DE1919079A1

DE1919079A1 - Numerische Steuervorrichtung

Info

Publication number: DE1919079A1
Application number: DE19691919079
Authority: DE
Inventors: Yoshihiro Hashimoto; Seiuemon Inaba; Kanryo Shimizu
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1968-05-08
Filing date: 1969-04-15
Publication date: 1969-11-13
Also published as: US3668377A; CH497741A; DE1919079C3; DE1919079B2; FR2008071A1; GB1230925A; NL140350B; SE366853B; NL6906901A

Description

PATENTANWÄLTE
DR. CLAUS REINLÄNDER 1919079

DIPL-ING. KLAUS BERNHARDT

D-8 MÖNCHEN 60

BÄCKERSTRASSES

6/80

PUJITSU IIMITED

No. 101^ Kamikodanaka

Kawasaki, Japan

numerische Steuervorrichtung

Priorität 8. Mai 1968 Japan 43-30740

Die Erfindung "betrifft eine numerische Steuervorrichtung.

Bei der Entwicklung von Impulsmotoren, also elektrischen Impulsmotoren und elektrohydraulischen Impulsmotoren, die in der lage sind, den Drehwinkel und die Drehgeschwindigkeit durch die Anzahl und Frequenz der in Befehlsimpulszügen enthaltenen Impulse genau zu steuern, ist die Steuerung der Maschinen, wie Werkzeugmaschinen, Zeichenmaschinen und Gassehneidmaschinen, in umfassender Weise durch eine offene Schleife ausgeführt worden, siehe Pig. 8. Dies ist darauf zurückzuführen, daß bei der Steuerung in einer offenen Schleife, wenn nur die Genauig-

keit der Servoeinrichtung sichergestellt ist, die numerische Steuervorrichtung in einfacher Weise und darüber hinaus billig aufgebaut werden kann.

Andererseits sind numerische Steuervorrichtungen zum Ausführen einer Steuerung in einer geschlossenen Schleife weitgehend bekannt. Die Pig. 9 und 10 zeigen numerische Steuervorrichtungen mit halbgeschlossener Schleife und bei diesen Beispielen können die Einrichtungen stabil betätigt werden und darüber hinnaus können numerisch gesteuerte Werkzeugmaschinen einfacher aufgebaut werden.

Bei einer Vorrichtung mit halbgeschlossener Schleife werden Rückkopplungssignale nicht direkt von einem bewegbaren Seil, z.B. einem Tisch, der Maschine aufgefunden, sondern werden aus dem Betrag der Drehung eines Servomotors oder einer Vorschubschraube erhalten.

Bei einer numerischen Steuervorrichtung mit offener oder halb geschlossener Schleife erscheint der Fehler direkt in der Genauigkeit der Einstellung der Vorrichtung, auch wenn der Servomotor in der lage ist, genau den Befehlsimpulsen von der numerischen Steuereinrichtung zu folgen, falls ein Steigungsfehler in der Torschubanordnung zum Vorschieben der Vorrichtung vorhanden ist, d.h. einer Anordnung mit Kugelschraubenmutter und Ritzel-Zahnstange. Insbesondere wenn die Vorrichtung eine große Abmessung hat, z.B. eine Werkzeugmaschine mit großer Abmessung? hat die Vorsehubanordnung zum Vorschieben der Vorrichtung eine große Abmessung, da das übertragene Drehmoment groß ist, und es ist sehr schwierig, eine Vorschubanordnung

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mit großer Abmessung und hoher Genauigkeit zu erhalten. Folglich hat eine Torschubanordnung mit großer Abmessung dieser Art oft einen Steigungsfehler, der aus praktischen Gesichtspunkten nicht vernachlässigbar 1st.

Entsprechend einem bereite vorgeschlagenen Verfahren zu dem Zwecke, den Steigungsfehler und einen toten Gang der Vorschubanordnung zu kompensieren, wird die Differenz zwischen dem Betrag des Vorschubes, der auf die Vorschubanordnung gegeben wird, und dem Betrag der tatsächlichen Bewegung der Vorrichtung mechanisch aufgefunden und jedesmal, wenn die Differenz um einen Betrag ansteigt oder abfällt, welcher einem Befehlsimpuls äquivalent ist, wird ein Kompensationsimpuls erzeugt und mit den Befehlsimpulsen gemischt. Bei diesem System besteht jedoch die Gefahr, daß beim Mischen eines Kompensationsimpulses mit den Befehlsimpulsen ein Kompensationsimpuls einer Richtung erzeugt wird, die der oben beschriebenen entgegengesetzt ist, da eine Durchbiegung der Vorrichtung und andere Ursachen vorhanden sind und ,ein sogenannter Schwingungszustand bewirkt wird.

