DE1815500C - Digitale Steuereinrichtung zum numerischen Positionieren für Werkzeugmaschinen mit Kettenmaßeingabe - Google Patents

Description

Sollwert und der Istwert einer Position verglichen Die Erfindung bezieht sich auf eine digitale

werden und zum Korrigieren der Differenz zwi- Steuereinrichtung zum numerischen Positionieren sehen zwei Werkzeugabmessungen, z. B. eines to von Maschinenteilen mit Kettenmaßeingabe für Fräsers im ursprünglichen und nachgeschliffenen Werkzeugmaschinen, bei der der Sollwert und der Zustand, oder des Ausregelfehlers, mit einem Istwert einer Position verglichen werden und zum von der Maschinenbewegung über einen Impuls- Korrigieren der Differenz zwischen zwei Werkzeuggeber (Drehgeber) angetriebenen Zählwerk, wo- abmessungen, z.B. eines Fräsers im ursprünglichen bei von einem Taktgeber aus der Zahlenwert i₅ und nachgeschliffenen Zustand, oder des Ausregelfür den neuu Positionsschritt in einem Zwei- fehlers. mit einem von der Maschinenbewegung über richtungszähler um die genannte Differenz korri- einen Impulsgeber (Drehgeber) angetriebenen Zählgiert wird, dadurch gekennzeichnet. werk, wobei von einem Taktgeber aus der Zahlendaß die Differenz zwischen den Maßen, z. B. wert für den neuen Positionsschritt in einem Zweizwischen Sollwert und Istwert der Position oder ao richtungszähler um die genannte Differenz korrigiert urspünglichem und neuem Maß des Werkzeugs, wird.

auf einen Korrekturzähler (2(P übertragen und Bei Positioniersteuerungen ist eine Kettenmaßein-

gespeichert wird und daß von dem Taktgeber (51) gäbe nur dann brauchbar, wenn sich Positionieraus die Korrektur über eine Auswertlogik(11) fehler, d.h. Abweichungen von einer Soll-Position, erfolgt. as z. B. infolge einer Veränderung der Reibungsverhält-

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch nisse an der Maschine, nicht von Position zu Posigekennzeichnet, daß vom Taktgeber (51) über die tion addieren.

Auswertlogik (11) der Zweiri htungszähler (12) Es ist eine digitale Stellungsregeleinrichtung für

mit dem eingegebenen Zahk-nwert des neuen Maschinen, insbesondere zur numerischen Positio-Positionierschritts und der Ko.' ekturzähler mit 30 nierung von Werkzeugmaschinen, bekannt. Diese der gespeicherten Differenz des vorigen Posi- Einrichtung weist einen von der Maschinenbewetionierschrittes vorzeichenrichtig abgezählt wird, gung angetriebenen Impulsgeber und eine Programbis der Koirektu.zähler den Wert 0 und der mierungseinrichtung auf. Die Differenz zwischen Zweirichtungszähler den zum Ansteuern der dem von der Programmierungseiⁿrichtung in einem neuen Position korrigierten Wert aufweisen. 35 Sollwertzählwerk und dem in einem weiteren Zähl-

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch werk gespeicherten Istwert wild mit Hilfe eines gekennzeichnet, daß die Differenz zwischen Soll- Impulsoszillators und eines Differenzzählers gebildet, wert und Istwert der Position vom Zweirichtungs- Hierbei wird der Sollwert für die nächste Position zähler (12) über eine Torschaltung (23) auf den dem Sollwertzähler zugeführt, der Istwert wird vom Korrekturzähler (20) übertragen wird. *o Istwertzähler auf einen Differenzzähler übertragen,

4. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch und der Sollwert- und der Differenzzähler werden gekennzeichnet, daß die Differenz der Werkzeuge gleichzeitig mittels des Impulsoszillators ausgezählt, von einem Dekadenschalter (26) aus über eine Das nach dem Auszählen des Sollwertzählers im Torschaltung (29) dem Korrekturzähler (20) zu- Differenzzähler verbleibende Signal liefert die Abgeführt wird. 45 weichung zwischen Soll- und Istwert. Das Istwert-S.Steuereinrichtung nach Anspruch 1,2,3 oder 4, zählwerk, das Sollwertzählwerk und der Differenzgekennzeichnet durch eine Auswertlogik (11), zähler müssen entsprechend dem Arbeitsbereich der über die über ein ODER-Glied (54) wahlweise Maschine die gleiche Stellenzahl aufweisen. Bei einer von einem Drehgeber (10) Impulse auf den normalen Maschine müssen bei einer Eingabefeinheit Zweirichtungszähler (12) und von dem Taktgeber 50 von 0,01 mm demnach je Zählwerk sechs Dekaden (51) Impulse auf den Korrekturzähler (20) und vorhanden sein. Falls in beiden Richtungen posigleichzeitig auf den Zweirichtungszähler (12) ge- tioniert wird, müssen sowohl Differenzzähler als geben werden können, wobei der 0-Zustand des auch Istwertzählwerk Zweirichtungszähler sein Korrekturzählers (20) eine Torschaltung (45, 50) (deutsche Auslegeschrift 1 197 163).

beeinflußt, die die vom Taktgeber (51) kommen- 55 Es ist auch ein Verfahren zur digitalen Wegden Impulse sperrt. regelung, vorzugsweise mit dekadischer Sollwert-

6. Steuereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch eingabe bekannt, bei dem jeder Einheit der Weggekennzeichnet, daß die Zählrichtung bestimmt änderung, die in wechselnder Richtung erfolgen wird durch das Vorzeichen des Positionierfehlers, kann, ein elektrischer Impuls mit Richtungsangabe das vom Zweirichtungszähler gebildet wird, und/ 60 zugeordnet ist. Bei diesem Verfahren wird der neue, oder das Vorzeichen für die Werkzeugkorrektur, jeweils auf einen festen Punkt bezogene Sollwert das von einer Programmiereinrichtung gegeben unmittelbar in ein Register und von diesem in ein wird, und/oder das Vorzeichen der Position des erstes Zählwerk eingegeben. Gegenüber dem in Maschinenteils, z. B. des Werkzeugmaschinen- einem zweiten Zählwerk gespeicherten Istwert wird Schlittens, deren Signale verknüpft werden kön- «5 die Differenz durch einen Impulsoszillator ausgezählt, nen mit UND-Gliedern (60 bis 63), und daß die so daß die Restzahl in einem der beiden Zählwerke Freigabe wahlweise durch Signale erfolgt, die dis Regelabweichung gegenüber dem neuen Sollwert vun einer schaltungsinternen Programmierein- angibt. Dieses Verfahren benötigt zwei gleichartig

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aufgebaute Zählwerke (deutsche Auslegeschrift daß die Differenz der Werkzeuge von einem Deka-

1101581). dense! alter aus über eine Torschaltung dem Korrek-

Es ist ferner eine digitale Stellungsregeleinrichtung turzähler zugeführt wird.

