DE2034003C3 - Vorrichtung zur Positionierung eines mittels Schrittmotors angetriebenen Gliedes einer Maschine - Google Patents

Description

ergerät (20) zur Versorgung des Antriebs-Schritt- samvortriebsmotor verwendet.

motors (3) zugleich auch einen ,Ver- Am Tisch ist ein Positions-Geber in Form eines

gleichs-Schrittmotor (6) speist, der die Wegstrek- Synchronmotors oder eines Potentiometers ange-

kenmeßvorrichtung (7) antreibt, die zur Festle- bracht, der nach Umformung Impulse an einen Ver-

gung der Schrittanzahl des Antriebs-SchriUmo- 15 gleicher gibt, in welchem die vom Eingabemechanis-

tors (3) elektrische Steuerimpulse an das Steuer- mus z. B. einem Loch- oder Magnetband gelieferten

gerät (20) abgibt. Impulse mit den vorher beschriebenen verglichen

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- werden, und im Bedarfsfall Impulse an den kleine kennzeichnet, daß an der Wegstreckenmeßvor- Schritte ausführenden Schrittmotor bzw. auch an den richtung (7) die Schrittzahl des Antriebs-Schritt- 20 schnell vorlaufenden Kurzschlußläufer abgegeben motors (3) proportional voreinstellbar ist. werden. Man kann diese Vorrichtung auch als elek-

3. Vorrichtung nach Anspruch I oder 2, da- trischcn Differentialantrieb bezeichnen, da man wie durch gekennzeichnet, daß die Wegstreckenmeß- bei einem mechanischen Getriebe-Differential eine vorrichtung aus einer Kontaktplatte (7) mit Bür- Anzahl Umdrehungen zufügen oder abziehen kann, stenabgriff besteht. 25 um den Tisch der Maschine nach einer entsprechen-

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 den Einpendelzeit an Ort und Stelle zu haben.

bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wegstrek- Nachteilig ist dabei, daß ein relativ großer Auf-

kenmeßvorrichtung aus einer wcchselbaren über wand an Schaltmitteln erforderlich ist. Sollten bei der Bürsten (9) und Kontaktplatte (7) abtastbaren Impulsverarbeitung digitale Vorrichtungen Verwcn-Lochkarte besteht. 30 dung finden, so gelten dieselben Nachteile, wie be-

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 reits an anderer Stelle gesagt.

bis 4, dadurch gekennzeichnet, da3 zur Abtastung Nachteilig ist, daß an den Tisch der Maschine ein

der Wegstreckenmeßvorrichtung eine photoelek- Synchronmotor oder ein Potentiometer mechanisch

irische Anordnung vorgesehen ist. angeschlossen werden muß. Dies eignet sich dem-

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 35 nach nur für relativ schwere Antriebe. Außerdem ist bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abtastung ein fester Anbau von der Konstruktion der Maschine der Wegstreckenmeßvorrichtung eine magnetisch aus notwendig.

arbeitende Anordnung vorgesehen ist. ' Die erforderlichen Einpendelzeiten sind groß, so

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 daß bei öfterem Wechsel der Position hohe Verlustbis4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abtastung 40 zeiten auftreten.

der Wegstreckenmeßvorrichtung ein Partikel- Die Nachteile der bekannten Vorrichtungen ver-

strahler vorgesehen ist. meidet die Vorrichtung nach der Erfindung.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung zur Positionierung von Gliedern an

45 einer Maschine zu schaffen, welche mathematisch

exakt zu jedem Zeitpunkt die genaue Anzahl der Schritte, die der Antriebs-Schrittmotor ausführen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Posi- soll, festlegt. Die genaue Anzahl der Schritte ist vortionierung eines mittels Schrittmotors angetriebenen einstellbar. Bei Ausfall des Versorgungsnetzes oder Gliedes einer Maschine mittels einer Vergleichsvor- 50 aber bei Störspannungen läßt sich genau feststellen, richtung zum Vergleich der vom Steuergerät an den wieviel Schritte der Anlriebs-Schrittmotor bis dahin Antriebs-Schrittmotor gegebenen und der von der wirklich ausgeführt hat.

