DE2055668A1

DE2055668A1 - Werkzeugmaschinen Regeleinrichtung

Info

Publication number: DE2055668A1
Application number: DE19702055668
Authority: DE
Inventors: John Merrill Waynesboro Va Rhoades (V St A) G05d 3 06
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1969-11-14
Filing date: 1970-11-12
Publication date: 1971-05-27
Also published as: FR2067298B1; FR2067298A1

Description

Patentanwälte

Pr.-Ing, Wilhelm Reiphel DipWng. Woligang Eeichel

6 F.rankiuri a. M. 1
■Parksiraße 13

6490

GENERAL ELECTRIC COMPANY, Schenectady,- N.Y., VStA Werkzeugmaschinen-Regeleinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für Werkzeugmaschinen, Die Erfindung befaßt sich mit einer Kompensation von Abmessungsfehlern, die durch eine Abnutzung des Werkzeugs hervorgerufen werden.

Aufgrund der Regeleinrichtung, die als Lageregeleinrichtung ausgebildet ist, ist die Werkzeugmaschine in der Lage, eine vorbestimmte Form in ein Werkstück zu schneiden, während Werkstück und Werkzeug relativ zueinander bewegt werden. Die Relativbewegung wird durch Sollwertsignale bestimmt, die in Abhängigkeit von einem Dateneingabegerät zugeführten Anweisungen erzeugt werden. Die dem Dateneingabegerät zugeführten Anweisungen liegen zweckmäßigerweise in Form eines Programms vor, das durch einen Lochstreifen oder durch Einstellung an Drehschaltern an einer Schalttafel oder direkt durch einen elektronischen Rechner vorgegeben werden kann. Um die gewünschte Form in ein Werkstück zu schneiden, wird das Schneidwerkzeug' längs der zu schneidenden Kontur oder Bahn auf dem Werkstück entlangbewegt. Zur Erläuterung der Erfindung sei ein kreisförmiges Werkzeug angenommen, das relativ zum Werkstück drehbar ist. Das Werkzeug kann beispielsweise in einer Arbeits-

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spindel angeordnet sein. Das Programm ist daher so aufgestellt,' daß die Arbeitsspindelachse in einem Abstand vom Werkstück g§- halten >wir4, der gleich dem Nennradius des Werkzeugs ist, E>i§» 3er Abstand wird auch als "Versetzung" oder "Nennversetzung" ■'■■·,-bezeichnet. Bei der Programmierung muß daher vorausgesetzt :·—-werden, daß der Radius des Werkzeugs konstant bleibt, Vexrn das Werkzeug Jedoch ein großes Werkstück oder eine große An- zahl von Werkstücken bearbeitet, kann es stark abnutzen, Dita erfordert eine Korrektur der Nennversetzung. Die geometrischen Beziehungen, die bei der Korrektur der Versetzung oder bei der Kompensation des Versetzungsfehlers beachtet werden müßsen, werden an Hand von Fig. 2 näher erläutert, und die PurQhftih« rung der Korrektur wird an Hand von Fig. 1 näher erläuterts

Fig, 1 ist ein Blockschaltbild einer nach der Erfindung ausgebildeten Kompensationsvorrichtung und

Fig. 2 veranschaulicht die geometrischen Beziehungen, die bei der Kompensation eine Rolle spielen, und dient zur Erläuterung der Vorrichtung nach Fig. 1.

Die Erfindung wird an Hand eines Beispiels beschrieben, das einen Zusatz zu der Werkzeugmaschinenregeleinrichtung darstellt» die in der britischen Patentschrift 1 019 896, insbesondere deren Fig. 1,· beschrieben ist. Diese Regeleinrichtung wird im · folgenden an Hand der vorliegenden Fig. 1 kurz beschrieben. In der vorliegenden Fig. 1 dargestellte Teile, die gleich.dfΐ|#& in der erwähnten Patentschrift sind, sind mit derselben zweii stelligen Bezugszahl wie in der erwähnten Patentschrift vei»~ sehen, mit der Einschränkung, daß an die Bezugszahlen; d^rjtnjU gen Teile, die bei beiden Koordinaten X und Y gleich §ind, zur Unterscheidung der Buchstabe X oder Y angehängt ist. Zur Erfindung beitragende Teile sind mit dreistelligen Bezugszahjeu versehen. Auch hier ist wieder der Buchstabe X oder Y zur Unterscheidung gleicher Teile, die für die X- oder die Y-Achse verwendet werden, angehängt. Im folgenden wird nur der für die Y-Achse oder Y-Koordinate vorgesehene Teil der Einrichtung

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ausführlicher beschrieben; eine Beschreibung des für die X-Achse oder -Koordinate vorgesehenen Teils der Einrichtung ergibt sich dann dadurch, daß man den Buchstaben Y durch den Buchstaben X ersetzt.