für Maschinen, insbesondere zum Positionieren von Weiterhin kann eine solche Ausgestaltung der Werkzeugmaschinen, bekannt, bei der die von einer S Erfindung günstig sein, durch eine Auswcrtlogik, Programmiereinrichtung in einem Sollwert-Zählwerk über die über ein ODER-Glied wahlweise von einem eingespeicherte nsue Position und die mit Hilfe eines Drehgeber Impulse auf den Zweirichtungszähler und von der Maschinenbewegung angetriebenen Impuls- von dem Taktgeber Impulse auf den Korrekturgebers in einem Istwertzählwerk eingespeicherte tat- zähler und gleichzeitig auf den Zweirichtungszähler sächliche Position in einem Differenzzählwerk ver- xo gegeben werfen können, wobei der O-Zustand des glichen werden. Stimmen die Werte nicht überein, Korrekturzählers eine Torschaltung beeinflußt, die wird ein entsprechendes Signal gegeben. Der neue die vom Taktgeber kommenden Impulse sperrt. Sollwert wird von dem Sollwertzählwerk auf das Dabei wird vorteilhafterweise so vorgegangen, daß Differenzzählwerk mit einem Oszillator, der beide die Zählrichtung bestimmt wird durch das Vor-ZShJwerke fortgeschaltet, übertragen, wobei eine 15 zeichen des Positionierfehlers, das vom Zweirichdekadenweise arbeitende Stufenschaltvorrichtung be- tungszähkr gebildet wird und/oder das Vorzeichen nutzt wird. Bei dieser Vorrichtung wird als Sollwert- fü> die Werkzeugkorrektur, das von einer Prcgramzählwerk ein Eindekaden-Zäolwerk verwendet, wobei miereinrichtung gegeben -vird, und'oder das Vorjeder Dekadenwert einzeln auf das Sollwertzählwerk zeichen der Position des Maschinenteils, z. B. des und anschließend mit Hilfe der Oszillatorfrequenz ao Werkzeugmaschinenschlittens, deren Signale vertuf Jas Differenzzählwerk unmittelbar übertragen knüpft werden können mit UND-Gliedern, und daß wird. Die Stufenschalteinrichtung für die nächste die Freigabe wahlweise durch Signale erfolgt, die Dekade wird von einem dem Sollwertzählwerk züge- von einer schaltungsinternen Programmiereinrichordneten Nullsignalanzeiger aus weitergeschaltet tung (Schieberegister) über eine Torschaltung ge-(deutsche Auslegeschrift 1 147 665). »5 geben werfen.

Schließlich ist es bekannt, numerisch gesteuerte Die Erfindung ist an Hand der F i g. 1 bis 3

Werkreugmaschinen durch entsprechende Einstel- erläutert.

lung von Stufenschaltern dem Werkzeugdurchmesse ι Fig. 1 zeigt als Blockschaltbild ein Beispiel für

entsprechend zu korrigieren (BBC-Nachrichten vom eine Gesam'.anordnung nach der Erfindung;

Oktober 1961, S. 629). 30 Fig. 2 zeigt in vereinfachter Form die Schaltung

Der Zweck der Steuereinrichtunf ist, die Abwei- für eine Auswertlogik nach der Erfindung;

chungen von der gewünschten Position zu erfassen F i g. 3 zeigt in vereinfachter Form ein Schiebe-

und die für die nächste Position eingegebenen Werte register, wie es für die Erfindung verwendbar ist.

um diese Abweichung zu korrigieren. Ein weiterer Fig. 1 zeigt in Form eines Blockschaltbildes die

Zweck der Erfindung ist. Abweichungen der Maße 35 Gesamtanordnung eines Ausiührjsgsbeispiels der

eines Werkzeugs von einem Sollwert, solche Ab- Erfindung. Ein Drehgeber 10, der beispielsweise von

weichung tritt bei Fräsern z. B. beim Scharfschleifen einer Vorschubspindel einer Werkzeugmaschine oder

auf, zu erfassen und die eingegebenen Werte danach mi. dieser synchron angetrieben wird, wirkt über

zu korrigieren. eine Leitung 10a und über ein Gerät 11 zur Aus-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine 40 wertlogik, das weiter unten beschrieben wird, sowie

einfache und billige Einrichtung für den genannten über weitere Leitungen 38, 39, 40 auf einen Zwei-

Zwuck zu erstellen. Insbesondere soll der Aufwand richtungszähler 12. Im Zweirichtungszähler kann

für die Zählwerke vermindert werfen. eine Zahl, die beispielsweise den gewünschten Um-

Die dir Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird drehungen der Vorschubspindel entspricht, gc-

dadurth gelöst, daß die Differenz zwischen den 45 speichert werfen. Im Beispiel ist es eine sechsstellige

Maßen, z.B. zwischen Sollwert und Istwert der Zahl, von der die kleinste Stelle z.B. hundertste!