Ein Zweck der Erfindung besteht darin, eine numerische Steuervorrichtung mit offener oder halb geschlossener Schleife zu erhalten, die in der Lage ist, den Steigungsfehler und den toten Gang der Vorschubanordnung sicher auszuschalten, und darüber hinaus in der Lage ist, Fehler in stabiler Weise zu kompensieren. Dieser Zweck kann gemäß der Erfindung erreicht werden, indem die Differenz

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zwischen dem Betrag des zu der Vorschubanordnung gegebenen Vorschübe und dem Betrag der tatsächlichen Bewegung des gesteuerten Gegenstandes aufgefunden wird/ daß ein Impuls von einem ftiederfrequenz-Impulsoszillator entsprechend dem Vorzeichen des aufgefundenen Wertes. eingeblendet wird und daß ein positiver oder negativer Kompensationsimpuls erhalten wird.

Beispielhafte Äusführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt, und zwar sind

Fig. 1 eine schematische Sarstellung einer Ausführungsform der numerischen Steuervorrichtung nach der £rfindungf

Fig. 2 ein Blockschältbild der Einrichtung zum Mischen der Komp ensat ions impulse mit den Befehlsimpulsen,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer weiteren

Ausführungsform der numerischen Steuervorrichtung nach der Erfindung,

Flg. 4 und 5 Schaltbilder eines Beispieles des Phaeenauffindungskreises,

Fig. 6 Sarstellungen von Ausgangswellenformen in verschiedenen Teilen des Kreises der Fig. 4,

Fig. 7 eine sohematische Sarstellung einer weiteren Ausführungsform der numerischen Steuervorrichtung nach der Erfindung und ·

Fig. 8, 9 und 10 schematische Sarstellungen von Beispielen der numerischen Steuervorrichtung, bei der das Fehlerkompensierverfahren nach der Erfindung anwendbar ist.

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In Pig. 1 bezeichnet 1 eine bekannte numerische Steuereinrichtung, die Befehlsimpulse zu einem Impulsmotor 2 gibt. Der Impulsmotor 2 wird genau um einen Winkel gedreht, der proportional zur Anzahl der Impulse ist, die auf den Impulsmotor gegeben werden, und bewegt die Vorrichtung über eine Vorschubanordnung, die ein Getriebe 3> ein Ritzel 4 und eine Zahnstange 5 enthält. Dies ist ein t numerisches Steuersystem mit einer offenen Schleife und der Impulsmotor 2 und das Getriebe 3 bilden eine Vorschubanordnung. Entsprechend der Erfindung ist in der Vorschubanordnung ein fotoelektrischer Stellungskodierer 6 als eine Einrichtung zum Erzeugen eines ersten Impulses mit dem Getriebe 3 gekuppelte Der Stellungskodierer 6 erzeugt in bekannter Weise Auffindungssignale mit zwei Phasen, so daß die Richtung der Drehung auch aufgefunden werden kann. Die Ausführungsform ist des weiteren mit , einer zweiten Impulserzeugungseinrichtung zum Auffinden der tatsächlichen Bewegung der Vorrichtung als Impulszug versehen. Eine Auffindungsskala 7 ist an dem festen !eil der Vorrichtung vorgesehen und eine Auffindungsein- i richtung 9 mit einem Auffindungskopf 8 ist an dem beweglichen Teil der Vorrichtung vorgesehen. Diese Auffindungseinrichtung 9 ist ein bekanntes lineares Induktosyn und erzeugt in gleicher Weise wie der Stellungskodierer 6 Auffindungssignale mit zwei Phasen zu dem Zwecke, die Richtung der Bewegung der Vorrichtung aufzufinden. Die Auffindungssignale von der ersten und der zweiten Impulser-'zeugungseinrichtung (Auffindungseinrichtung) werden jeweils zu bekannten Richtungsdiskriminierkreisen 10 und gegeben, um die Richtungen der Bewegung der Vorschuban-

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Ordnung und der Vorrichtung zu diskriminieren. Der Richtungsdiskriminierkreis 10 hat zwei Ausgangsanschlüsse 12 und 13 und der Rjohtungsdiskr Imtη 1, er— kreis 11 hat auch zwei Ausgangsanschlüsee 14 und 15.

Unter der Annahme» daß die Vorrichtung in positiver W Richtung vorgeschoben wird, wird die Richtung eines Impulses von der ersten ImpulserZeugungseinrichtung durch den Richtungsdiskriminierkreis 10 diskriminiert und ein Impuls tritt an dem positiven Anschluß 12 auf. Die Richtung eines Impulses von der Auffindungseinrichtung 9 wird durch den Richtungsdiskriminierkreis diskriminiert und ein Impuls tritt an dem positiven Anschluß H auf. Wenn die Vorrichtung sich in negativer Richtung bewegt, tritt ein Impuls von der ersten Impulserzeugungseinrichtung an dem negativen Anschluß 13 auf und ein Impuls von der zweiten Impulserzeugungseinrieh~ tung tritt an dem negativen Anschluß 15 auf.