Nach Fig. 1 enthält die Regeleinrichtung eine Dateneingabeeinheit 21, die Daten aus einer (nicht dargestellten) äußeren Programmquelle erhält, z.B.einem Lochstreifen oder Drehschaltern oder einem Rechner. Die"Dateneingabeeinheit setzt die eingegebenen Programmdaten und Anweisungen in Signale um, die für eine Verarbeitung in Signale zur Regelung der Bewegung der (nicht dargestellten) Werkzeugmaschine durch Stellmotoren 75Y und 75X geeignet sind. Zur Erläuterung der Erfindung- kann die Dateneingabeinheit auch so betrachtet werden, als enthalte sie auch den Geschwindigkeitssollwertgeber 29 der Einrichtung nach der erwähnten Patentschrift. Das Ausgangssignal 34 der Dateneingabeeinheit 21 (29) ist eine Impulsfolge mit einer Frequenz, die dem Sollwert der Relativgeschwindigkeit von Werkzeug und Werkstück längs der zu schneidenden Kontur entspricht. Diese Geschwindigkeit wird auch Bahngeschwindigkeit genannt, und der Betrag dieser Geschwindigkeit wird mit V^ bezeichnet. Das Signal 34 wird einem Funktionsgenerator 37 zugeführt, der die Y-'und X-Komponenten der vorgegebenen Geschwindigkeit erzeugt, also V = V^ · sin θ und V_x = V^ · cos θ entsprechend Fig. 2. Die Anfangswerte von sin θ und cos θ für jeden Kontur- oder Bahnteil werden vor dem Schneiden dieses Konturteils von der Dateneingabeinheit (über nichtdargestellte Leitungen) in den Funktionsgenerator 37 eingegeben. Wenn der Konturteil eine gerade Linie ist, bleiben sin θ und cos θ während der Dauer des Schneidens dieser Kontur konstant. Wenn der Konturteil keine gerade Linie ist - er kann beispielsweise ein Kreisbogen sein - , dann bleiben sin θ und cos θ nicht konstant. Infolgedessen ändern sich die Geschwindigkeit V in X-Richtung und. die Geschwindigkeit V in Y-Richtung kontinuierlich (bzw. ständig), und die kontinuierliche Änderung wird durch eine Schaltung bewirkt, die sich im Funktionsgenerator 37 befindet, wie es in der erwähnten Patentschrift beschrie-

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ben ist. Bei der Verwirklichung der Kompensationsanordnung nach der Erfindung ist es wichtig darauf zu achten, daß sich die Geschwindigkeiten kontinuierlich oder ständig ändern.

Die die Geschwindigkeit in Y- und X-Richtung (V und V) darstellenden Signale sind ebenso wie das die Geschwindigkeit V₁ darstellende Signal Impulsfolgen mit Frequenzen, die jeweils dem sin θ-fachen der Frequenz von V^ und dem cos Θ-fachen der Frequenz von V. entsprechen. Das die Geschwindigkeit V darstellende Signal, das am Anschluß 41Y des Funk- ■■„. tionsgenerators 37 erscheint, wird einem Eingang eines. Soll·* wertphasenzählers 31Y zugeführt. Dieses Eingangssignal phasenmoduliert ein dem Sollwertphasenzähler 31Y aus einem (nicht dargestellten) Taktgeber zugeführtes Taktsignal. Das phasenr modulierte Ausgangssignal des Sollwertphasenzählers 31Y stellt die gewünschte Y-Bewegung dar. Ein Lageumformer 26Y ist me^ chanisch mit dem Stellmotor 75Y verbunden und erhält auch ein Taktsignal vom (nicht dargestellten) Taktgeber. Die Drehung des Lageumformers 16Y phasenmoduliert das ihm zugeführte Takt-* signal, so daß sein Ausgangssignal die Ist-Lage des Stellmotors 75Y darstellt. Die phasenmodulierten Ausgangssignale des Sollwertphasenzählers 31Y und des Lageumformers 16Y werden in einem Diskriminator 18Y verglichen, der ein analoges Signal erzeugt, das ihre Differenz darstellt. Dieses analoge Ausgangssignal ist das Lage-Stellsignal für den Y-Stellmotor 75Y. Dieses Signal wird einem Verstärker 74Y zugeführt, der den Stellmotor 75Y so antreibt, daß er mit einer Geschwindigkeit bzw. Drehzahl läuft, die von dem verstärkten Lage-Sol'l·-;· wertsignal abhängt. Der Stellmotor..,7SXl treibt die Werkzeugmaschine in Y-Richtung an. Die mit entsprechenden Bezugszahlen, jedoch einem an die Bezugszahl angehängten X bezeichneten Bauteile steuern in ähnlicher Weise die Bewegung des Stellmotors 75X, der die Werkzeugmaschine in X-Richtung antreibt.