Position oder ursprünglichem oder neuem Maß des Millimeter Vorschub entsprechen kann. Die Eingabe

Werkzeugs, auf einen Korrekturzähler übertragen erfolgt beispielsweise von einem Dekadcnschalter 13

und gespeichert wirf und daß von dem Taktgeber aus nach einem Programm, z.B. mit Lochstreifen,

aus die Korrektur über eine Auswertlogik erfolgt. 50 das die Kettenmaße enthält. Der Hauptzähler weist

Zur weiteren Durchführung der Erfindung wird Ausgänge 14 bis 19 auf, deren Anzahl der Stellenzweckmäßig so vorgegangen, daß vom Taktgeber zahl der im Hauptzähler zu speichernden Zahl entüber die Auswertlogik der Zweirichtungszähler mit spricht. Diese Ausgänge erfüllen folgende Funkdem eingegebenen Zahlenwert des neuen Positionier- tionen· Die Ausgänge der letzten Stellen, beispiels schritte und der Korrekturzähler mit der gespeicher- 55 weise 14 und 15, übertragen über eine Torschaltung ten Differenz des vorigen Positionierschrittes vor- 23 die Differenz zwischen dem Sollwert und dem zeichenrichtig abgezählt wird, bis der Korrektur- Istwert des Zählwerks, also di: Differenz zwischen zähler den Wert 0 und der Zweirichtungszähler den dem gewünschten Zählerstand und dem tatsächlichen zum Ansteuern der neuen Position korrigierten Wert Zählerstand, auf einen Korrekturzähler 20, und zwr.r aufweisen; ^6o nut Vorzeichen. Die Ausgänge der kleinen Stellen

Die Erfindung kann vorWühafterweise dahin- können auch dem Impuls für das Abschalten des

gehend weiter ^gestaltet werden, daß die Differenz Vorschubs dienen, so z. B. 16, Eilgang abschalten

zwischen Soliwert und Istwert der Position vom — Langsamgang einschalten, ISa, Langsamgang.ab-

Hauptzähler über eine Torschaltung auf den Kor- schalten — Schleichgang einschalten, 14 a End-

rekturzähler übertragen wirf. Während sich dieser «j abschaltung. Die Ausgänge 17, 18, 19 können dann

Gedanke auf die Korrektur der Positionsabweichung noch beliebigen Zwecken dienen. Der Zweinchtungs-

bezieht, kann diese Ausgestaltung auf die Korrektur zähler hat noch einen Eingang 21 für das Kom-

der Werkzeugabmessung so abgewandelt werden, mando »Zähler einstellen« und einen Ausgang«

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für ein O-Signal, d. h. für ein beliebiges Signal, das Die Impulse, die durch die bereits vorher beabgegeben werden kann, wenn der Zähler durch »0« schriebenen Verknüpfungen in den UND-Gliedern geht. Die Übcrtragungsleitungen zwischen der Tor- 43, 44 entstehen, werden über die Leitungen 38, 39 schaltung 23 und dem Korrekturzähler sind mit 24, an den Zweirichtungszähler weitergegeben, wobei 38 25 bezeichnet. Für Werkzeugmaschinen, deren 5 für das Vorwärtszählen und 39 für das Rückwärts-Arbeitscrgebnis von den Abmessungen des Werk- zählen vorgesehen ist.

zeugs abhängt, z. B. für Fräsmaschinen, ist es Die Auswertlogik weist noch Eingänge 55ο und

wichtig, daß die Werkzeugabmessung oder die Ver- 55 auf für die Vorzeichen, die die Positionierfehler änderung der Werkzeugabmessung, z. B. Durch- im Hauptzähkr bilden. Ferner sind Eingänge 56, 57 messers des Fräsers, in die Korrektur mit eingeht. io vorhanden für Signale für die Vorzeichen, die für Zu diesem Zweck ist ein zweiter Dekadenzähler 26 die Positionierung des Schlittens vom Programmvorgesehen, in den die Abmessungsdifferenzen von geber, z. B. einem bekannten Kreuzschienenverteiler Hand oder mit einer Meßmaschine oder, wenn mög- (nicht gezeichnet), gegeben werden, lieh, nach einem Programm eingegeben werden. Die Mittels eines UND-Gliedes 60 werden die bei 55 j