W Hit 16 ist ein reversibler Zähler gemäß der Erfindung bezeichnet. Bekanntlich hat der reversible Zähler einen positiven Eingangsanschluß 17 und einen negativen Eingangsanschluß 18 und "1" wird dem Zähler jedesmal hinzugefügt, wenn ein Impuls an dem positiven Eingangsanschluß auftritt,und "1" wird von dem Zähler jedesmal abgezogen, wenn ein Impuls an dem negativen Eingangsanschluß 18 auftritt. Der positive Anschluß 12 des Richtungsdiskriminierkreises 10 ist mit dem positiven Anschluß 17 des reversiblen Zählers 16 verbunden und der positive Anschluß 14 des Richtungsdiskriminierkreises 11 ist mit dem negativen Anschluß 18 des reversiblen Zählers 16 verbunden. Der negative

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Anschluß 13 des Richtungsdiskriminierkreises 10 ist mit dem negativen Anschluß 18 des reversiblen Zählers 16 verbunden und der negative Anschluß 15 des Richtungsdiskriminierkreises 11 ist mit dem positiven Anschluß 17 des reversiblen Zählers 16 verbunden. Der reversible Zähler 16 ist in der Lage zu diskriminieren, ob sein Inhalt positiv oder negativ ist, und wenn der Inhalt positiv ist, wird ein Signal zu dem positiven Ausgangsansohluß 19 ausgesendet, und wenn sein Inhalt negativ ist, wird ein Signal zu dem negativen Ausgangsanschluß 20 ausgesendet. Die Diskriminierung kann in einfacher Weise ausgeführt werden, indem die logischen Werte der Bits des Zählers aufgefunden werden.

Hit 21 ist ein Niederfrequenz-Impulsoszillator bezeichnet, der einen !Compensationsimpuls über Tore 22 und 23 erzeugt, die entsprechend dem Vorzeichen des Inhaltes des reversiblen Zählers 16 gesteuert werden* Ein über das Tor 19 abgenommener Impuls wird zu der numerischen Steuereinrichtung als ein positiver Kompensationsimpuls PP gegeben und wird mit dem Befehlsimpuls gemischt und dreht den Impulsmotor um einen Winkel, der einem "1"-Impuls in positiver Richtung entspricht, wobei die Haschine in positiver Richtung bewegt wird. Ein über das Tor 20 abgenommener Impuls wird zu der numerischen Steuereinrichtung als ein negativer Kompensationsimpuls PN gegeben und wird mit dem Befehlsimpuls gemischt und dreht den Impulsmotor um einen. Winkel, der einem "1 "-Impuls in negativer Richtung entspricht. Ein Kompensationsimpuls PP oder PN wird dem reversiblen Zähler 16 zugeführt, sobald dieser erzeugt ist. Wenn ein positiver Kompensationsimpuls PP erzeugt wird,

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wird dieser mit dem Befehlsimpuls gemischt und gleichzeitig zu dem negativen Eingangsanschluß 18 dee Zählers 16 gegeben. Wenn ein negativer Kompeneationsimpuls PN erzeugt wird, wird dieser mit dem Befehlsimpuls gemischt und gleichzeitig zu dem positiven Eingangsanschluß 17 des Zählers 16 gegeben. Aus diesem Grunde wird die Differenz zwischen dem Betrag des Antriebes der Torschubanordnung entsprechend der Anzahl der Befehlsimpulse und dem Betrag der tatsächlichen Be-

wegung der Vorrichtung immer durch den reversiblen Zähler 16 aufgefunden. Die Frequenz des Niederfrequenz-Impulsoszillators muß etwas größer als die Frequenz der Änderung der Differenz zwischen dem Betrag der tatsächlichen Bewegung der Vorrichtung und dem Betrag sein, um den die Vorrichtung sich befehlsgemäß bewegt, d.h. einem Betrag entsprechend den Befehlsimpulsen um einen Betrag entsprechend einem Impuls, wenn die Vorrichtung mit maximaler Vorschubgeschwindigkeit bewegt wird. Dieses Prinzip wird auch bei der später zu beschreibenden zweiten Ausführungsform angewendet* In Fig. 1 bezeichnet 221 einen Vorverstärker zum Verstärken der Auffindungssignale, die von der Auffindungseinrichtung 9 erzeugt werden·

In Fig. 2 bezeichnet 251 eine Impulsbefehlseinrichtung mit einem bekannten Impulsinterpolatior od. dgl.,der in die numerische Steuervorrichtung eingesetzt 1st. Die Impulssteuereinrichtung 231 sendet einen Impulszug zu dem positiven Anschluß 24 zum Drehen des Impulsmotors in positiver Richtung aus und sendet einen Impulszug zu dem negativen Anschluß 25 zum Drehen des Impulsmotors in negativer Richtung aus. Mit 26 ist ein Synchronisierkreis

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zum Verschieben des Befehlsimpulses von dem Kompensationsimpuls, so "daß diese Impulse nicht einander überlappen können. Wenn ein positiver Kompensationsimpuls PP ankommt» wird dieser Impuls zu dem positiven Anschluß 24 gegeben, so daß dieser Impuls zeitlich nicht mit dem Befehlsimpuls überlappen kann, der an dem positiven Anschluß 24 oder dem negativen Anschluß 25 auftritt* Wenn ein negativer Kompensationsimpuls PN ankommt, wird dieser Impuls zu dem negativen Anschluß 25 gegeben, so daß dieser Impuls zeitlich nicht den Befehlsimpuls überlappen kann, der an dem positiven Anschluß 24 oder dem negativen Anschluß 25 auftritt. Mit