Wegstreckenmeßvorrichtung abgegebenen Impulse. Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch,

Es sind bereits Vorrichtungen zur Positionierung daß das Steuergerät zur Versorgung des Antriebsvon Gliedern an Maschinen bekanntgeworden, 55 Schrittmotors zugleich auch einen Vergleichs-Schrittweiche mit elektrischen Antriebs-Schrittmotoren an- motor speist, der die Wegstreckenmeßvorrichtung getrieben werden, wobei die einzelnen Schritte durch antreibt, die zur Festlegung der Schrittanzahl des digitale Zähler ausgezählt werden. Antriebs-Schrittmotors elektrische Steuerimpulse an

Der Nachteil dieser bekannten Vorrichtungen ist, das Steuergerät abgibt.

daß die digitalen Zähler zwar die Schritte genau aus- 60 Die Vorrichtung hat den großen Vorteil, daß zu zählen, welche der Schrittmotor ausführen soll, je- jedem Zeitpunkt genau definierbar ist, wieviel doch bei Stromausfall oder aber bei Störimpulsen, Schritte der Antriebs-Schrittmotor wirklich ausgewie sie in der Praxis in Fertigungsbetrieben sehr oft führt hat. Zudem ist aber auch noch gegeben, daß vorkommen, auf den Nullpunkt zurückfallen und bei Ausfall des Netzes oder bei Abstellung der Maman im gegebenen Zeitpunkt nicht mehr weiß, wie- 65 schine sofort wieder von der gleichen Stelle, d.h., viel Schritte der Motor eigentlich ausgeführt hatte. von der bereits ausgeführten Anzahl der Schritte der Die bisher bekanntgewordenen Vorrichtungen haben Antriebs-Schrittmotor weiter arbeitet,
deshalb in der Praxis nicht Eingang finden können. Dies ist in der Praxis beispielsweise beim Einstel-

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len und beim Betrieb von Werkzeugmaschinen oder oder überhaupt an der zu positionierenden Vorrich-

aber in der optischen Meßtechnik oder aber bei der tung keinerlei Geber angebracht werden muß.

Justierung von Parabolspiegeln von Bodenstationen Es wird lediglich das Steuergerät und die Ver-

od. dgl. unerläßlich. · gleiehsvorriehtung angesteckt, und die Positionierung

Die Vergleichsvorrichtung besteht aus einem Ver- 5 kann beginnen.

gieichs-Schrittmotor und einer Wegstreckenmeßvor- Dabei besteht der Vorteil, daß Steuergerät und

richtung, die von diesem angetrieben wird. Vergleichsvorrichtung universell an vielen Maschi-

Beide Schrittmotoren werden aus dem gleichen nen einsetzbar sind.

Schriitspannungsgeber als Steuergerät gespeist. Es Die Erfindung ist in einem Blockbild schematisch

besteht die Möglichkeit, daß die Wegstreckenmeß- io dargestellt. Das schematische Blockbild zeigt wie die

vorrichtung in der Vergleichsvorrichtung proportio- einzelnen Gruppen der Vorrichtung angeordnet sind

nal der Schrittanzahl für den Antriebs-Schrittmotor und zusammen arbeiten.

\oreinstellbar ist. Damit wäre beispielsweise gegeben. Die Antriebsvorrichtung 1 und die elektromecha-

daß der Schrittmotor zu dem Objekt in einem Unter- nischc Vcrgleichs'-orrichtung 2 sind gestrichelt um-

setzungsverhältnis oder Übersetzungsverhältnis ange- 15 randet.

Hieben wird. " Die Antriebsvorrichtung 1 besteht im wesentlichen

Es besteht aber durchaus auch die Möglichkeit, aus einer Netzversorgungseinheit 19, welche über die

daß die Vergleichsvorrichtung über die Antriebsvor- Leitung 11 mit dem Steuergerät 20 verbunden ist.

richtung dem Anlriebs-Schrittmotor Befehle erteilt. Das Steuergerät 20 speist über die Leitung 13 den

