übertragen und gespeichert wird und daß von dem Taktgeber (51) aus die Korrektur über eire Auswertlogik (11) erfolgt.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vom Tak:geber(51) über die Auswertlogik (11) der Zweilichtungszähler (12) mit dem eingegebenen Zahlenwert des neuen Positionierschritts urd der Korrekturzähler mit der gespeicherten DiFerenz des vorigen Positionierschrittes vorzeichenricr. .ig abgezählt wird, bis der Korrekturzähler den Wert 0 und der Zweirichtungszähler den zum Ansteuern der neuen Position korrigierten Wert aufweisen.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz zwischen Sollwert und Istwert der Position vom Zweirichtungszähler (12) über eine Torschaltung (23) auf den Korrekturzähler (20) übertragen wird.

4. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz der Werkzeuge von einem Dekadenschalter (26) aus über eine Torschaltung (29) dem Komkturzähler (20) zugeführt wird.

5. Steuereinrichtung nach Ar spruch 1.2.3 »der 4. gekennzeichnet durch eine Auswertlogik (11), über die über ein ODER-G'ied (54) wahlweise von einem Drehgeber (10) Impulse auf den Zweiriehtungszähler (12) und von dem Taktgeber (51) Impulse auf den Korre<turzähler (20) und gleichzeitig auf den Zweirichtungszähler (12) gegeben werden können, wobei der fl-Zustand des Korrektur/ählers (20) eine Torschaltung (45, 50) beeinflußt, die die vom Taktgeber (51) kommenden Impulse sperrt.

β. Steuereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähl richtung bestimmt wird durch das Vorzeichen drs Positionierfehlers, this vom Zweiriclitungs/ählcr gebildet wird, und oder das Vor/eichen für die WerkzeugkorrckUir. das von einer Programmicr:inrichtung gegeben wird, und/oder das Vorzeichen der Position des Maschinenteils, z. B. des Werkzcugniasehinenschlittcns. deren Signale verknüpft weiden können mit UND-Gliedern (60 bis <i3), und daß die Freigabe wahlweise durch Signale erfolgt, die von einer schaltuimsinlcrncn Proiirammiercinrichtung (Schieberegister 67) über eine Torschaltung (43, 44, 64, 65, 68, 69) gegeben werden.

Die Erfindung bezieht sich auf eine digitale Steuereinrichtung zum numerischen Positionieren

ίο von Maschinenteilen mit Kettenmaßeingabe für Werkzeugmaschinen, bei der der Sollwert und der Istwert einer Position verglichen werden und zum Korrigieren der Differenz zwischen zwei Werkzeugabmessungen, z. B. eines Fräsers im ursprünglichen

und nachgeschliffenen Zustand, oder des Ausregelfehlers, mit einem von der Maschinenbewegung über einen Impulsgeber (Drehgeber) angetriebenen Zählwerk, wobei von einem Taktgeber aus der Zahlenwert für den neuen Pasitionsschritt in einem Zwei- richtungszähler um die genannte Differenz korrigiert wird.

Bei Positioniersteuerungen ist eine Kettenmaßeingabe nur dann brauchbar, wenn sich Positionierfehler, d. h. Abweichungen von einer Soll-Position,

z. B. infolge einet Veränderung der Reibungsverhältnisse an der Maschine, nicht von Position zu Position addieren.

Es ist eine digitale Stellungsregeleinrichtung für Maschinen, insbesondere zur numerischen Positionierung von Werkzeugmaschinen, bekannt. Diese Einrichtung weist einen von der Maschinenbewegung angetriebenen Impulsgeber und eine Programmierungseinrichtung auf. Die Differenz zwischen dem von der Programmierungseinrichtung in einem

Sollwertzählwerk und dem in einem weiteren Zählwerk gespeicherten Istweri wird mit Hilfe eines Impulsoszillators und eines Differenzzählers gebildet. Hierbei wird der Sollwert fü·· die nächste Position dem Sollwertzähler zugeführt, der Istwert wird vom Istwertzähler auf einen DifTerenzzahler übertragen, und der Sollwert- und der Differenzzähler werden gleichzeitig mittels des Impulsoszillators ausgezählt. Das nach" dem Auszählen des Sollwertzählers im Differenzzähler verbleibende Signal .iefert die Abweichung zwischen Soll- und Istwert. Das Istwertzählwerk, das Sollwertzählwerk und der Differenzzähler müssen entsprechend dem Arbeitsbereich der Maschine die gleiche Stellenzahl aufweisen. Bei einer normalen Maschine müssen bei dner Eingabefeinheit von 0,01 mm demnach je Zählwerk sechs Dekaden vorhanden sein. Falls in beiden Richtungen positioniert wird, müssen sowohl Differenzzähler als auch Istwertzählwerk Zwei richtungszähler sein (deutsche Auslegeschrift 1 197 163).

Es ist auch ein Verfahren zur digitalen V/egregelung, vorzugsweise mit dekadischer Sollwertcingabc bekannt, bei dem jeder Einheit der Wegänderung, die in wechselnder Richtung erfolgen kann, ein elektrischer Impuls mit Richtungsangabe zugeordnet ist. Bei diesem Verfahren wird der neue, jeweils auf einen festen Punkt bezogene Sollwert unmittelbar in ein Register und von diesem in ein erstes Zählwerk eingegeben. Gegenüber dem in einem zweiten Zählwerk gespeicherten Istwert wird

^R5 die Differenz durch einen Impulsoszillator ausgezählt, so daß die Restzahl in einem der beiden Zählwerke die Regelabweichung segenübcr dem neuen Sollwert angibt. Dieses Verfahren benötigt zwei gleichartig