27 ist ein Erregungssteuerkrels zum Schalten der Erregung der Statorspule des Impulsmotors bezeichnet. Jedesmal, wenn ein Impuls an dem positiven Anschluß 24 auftritt, schaltet der Erregungssteuerkreis 27 die Erregung des Impulsmotors, so daß der Impulsmotor um einen Schritt in positiver Richtung gedreht werden kann» Jedesmal, wenn ein Impuls an dem negativen Anschluß 25 auftritt, schaltet der Erregungssteuerkreis 27 die Erregung des Impulsmotors, so daß der Impulsmotor um einen Schritt in negativer Richtung gedreht werden kann. Hit

28 sind Stromverstärker bezeichnet.

nachfolgend wird die Arbeitsweise der ersten Aüsführungsform der Erfindung erläutert. Es wird davon ausgegangen, daß in Mg* 1 C-Impulse zu dem Impulsmotor als Befehlsdaten von einer numerischen Steuereinrichtung 1 gegeben werden und daß die Vorrichtung in positiver Richtung bewegt wird. Es wird des weiteren angenommen, daß das Unter-

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setzungeVerhältnis des Getriebes so bestimmt ist, daß die Vorrichtung um 1/100 mm pro ein Impuls bewegt werden kann. Wenn Impulse zu dem Impulsmotor gegeben werden, wird der Impulsmotor gedreht und bewegt die Vorrichtung um einen Abstand, der den C-Impulsen äquivalent ist', d.h. um C χ ^j mm. Tatsächlich wird die Haschine nicht genau um C χ γ^ mm wegen des Steigungsfehlers bewegt. Zu diesem Zeitpunkt erzeugt der erste Impulsgenerator C-Impulse und dieser Impulszug läuft über den Richtungsdiskriminierkreis 10 und kommt an dem positiven Anschluß 17 des reversiblen Zählers 16 an und wird darin gespeichert. Andererseits wird, während die Haschine sich bewegt, ein Impuls von der zweiten Impulserzeugungseinrichtung (Auffindungseinrichtung) jedesmal erzeugt, wenn die Maschine um 1/100 mm bewegt wird, und Α-Impulse werden im Ganzen erzeugt und diese Impulse kommen an dem negativen Anschluß 18 des reversiblen Zählers 16 über den Richtungsdiskriminierkreis 11 an. Wenn deshalb bei dem vorstehenden Verfahren der Betrag der tatsächlichen Bewegung der Vorrichtung um oberhalb 1/100 mm größer als der den Befehlsimpulsen äquivalente Betrag wird, wird der Inhalt des reversiblen Zählers 16 ⁿ-1ⁿ,d.h. negativ, und das Tor 23 wird geöffnet, Polglich wird der Impuls von dem Impulsoszillator 21 als ein negativer Kompensationsimpuls PIT über das Tor 23 abgenommen und wird zu dem negativen Anschluß. 25 der Pig. 2 gegeben und der: Impulsmotor wird um einen, Winkel gedreht, der einem "1 "-Impuls in negativer Richtung entspricht, und bewegt die Vorrichtung in negativer Richtung und kompensiert den Pehler. Ein negativer Kompensationsimpuls P2i wird

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gleichzeitig zu dem positiven Anschluß 17 des reversiblen Zählers 16 der Pig. 1 gegeben, und wenn ein Impuls an jedem der Anschlüsse 13 und 15 aufgrund des Kompensiervorganges erzeugt wird, wird der Inhalt des Zählers O und das Tor 23 wird geschlossen·

Wenn andererseits der Betrag der tatsächlichen Bewegung der Torrichtung bei dem vorstehenden Verfahren um 1/100 mm kleiner als der den Befehlsimpulsen äquivalente Betrag wird, wird der Inhalt des reversiblen Zählers 16 +"1^M, -d.h. positiv, und das Tor 19 wird geöffnet. Der Impuls von dem Impulsoszillator 21 wird folglich als ein positiver Kompensationsimpuls PP über das Tor 22 entnommen. Dieser Impuls PP wird dem Anschluß 24 gemäß Fig. 2 zugeführt und bewirkt, daß der Impulsmotor in positiver Richtung gedreht wird, und führt die Kompensation aus. Des weiteren wird der positive Kompensationsimpuls PP zu dem negativen Anschluß des revereiblen Zählers 16 gegeben, und wenn ein Impuls an jedem der Anschlüsse 12 und 14 durch den Kompensationsvorgang erzeugt wird, wird der Inhalt des Zählers O und das Tor 22 wird geschlossen.