Man kann auch so vorgehen, daß mehrere An- 20 Antriebs-Schrittmütor3, welcher über eine mtxhani-

iriebs-Schrittmotoreinheiten beispielsweise für men- sehe Kupplung 16 das Objekt 4 vom Punkt 17 zum

i\re Koordinaten oder mehrere Antricbsvorrichtun- Punkt 18 verschiebt. Die mögliche Verschiebung ist

gen an einem Objekt von einer Vergleichsvorrichtung beispielsweise in Pfcilrichlung5 eingezeichnet. Es ist

aus steuerbar sind. Die Vergleichsvorrichtung kann im vorliegenden Fall eine lineare Verschiebung. Man

dann mit verschiedenen Vergleichs-Schrittmotoren 25 kann natürlich die Verschiebung auch auf einer Bo-

oder aber mit einer mehrteiligen Wegstreckenmeß- genbahn vornehmen,

vorrichtung versehen sein. Vom Steuergerät 20 wird im gezeichneten Beispiel

Die Wegslreekenmeßvorrichiung nach der Erfin- über die Leitung 12 der Vergleichs-Schrittmotor6

Llung kann aus einer Kontaktplalte bestehen, welche angetrieben, der über eine mechanische Kupplung 15 mil Bürstenabgriff verschen ist. Auf der Kontakt- 30. einen Schleifarm 8 antreibt, welcher Bürsten 9. die

platte sind dann entsprechend den mathematischen beispielsweise eingezeichnet sind, trägt.

Funktionen Kontakte aufgebracht, die \on einer Der Schleifarm 8 mit den Bürsten 9 schleift über

Bürstenvorrichtung abtastbar sind. die Kontaktplatte 7, welche beispielsweise einge-

Die Wegstreckenmeßvorrichtung kann auch mit zeichnete metallische Kontakte 10 trägt, welche

einer schnell wechselbaren Lochkarte versehen sein, 35 die Bürsten 9 je nach verwendeter Schaltung ver-

bei der, wie es bekannt ist, durch die Löcher der binden.

Lochkarte Bürsten auf eine Kontaktvorrichtung grei- Die Schaltung kann je nach Bedürfnis gewählt

fen. werden, wobei beispielsweise Bürsten und Kontakte

Bei der Vorrichtung nach der Erfindung können auf der Kontaktplalte angeordnet sein können, so

auch mehrere Wcgstreckenmeßvorrichtungen, die als 40 daß beispielsweise Schritte 1 bis 100 abgreifbar sind,

clektromechanische Vergleichsvorrichtungen arbei- Eine solche Schaltung ist in der Praxis hinreichend

ten, vorhanden sein und somit mehrere Koordinaten bekannt und nicht Gegenstand der Erfindung,

oder aber mehrere Vorrichtungen an dem Objekt Das Steuergerät 20 enthält einen oder im besonde-

stcuerbar sein. ren Fall mehrere Schrittspannungsgeber, welche die

Es besteht aber durchaus auch die Möglichkeit, die 45 Schrittmotoren 3 und 6 antreiben.

Wegstreckenmeßvorrichtung photoelektronisch abzu- Mao kann natürlich an Stelle der Kontaktplatte 7

tasten oder aber auch eine magnetische Abtastung auch eine andere Wegstreckenmeßvorrichtung an-

vor/.unehmen. In besonderen Fällen kann aber auch bringen, welche beispielsweise lineare Bewegungen

eine Abtastung über einen Partikelstrahler mittels ausführt. Es besteht auch durchaus die Möglichkeit,

strahlender Meßpunkte möglich sein. 50 daß zwischen dem Vergleichs-Schrittmotor 6 und der

Die Vorrichtung hat den großen Voneil, daß eine Kontaktplatte 7 als Wegstreckenmeßvorrichtung

exakte, mathematisch genaue Positionierung auf noch ein Untersetzungsgetriebe eingeschaltet ist, so

einer geraden oder auf einer Bogenbahn auch in daß zwischen den Schritten des Antriebs-Schrittmo-

mehreren Koordinaten oder aber in mehreren Ar- tors 3 und des Vergleichs-Schrittmotors 6 ein propor-

beitsvorrichtungen an einem Objekt möglich ist. 55 tionales Verhältnis besteht.