Es ist wichtig daraufhinzuweisen, daß das über die 34 geleitete Signal eine Impulsfolge mit einer Frequenz dar-

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stellt, die der Bahngeschwindigkeit V₁ (oder Schneidgeschwindigkeit) längs der Bahn bzw. Kontur des Werkstücks entspricht, daß das Signal am Ausgangsanschluß 41Y eine Impulsfolge mit einer Frequenz ist, die der Schneidgeschwindigkeit in Y-Richtung (V = V₁ · sin θ entsprechend Fig. 2) entspricht und daß das über die Leitung 41X geleitete Signal eine Impulsfolge mit einer Frequenz ist, die der Schneidgeschwindigkeit in X-Richtung (V_x = V₁ · cos θ entsprechend Fig. 2) entspricht. Im Gegensatz dazu ist die X-Korrekturkomponente für die Werkzeugabnutzung proportional cos Θ, wie im folgenden an Hand von Fig. 2 näher erläutert wird.

Nach Fig. 2 ist das Werkzeug T kreisförmig. Der Nennradius des Werkzeugs ist mit R und der Mittelpunkt mit K bezeichnet. Das Werkzeug T ist in einem "absoluten" Koordinatensystem dargestellt, das durch die Koordinaten X und Y definiert ist. Der Nullpunkt transformierter Koordinaten X' und Y¹ fällt mit der Augenblickslage des Mittelpunktes K zusammen. Die zu schneidende Kontur ist durch ein gerades Liniensegment CT dargestellt. Sie kann auch gekrümmt sein, wie das Liniensegment CT'. In diesem Falle stellt das Liniensegment CT die Tangente an dem gekrümmten Liniensegment CT¹ und auch an dem Werkzeug T im augenblicklichen Berührungspunkt P dar.

Das Liniensegment CT bildet einen Winkel θ mit der Koordinate X¹. Infolgedessen bildet der Radius des Werkzeugs T, der die Punkte K und P verbindet, den gleichen Winkel θ mit der Koordinate Y'. (Die Koordinaten X und Y bzw. X¹ und Y¹ zeigen in die gleiche Richtung wie die X- und Y-Achsen der Maschine.) Ferner ist ein Vektor V₁ dargestellt, der durch den Mittelpunkt K verläuft. Für die sich unmittelbar anschließende Beschreibung braucht der Vektor V₁ lediglich als die Rich tung der Bewegung des Mittelpunktes K anzeigend angesehen zu werden. Insofern schließt der Vektor V₁ mit der Koordinate X¹ ebenfalls den gleichen Winkel θ ein. Als Beispiel sei angenommen, daß die Lage der Kontur CT oder CT' in dem X-Y-Koordinatensyetem (durch das von der Einhtit 21 aufgenomme-

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ne Programm¹) fest vorgegeben und der Radius R gleich dem ,,. _> Nennradiüs des Werkzeuges T ist, so daß die tatsächliche; Ver- _Λ setzung (der Istwert der Versetzung) des Mittelpunktes K gleich der Nennversetzung (gleich dem Sollwert der Verletzung) ist, die programmiert ist. Die tatsächliche Versetzung ist daher gleich R. In diesem Falle erfolgt die Bearbeitung des, Werkstücks programmgemäß, und die erforderliche Kompensation ,'. ist Null. - '...