Wie oben beschrieben worden ist, wird bei der Einrichtung dieser Ausführungsform eine Differenz zwischen dem Betrag des Vorschubs, der den Befehlsimpulsen äquivalent ist, und dem Betrag der tatsächlichen Bewegung der Vorrichtung aufgefunden und ein Impuls von einem Biederfrequenz-Impulsoszillator wird entsprechend dem Vorzeichen dieser Differenz eingeblendet und eine Kombination von (+) oder {-) kann ausgeführt werden und deshalb kann eine sehr genaue Steuerung ausgeführt werden. Auch wenn der Inhalt des reversiblen Zählers von 0 ins Positive oder

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Negative geändert wird, wird eine Kompensation nicht sofort ausgesendet. Nur nachdem ein Impuls von dem Niederfrequenz-Impulsoszillator ankommt, wird ein Eompensationsimpuls erzeugt und aus diesem Grunde wird ein Schwingungszustand nicht bewirkt und eine stabile Kompensation kann ausgeführt werden. Selbstverständlich kann auch eine bekannte magnetische Skala oder ein Positionskodierer als Impulserzeugungseinrichtung verwendet werden und es ist auch möglich zu bewirken, daß der Nullbereich des reversiblen Zählers eine gewisse Breite hat und eines der Tore öffnet, z.B. wenn der absolute Wert des Wertes des reversiblen Zählers 2 überstiegen hat.

Pig«, 3 zeigt eine andere Ausführungsform des numerischen Steuersystems nach der Erfindung mit offener Schleife, das mit einer Fehlerkompensier einrichtung versehen ist'. Bei dieser Ausführungsform sind ein· Punktionsdrehmelder 31 und ein lineares Induktosyn 32 als Einrichtungen zum Auffinden der Differenz zwischen dem Betrag der Drehung der YorSchubanordnung und dem Betrag der tatsächlichen Bewegung der Vorrichtung vorgesehen. Die Statorwicklung des Punktionsdrehmelders 31 wird durch das Bezugswechselsignal von dem Bezugsoszillator 33 erregt und der Rotor wird durch das Getriebe 3 gedreht. Zweiphasige Signale, die in der Rotorwicklung des Punktionsdrehmelders 31 auftreten, werden den zweiphasigen Wicklungen des Schleifers 34 des linearen Induktosyns 32 zugeführt. Das Auffindungssignal der Skala 35 des linearen Induktosyns 32 wird zu dem Phasenauffindungskreis 36 zusammen mit dem Bezugs-

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Wechselsignal gegeben.. Wenn eine WinkelverSchiebung zwischen dem Motor und dem Stator des Eunktionsdrehmelders oC ist, ist die WinkelverSchiebung zwischen der Skala 35 des linearen Induktosyns 32 und dem Schleifer 34 β und das Bezugssignal (I) ist Asincat, wobei das Auffinäungssignal (IY), das von der Skala 35 aufgefunden worden ist, als A sin (a-ß>) sin tut ausgedrückt werden kann. Deshalb kann der Phasenauffindungskreis 36 das Vorzeichen von (ft-(V) auffinden, indem die Phase, des Auffindungssignales (IV) aufgefunden wird, und ein Signal zu einem der Ausgangsanschlüsse 37 und 38 aussenden. Mit 39 und 40 sind "Und"-!Dore bezeichnet, die Impulse von dem Niederfrequenz-Impulsoszillator 41 einblenden und positive Kompensationsimpulse PP oder negative Kompensationsimpulse PN erzeugen. Mit 41 ist ein elektrischer Impulsmotor bezeichnet, der in der Lage ist, den Stator des funktionsdrehmelders 31 über das Getriebe 42 zu drehen. Mit 43 ist ein Kreis zum Steuern der Erregung des Impulsmotors bezeichnet.

Bei dieser Ausführungsform wird der Kompensationsimpuls PP oder PN mit dem Befehlsimpuls in der numerischen Steuereinrichtung 1 gemischt und wird gleichzeitig zu dem Kreis zum Steuern der Erregung des Impulsmotors gegeben und dreht den Stator des ]ftmktionsteehmelders in Bezug auf den Rotor» Zu diesem Zeitpunkt wird der Winkel der Drehung des Stators pro Impuls gleich dem Winkel der Drehung des Rotors pro ein Befehlsimpuls eingestellt und die Richtung der Drehung des Stators wird gleich der Richtung eingestellt, in welcher der Rotor

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durch den Kompensationsimpuls gedreht wird. Die Winkelabweichung zwischen dem Rotor und dem Stator des Funktionsdrehmelders bleibt deshalb ein Wert, der äquivalent der Anzahl der Befehlsimpulse ohne Rücksicht darauf ist, ob der Kompensationsixapnis ^ü zu dem Impulsmotor 2 gegeben worden ist oder nicht * Das Auffindungssignal (IT) von der Skala zeigt die Differenz zwischen dem Betrag des Antriebes der Torrichtung äquivalent der Anzahl der Befehlsimpulse und dem Betrag der tatsächlichen Bewegung der Torrichtung an· Mit 44» 45 und 46 sind Terstärker bezeichnete