Werte werden über Leitungen 27, 28 über eine Tor- 15 und 57 ankommenden Signale verknüpft. UND-Glied schaltung 29 und Leitungen 30, 31 an den Korrek- 61 faßt die bei 54 und 56 ankommenden Signale turzähler abgegeben. Die Anschlüsse der Leitungen zusammen. 62 verknüpft die Signale von 55 und 57 24, 25, 30, 31 am Korrekturzähler sind mit 24 a, und 63 faßt die bei 55 und 56 ankommenden 25 a bezeichnet Signale zusammen. Die Ausgänge der UND-Glieder

Die Torschaltungen 23, 29 weif" Eingänge 32, 33 ao 60 und 63 wirken gemeinsam auf ein UND-Glied 64. auf für das Signal »Tor öffnen«. Der Korrektur- Die Ausgänge der UND-Glieder 61, 62 wirken gczähler 20 hai einen Eingang 34 für das Kommando meinsam auf ein UND-Glied 65. In den beiden »Zähler einstellen«, das programmabhängig ist. zuletzt genannten UND-Gliedern erfolgt eine Ver-Fcrner ist eine Übertragungsleitung 35, 35a vor- knüpfung mit einem Signal «Fehler-Korrektur«, das gesehen, um den 0-Durchgang im Korrekturzähler 25 über Leitung 66 von einem Schieberegister 67 gedcr Auswertlogik 11 zu melden. Der 0-Ausgang geben wird, das für den Programmablauf der Posikann noch einen Abgriff 36 für ein beliebiges Signal tionierung allein vorgesehen ist. aufweisen. Ferner ist eine Verbindung 37 vorhanden, Die bereits genannten Eingänge 58, 59 kommen

um Zählimpulsc von der Auswertlogik auf den ebenfalls von der Programmiereinrichtung, z. B. Korrekturzähler zu übertragen. 30 Kreuzschienenverteiler, sie wirken auf je ein UND-

F i g. 2 zeigt schematisch ein Beispiel für eine Glied 68, 69. In diesen UND-Gliedern werden die Auswcrtlogik nach der Erfindung. Der bereits ge· bei 58 und 59 ankommenden Signale verknüpft mit nannte Drehgeber wirkt über eine Leitung 10a und einem am Eingang 70 ankommenden Signal »Fräserübe r eine Logik 42 für Richtungserkennung und Radius-Korrektur«, das vom Schieberegister 67 ge-Impulsvcrvielfältigung auf drei UND-Glieder 43, 44, 35 geben wird. Die Ausgänge der beiden UND-Glieder 45. In einem der UND-Glieder, nämlich 43, erfolgt sind an die bereits genannten Leitungen 38, 39 atigeeine Verknüpfung mit dem Impuls »Schlitten Start«, schlossen.

der am Eingang 46 gegeben wird; das gleiche im Für den Programmablauf allein der Positionierung

UND-Glied 44. Im dritten UND-Glied 45 erfolgt ist das bereits genannte Schieberegister 67 vorgeeine Verknüpfung mit der Meldung des 0-Durch- 40 sehen, das aus einer Reihe Speicherglieder 71 bis 76 gangs, die vom Korrckturzähler über Leitung 35 a besteht. Einige dieser Speicherglieder sind mit zuankommt und über ein Speicherglied 47 zu dem bc- sätzlichen UND-Gliedern 77 bis 80 versehen. Im sagten UND-Glied geleitet wird. Im gleichen ersten Speicherglied 71 wird mit Hilfe des UND-Speicherglied ^!st ein ODER-Glied 47 a vorgesehen, Glieds 77 der Schiebeimpul. (Eingang 81) mit einen das entweder ein bei 48 ankommendes Signal 45 später beschriebenen Ausgang 82 für ein Signal für β Fehler-Korrektur« oder bei 49 ankommendes die Übernahme des Positionierfehler-Korrekturwertes Signal »Radius-Korrektor (Fräser)« Ober den besag- in den Korrektorzähler (Eingang 82u) verknüpft und ten Speicher an ein UND-Glied 50 weitergibt. In am Ausgang 83 als Signal für das Einstellen des diesem UND-Glied wird das von 48 oder 49 korn- Zweirichtungszählers abgegeben. Im Speicherglied 72 mende Signal mit Impulsen verknüpft, die von einem se veranlaßt der Schiebeimpuls (Eingang 84) das bereits Taktgeber 51 über Leitung 52 ankommen. Der Takt- erwähnte Signal »Fehler-Korrektur« (Ausgang 66'). geber wirkt so. je nach Durchlaß des ODER-Glieds Im Speicherglieu 73 wird der Schiebeimpuls (Ein-47 a. über die bereits vorher genannte Leitung 37 gang 85) mittels des UND-Glieds 78 mit einem über auf den Korrekturzähler 20. Leitung 35 a oder über eine von dieser abzweigenden