Die Vorrichtung arbeitet auch exakt, wenn einmal Es kann auch eine Drehrichtungsumkehr zwischen

die gesamte Einrichtung angehalten wird oder aber den beiden Schrittmotoren 3,6 stattfinden,

der Strom ausfällt oder aber andere Störungen in Man kann auch so vorgehen, daß die elektrome-

der Anlage auftreten. chanische Vergleichsvorrichtung 2 die durchlaufen-

Weitere Vorteile der Erfindung sind, daß außer- 60 den Winkclschritie des Verglcichs-Schrittmotors 6

halb der im Betrieb befindlichen Maschine eine Vor- einer im Steuergerät 20 angeordneten Übcrwa-

einstellung möglich ist. Weiterhin, daß auch wäh- chungseinheit über -die Leitung 14 zuführt. Stellt

rend der Bearbeitung eine zusätzliche Verstellung diese fest, daß die Summe der durchlaufenden Win-

möglich ist. kelschritte einem vorgewählten Wert entspricht, so

Die Vorrichtung nach der Erfindung ist ganz uni- 65 setzt die Überwachungseinheit die beiden Schrittmo-

versell an allen Werkzeugmaschinen oder anderen toren still. Auf diese Weise wird erreicht, daß zu jeder

Vorrichtungen anwendbar, die mittels Schrittmotor Zeit die exakte Schrittanzahl des Antriebs-Schrittmo-

angetrieben werden, da am Werkzeugmaschinentisch tors 3 durch den Vergleichs-Schriltmotor 6 über-

wacht und festgestellt wird, so daß auch bei Netzausfall oder bei Spannungsschwankungen des Netzes jederzeit die bereits durchgelaufene Anzahl der Arbeitsschritte festgehalten wird und bei Wiederkehr normaler Spannungs- oder NeUverhältnissc ein Weiterarbeiten der Vorrichtung von dieser Stelle aus erfolgt.

Die beiden Schrittmotoren 3 und 6 führen im besonderen Beispiel dieselben Winkclschritte aus.

Man kann natürlich auch eine proportionale Untersetzung Zwischenschalten, wobei aber ebenfalls im Verhältnis immer die gleichen Teilschritte durchgeführt werden.

Es besteht natürlich durchaus auch die Möglichkeit, die clektromechanische Vergleichsvorrichtung? so zu gestalten, daß diese beispielsweise am Hebel 21 in verschiedener Pfeilrichtung von außen verstellbar ist, so daß an dieser Stelle auch noch eine Eingriffsstcuerung stattfinden kann.

Man kann von dem Steuergerät 20 aus auch mehrere Antriebs-Schrittmotoren etwa zur Steuerung von Gliedern in verschicdcr.cn Koordinaten oder aber auch in einer Zeitkoordinate vorsehen. Auf diese Weise besteht die Möglichkeit, mit einem Steuergerät beispielsweise an einer Werkzeugmaschine oder aber an einer anderen Vorrichtung eine Mchrfachsteuerung von einem Steuergerät aus über eine oder mehrere clektromechanische Vergleichsvorrichtungen

ίο auszuführen.

. Im Normalfall werden beide Schrittmotoren 3undfi in der Schrittfrequenz miteinander synchron laufen.

Die Vorrichtung nach der Erfindung hat den großen Vorteil, daß zu jedem Zeitpunkt eine exakte Po sitionierung des Objektes 4 erfolgt. Eine Einpendel zeit, wie diese bei einer der bekannten Vorrichtunger vorhanden ist, gibt es bei der Erfindung nicht. Dem nach entfallen die dabei anfallenden Verlustzeiten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

ι 2 Es ist auch eine Vorrichtung nach USA.-Patent Patentansprüche: 3 246 218 bekannt, die zum Positionieren eines Werkzeugmaschinentisches in eine bestimmte Lage

1. Vorrichtung zur Positionierung eines mittels zwei Motore verwendet. Ein Antriebsmotor als Schrittmotor angetriebenen Gliedes einer Ma- 5 Drei-Phasen-Induktionsmotor, in Deutschland Kurzschinc mittels einer Vergleichsvorrichtung zum Schlußläufer genannt, dient als Schnellvortriebsmo-Vergleich der vom Steuergerät an den Antriebs- tor, um den Tisch schnell in die ungefähre Lage zu Schrittmotor gegebenen und der von der Weg- schieben.

streckenmeßvorrichtung abgegebenen Impulse, Ein zweiter Motor gebaut als Schrittmotor dient

dadurch gekennzeichnet, daß das Steu- io zur Feineinstellung der Endlage, er wird als Lang-