Fig. 4 und 5 zeigen Einzelheiten der Anordnung des Fadenauffindungskreises bei der Ausführungsform der Fig. 3. In Fig. 4 bezeichnen 41 und 42 Terstärker» kreise, auf die ein Auffindungssignal (IT) und ein Bezugssignal (I) von der Skala gegeben werden» 42' und 43 sind Wellenfomkreise bezeichnet _s die Wechselsignale an dem bezeichneten Pegel schneiden und Recbteekv/ellen bilden. Mit 47 und 48 "Und"-lore bezeichnet. Die Eingangsansehliies© 45 _s 4 49 und 50 der Fig. 5 sind jeweils mit den Ausgangs= anschlüsse!! 45» 46, 49 und 50 d@2> Fig. 4 verimsäen..« Mit 51 s 52, 54 und 55 sind "UM«-5!ore toeselohnet.* Mit 53 und 56 sind Differenzierkreise bezeietasts während 57, 58, 59 und 60 Fona-Flip-Flop-i

Die Ausgangswellenformen der Ausgangsansi Fig„ 4 sind in Fig. 6 dargestellt. Unter daß eine Winkelverschiebung «. des Funktioasteetaelders von der Winkelverschiebung (b ö@s laäulstogjns T@rschieden ist und das Terhältnis zwischen «* und |£ als «x. - p> >

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ausgedrückt werden kann, wird die Phase des Auffindungssignales (IV) von dem Induktosyn gleich der Phase des Bezugssignals (Z), wie dies in Fig. 6 (a) dargestellt ist. Da Rechteckwellen, wie diese in Fig, 6 (c) und (d) dargestellt sind, jeweils an den Ausgangsanschlüssen 45 und 46 des Wellenformkreises 4-3 erhalten werden können, können Signale, wie diese in Pig. 6 (e) dargestellt sind, an dem Ausgangsalischluß 49 über ein "Und"-Tor 47 erhalten werden. Polglich wird der Flip-Flop-Kreis 57 in Flg. 5 eingestellt und sendet Signale zu dem Anschluß 37 aus. Wenn Auffindungssignale (IV) nicht auftreten, wird der Flip-Flop-Kreis 57 über das Tor 52 durch die Ankunft der Signale (46) rückgestellt und der Ausgang des Flip-Flop-Kreises (58) wird bei dem Anstieg der Signale (45) eingestellt. Deshalb treten an dem Anschluß 37 keine Signale auf.

Wenn andererseits die Beziehung zwischen« und β ausgedrückt werden kann als α - β =0 haben die AuffindungBsignale (IV),wie dies durch eine gestrichelte Linie in Fig. 6 dargestellt ist, eine Phasendifferenz von 180° zu den Bezugssignalen (I), die in Fig. 6 (b) dargestellt sind. In diesem Falle werden die Signale, wie sie in Fig. 6 (f) gezeigt sind, an dem Anschluß 50 der Fig. 4 entnommen. Folglich wird der Flip-Flop-Kreis 59 in Fig. 5 eingestellt und sendet Signale zu dem Anschluß 38 aus* Venn diese Auffindungssignale nicht auftreten, wird der Flip-Flop-Kreis 59 über das Tor 55 durch die Signale (45) zurückgestellt und der Ausgang des Flip-Flop-Kreises 60 wird an dem Anstieg der Signale (46) eingestellt. Folglich treten die Signale

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an dem Anschluß 38 nicht auf.

Bei der Ausführungsform der Pig« 3 ist eine Skala an dem festen Seil der Vorrichtung vorgesehen und ein Schleifer ist an dem beweglichen !Beil der Torrichtung vorgesehen, jedoch ist es auch möglich, einen Schleifer an dem festen !Teil vorzusehen und eine Skala an dem beweglichen Teil vorzusehen, und der Punktionsdrehmelder kann auch als Auffindungseinrichtung verwendet werden. In diesem Falle ist es möglich, eine Zahnstange an dem festen Seil der Torrichtung vorzusehen und einen Punktionsdrehmelder an dem beweglichen Seil vorzusehen und ein Kitzel, das auf dem Rotor des Punktionsdrehmelders vorgesehen ist, zu veranlassen, mit der Zahnstange zu kämmen.

Nachfolgend wird die Arbeitsweise der zweiten Ausführungsform der Torrichtung nach der Erfindung gemäß Pig. 3 erläutert. Wenn aus Gründen der Erläuterung angenommen wird, das Befehlsimpulse zu dem postiven Kanal des Impulsmotors gegeben werden, um die Torrichtung in postiver Richtung zu bewegen, wird der Rotor des Punktionsdrehmelders 31 um einen Winkel gedreht, welcher der Anzahl der Befehlsimpulse entspricht, und erzeugt Signale (c), die der Anzahl der Befehlsimpulse entsprechen. Wenn andererseits Signale äquivalent dem Betrag der tatsächlichen Bewegung der Torrichtung in positiver Richtung (A) gemacht werden, können Signale äquivalent zu £(c) - (Δ)} von der Skala 35 des Induktosyns erhalten werden. Palis {(c) - (A)\ positv ist, d.h.