Von der Leitung 37 zweigt in der Auswertlogik 55 Leitung mit dem Signal verknüpft, das den Vollzug eine Leitung 53 ab. die zu einem ODER-Glied 54 der Positionier-Fehler-Komektur meldet (0-Durchführt. Dieses ODER-Glied kann auch Signale auf- gang von 20). Am Ausgang 86 wird das Kommando nehmen, die von dem Drehgeber 10 über Leitung für die Übernahme des Fräser-Radius-Korrektur-10 a, über die Logik 42 für Richtungserkennung und wertes in den Korrekturzähler abgegeben. Beim impulsvervielfäitigung und über das UND-Glied 45 60 nächsten Speicherglied 74 gibt der Schiebeimpuls ankommen. Über dieses ODER-Glied werden über (Eingang 87) das bereits besprochene Signal Fräser-Leitung 40 (s. auch Fig. 1) an den Zweirichtungs- Radius-Korrektur am Ausgang70' ab. Das Speicherzahler 12 Impulse abgegeben, die entweder vom glied 75 weist das UND-Glied 79 auf, in dem der Drehgeber 10 oder vom Taktgeber 51 kommen. So Schiebeimpuls (Eingang 88) mit deT über Leitung wirken die vom Taktgeber 51 kommenden Impulse 65 35a ankommenden Meldung des 0-Durchgangs des bei entsprechendem Zustand des ODER-Glieds 54 Korrekturzählers (Fräser-Radras-Korrektur durchsowohl auf den Korrekturzähler 20 (über 37) als geführt) verknüpft wird. Dieses Speicherglied gibt auch auf den Hauptzähler 12 (über 40). das Kommando »Schlitten Start« am Ausgang ab.

Das letzte Spcicherglied 76 weist das UND-Glied 80 auf, in dem der Schiebeimpuls (Eingang 90) mit den* Signal »Position erreicht« (Abschalten des Schicichgangs) (Eingang 92) verknüpft wird. Dieses Speicherglied gibt das Kommando ab »Übernahme des Positionierfehlers in den Korrckiurzähler« (Ausgange!). Das Signal »Position erreicht« wird zweckmäßig über ein Zeitglied 91 eingegeben, um das Nachlaufen des Schlittens vom Abschalten des Schicichgangs 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 zusammengefaßte Darstellung gegeben werden. Nachdem eine Position vom Schlitten eingenommen

ist, wird der Schlitten nicht auf seiner Soll-Position stehen, sondern von dieser etwas abweichen, dementsprechend wird im Zweirichtungszählcr 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 Korrckturzähler übertragen. Danach wird vom Taktgeber aus über die Auswenlogik sowohl der Hauptzählcr als auch der Korrekturzähler betätigt so lange, bis der Knrrcktur/iihlcr auf »0« steht oder durch »0« geht und der Zweirichtungszähler einen für die Korrektur des nächsten Positionierschritts erforderlichen Vorgabewert vorzeichenrichtig aufweist. Das gleiche gilt sinngemäß auch für die Werkzeug-Korrektur.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

ι 2 ^ richtung (Schieberegister 67) über eine Tor- ... ' schaltung (43, 44, 64, 65, 68, 69) gegeben Patemanspruche: werden. > bs

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