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der Betrag der tatsächlichen Bewegung der Vorrichtung kleiner als die Befehlsdaten sind, tritt ein Signal an dem positiven Anschluß 37 des Phasenauffindungskreises 36 auf und ein Impuls von dem Niederfrequenz-Impuls oszillator 41 wird als ein positiver Kompensationsimpuls PP über das Tor 39 entnommen. Dieser positive Kompensationsimpuls PP wird wie bei der vorher erwähnten ersten Ausführungsform zu dem Impulsmotor gegeben und dreht den Motor in positiver Richtung und bewegt die Vorrichtung um einen Betrag, der einem Impuls äquivalent ist, in positiver Richtung. Dadurch kann die Differenz zwischen den Befehlsdaten und der tatsächlichen Stellung der Torrichtung kompensiert werden. Wenn ein positiver Kompensationsimpuls PP erzeugt wird, wird dieser zu dem negativen Kanal des Impulsmotor-Antriebskreises gegeben und veranlasst den Impulsmotor 41, den Stator des Funktionsdrehmelders 31 um einen bestimmten Winkel zu drehen. Als Ergebnis wird... die Drehung des Rotors des gimTrtionsdrehmelders auf der Grundlage des Kompensationsimpulses angehalten und nur das Verhältnis zwischen der Stellung der Skala des Induktosyns und der Stellung des Schleifers wird geändert und die Au£- findungssignale (IV) des Induktosyns werden verringert. Der Nullbereich des Phasenauffindungskreises 36 kann in geeigneter Weise eingestellt werden, indem der vorbestimmte Wert des Triggerpegels des Wellenformkreises der Pig. 4 geändert wird.

Pig. 7 zeigt die dritte Ausführungsform der Erfindung, die eine geringe Änderung der in Pig. 3 dargestellten zweiten Ausführungsform ist. Gemäß Pig·7 ist mit 70 eine

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numerische Steuereinrichtung bezeichnet, die eine Befehlsiiiipuls-Erzeugungseinrichtung 71 zum Erzeugen Von Befehlsimpulsen C enthält· Mit 72 ist ein elektrohydraulischer Impulsmotor bezeichnet, der in positiver oder negativer Richtung durch Befehlsimpulse und später zu erwähnende Kompensationsimpulse gedreht wird,-und dieser Motor wird durch einen (nicht dargestellten) Impulsmotor-Antriebskreis angetrieben. Mit 73 ist ein Getriebe bezeichnet, das mit der Ausgangswelle des Impulsmotors und auch mit dem Ritzel 74 gekuppelt ist. Dieses Ritzel kämmt mit der Antriebszahnstange 75 der Vorrichtung und deshalb ist die Vorrichtung 76 in Längsrichtung der Zahnstange durch die Drehung des Impulsmotors 72 bewegbar« Das Getriebe 73 ist mit einem ersten Funktionsdrehmelder 77 gekuppelt und die Drehung des Impulsmotors bewirkt, daß sich der Rotor des IPunktionsdrehmelders dreht. Die Torrichtung 76 ist mit einem linearen Induktosyn 80 versehen, das eine Skala 78 und einen Schleifer 79 aufweist. Mit 81 ist ein Grundwellenoszillator bezeichnet, der zwei Statorwicklungen des Punktionsdrehmelders 77 erregt und auch zwei Wicklungen des Schleifers des Induktosyns erregt. Beide Ausgangswicklungen des Rotors des ersten Ifunktionsdrehmelders sind mit den Statorwicklungen eines zweiten Punktionsdrehmelders 82 verbunden. Eine der beiden Wicklungen des Rotors des zweiten Punktionsdrehmelders 82 ist mit einem Phasendiskriminierkreis 83 verbunden. Sine Wicklung der

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Skala 78 des Induktoeyns 80 1st auch mit dem Phasendiskriminierkreis 83 verbunden. Mit 84 ist ein Tor bezeichnet und (+) oder (-) des Tores 84 wird als Ergebnis der Diskriminierung durch den Phasen» diskriminierkreis 83 geöffnet. Hit 83 ist ein Niederfrequenz-Impulsoszillator bezeichnet, um einen Kompensationsimpuls über das Tor 84 entweder zu der Leitung 86 öder zu der Leitung 8? auszusenden. Sie Leitungen 86 und 87 sind mit einem elektrischen Impulsmotor 88 verbunden und deshalb wird jedesmal, wenn ein CompensationsImpuls ausgesendet wird, der elektrische Impulsmotor 88 gedreht und dreht den Rotor des zweiten Funktionsdrehmelders, der mit dem elektrischen Impulsmotor 88 gekuppelt ist. Ein !Compensationsimpuls C, der auf der Leitung 86 oder 87 auftritt, wird mit dem Befehlsimpuls C am Punkt 89 gemischt.

Nachfolgend wird die Arbeitsweise der Vorrichtung der Pig. 7 beschrieben. Zuerst wird angenommen, daß der Drehwinkel des Rotors des Funktionsdrehmelders 77 pro Impuls gleich dem Drehwinkel des Rotors des Funktionsdrehmelders 82 pro Impuls ist. Wenn nun Befehlsimpulse C von der Befehlsimpuls-Erzeugungseinrichtung 71 ausgesendet werden und ein Kompensationsimpuls C* mit den Befehlsimpulsen C gemischt wird, werden Impulse C + C zu dem Impulsmotor 72 gegeben. Als Ergebnis wird der Impulsmotor 72 um C + C - d gedreht, wobei d die Abweichung des Impulsmotors ist. Wegen der Genauigkeit wurde die Verzögerung des Motors berücksichtigt.

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Die Grundwellen Λ sinA>t und A cob cut werden im voraus den beiden Sätzen der Anschlüsse dee Stators dee ersten Funktionsdrehmeldere 77 zugeführt· Wenn der Rotor um einen Betrag äquivalent zu 0 + 0« - d gedreht wird, treten die Ausgänge A sinj^t - {Q+O^¥-d)| und A coß{c^t-(G +C- d)J an den beiden Rotorwicklungen auf. Andererseits wird die Vorrichtung um einen Betrag äquivalent zu G + 0* - d - e gedreht, wobei e der Fehler der Vorrichtung ist. Deehalt) wird der Ausgang der Skala Λ s in £ OJt - (p + O* - d - e)} . Der Ausgang des zweiten Punktionsdrehmelderß 82 wird A sini c^t - (C- d)\ · Deshalb wird die Phasendifferenz zwischen den beiden Ausgängen, d.h. C - e, in dem Phasendiskriminierkreis 83 aufgefunden* 9&S $m 84 wird entsprechend dieser Differenz geöffnet und ein Kompensationsimpuls kann erhalten werden· Der Impulsmotor 88 wird durch den

Kompensationsimpuls gedreht und der Rotor des Punktionsdrehmelders pg ¥fird i» solcher Richtung gedreht, daß der abeo^iie Wert von q? ?- e verringert wird·

Wie oben beschrieben werden ist* wird bei Sem Sys|e|a ÜßV Erfindung ein Auffindungssignal erhalten, das die Differenz zwischen 4ß» Bs1;raf des Antriebes der anordnung zum Vorschieben der fprrichtuni; lind ßem g

der tatsächlichen Bewegung der !faschine darstellt, und ein Impuls von einm Niederfrequenz-Impulsoszillator wird en$ß sprechend dem Vorzeichen 4es Auffin4ungssignales eingeblendet und ei» 3£pmpensatipnsimj»uls, wird erhaj-1?!|n. Deshalb, kann der £ejiler_f daß dag Steuers^*em in eineii §phwl.njgung§p

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Fig. 8 sseigt ein Beispiel einer numerischen Steuerung mit offener Schleife einer Werkzeugmaschine, bei der die Erfindung anwendbar ist. Befehlsimpulse CP von einer numerischen Steuereinrichtung N/C werden zu einem Impulsmotor PN gegeben. Der Impulsmotor PM bewegt den Tisch T der Haschine über eine Vorschubanordnung mit einem Getriebe O_t einer Vorschubschraube FS und einer Mutter N. Mit W ist ein Werkstück bezeichnet und mit CU ist eine Schneideinrichtung bezeichnet. Bei dieser numerischen Steuerung der Werkzeugmaschine mit offener Schleife ist keine Rückkopplungsschleife vorhanden.

Pig. 9 zeigt ein Beispiel einer numerischen Steuerung einer Werkzeugmaschine mit halb geschlossener Schleife, bei der die Erfindung anwendbar ist, wobei der Betrag der Drehung eines Servomotors SM. durch eine Auffindungseinrichtung DI aufgefunden wird und zu einer numerischen Steuereinrichtung N/G rückgekoppelt wird.

Pig. 10 zeigt ein anderes Beispiel einer numerischen Steuerung einer Werkzeugmaschine mit halb geschlossener Schleife, bei der die Erfindung anwendbar ist, wobei eine Auffindungseinrichtung DT entsprechend dem Betrag der Drehung des Endteiles einer Vorschubschraube fS betätigt wird und das Auffindungssignal zu einer numerischen Steuereinrichtung N/C zurückgekoppelt wird.

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Claims

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Patentanspruch

numerische Steuervorrichtung, gekennzeichnet durch eine erste Auffindungseinrichtung zum Auffinden des Betrages des Torschubes, der auf eine Vorschubeinrichtung für den Vorschub der Torrichtung gegeben wird, durch eine zweite Auffindungseinrichtung zum Auffinden des Betrages der Bewegung des beweglichen Teiles der Torrichtung, durch einen Jfiederfrequenz-Impulsoszillator und durch ein ior zum Einblenden eines Impulses von dem Impulsoszillator entsprechend dem Ergebnis der Auffindung durch die erste und die zweite Auffindungseinrichtung.

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