Als nächstes sei angenommen, daß nach dem Schneiden der Kontur CT (oder CT¹) in ein Werkzeug, ein weiteres Werkstück ,, . nach dem gleichen Programm bearbeitet werden soll, d.h. daß die gleiche Kontur CT (oder CT¹.) an der gleichen Stelle .im ,.,,;', X-Y-Koordinatensystem mit dem gleichen Werkzeug T herg^eg^ellt,,.., werden soll. Wegen der Abnutzung hat sich jedoch der Radius_M,. des Werkzeuges um die Länge d auf die Länge R¹ verringert;,,,, der Umfang ist durch den gestrichelten Kreis dargestellt. Das Werkzeug T muß daher "um die Strecke d längs der Linie,KP ver-._Q setzt Werden, so daß es wieder den Punkt P berührt. Die Y- _Äf. Komponente dieser Versetzung hat den Betrag d rcos 9_r und, ._t die X-Komponente hat einen Betrag von d ♦ sin Θ, wie sich aus _r Fig. 2 ergibt. ,.■■■.■ .....·■■·■_... ·.·..;.. . .,.... ,.._{; B}_-,

Nimmt man jetzt wieder an, daß der Vektor V^ Betrag und Richtung der Bahngeschwindigkeit des Mittelpunktes K ^%rs^flit_?„ ,,^ dann ist klar, daß im Gegensatz zu, den Xr und YrKprnpensa-,^ ,. tionsköfflponenten für die Geschwindigkeitskomppnentein gi^lj:^^ _qj^ YmY · cos θ und V„ = Y₄ · sin Θ. ,, , ',

Die nach Fig. 2 erforderliche Kompensation wird durch ,Korn- , pensationsschaltungen 140Y und 140X (Fig. 1) bewirkt. Die , Kompensationsschaltung 140Y enthält eine TeilerschaXtung. .145Y.,, diö eine Spannung erzeugt, die cos θ darstellt. Di,e Teiler,- _u „ Schaltung t45Y enthält einen ersten Digital/Analog-ym^etz^r. 13ÖY, dessen Eingahgsanschluß 131Y mit dem Ausgangsanschluß ,. ₄ 41X des Funktionsgenerators 37 verbunden ist, Die Schaltung 145Y erhält daher als Eingangssignal die Impulsfolge,,die die , Geechwindigktitskomponente V_v - V, · coa 0 darstellt. Der '■

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Eingangsanschluß 135Y eines zweiten Digital/Analog-Umsetzers 134Y ist über eine Abzweigleitung 34Y mit der DateneingabeeLnheit 21 verbunden, genauer gesagt mit dem Geschwindigkeitssollwertgeber 29 in der Einheit 21. Die Schaltung 145 erhält daher als Eingangssignal die Impulsfolge V₁, deren Frequenz den Sollwert der Bahngeschwindigkeit bzw. der Geschwindigkeit längs der Bahn bzw. Kontur darstellt. Der Digital/Analoga-Umsetzer 134Y liegt im Rückführkreis eines Rechenverstärkers 139Y (auch Operationsverstärker genannt), dessen einer Eingang mit dem Ausgangsanschluß 132Y des Digital/Analog-Umsetzers 13OY verbunden ist. Ein weiterer Eingang des Verstärkers 139Y ist mit dem Ausgang des Digital/Analog-Umsetzers 134Y verbunden. Der .Ausgangsanschluß 16OY des Verstärkers 139Y ist über einen Rückführungskondensator 138Y mit'der Eingangsseite des Verstärkers 139Y verbunden, so daß das Ausgangssignal des Verstärkers 139Y geglättet wird und einen Gleichstrom darstellt.

Parallel zum Kondensator 138Y liegt die Reihenschaltung aus Digital/Analog-Umsetzer 134Y und Widerstand 137Y. Der Kondensator 138Y und der Widerstand 137Y können als im Rückführkreis des Verstärkers 139Y oder als im Rückführkreis des Digital/Analog-Umsetzers 134Y liegend angesehen werden. Die Teilerschaltung 145Y wirkt folgendermaßen.

Es sei angenommen, daß eine Bahngeschwindigkeit V₁ von 25 cm pro Minute programmiert ist und diese Geschwindigkeit durch ein Signal mit einer Impulsfolge von 10 · 10 Impulsen pro Minute am Ausgang der Dateneingabeeinheit 21 dargestellt wird. Diese Impulsfolge wird dem Digital/Analog-Umsetzer 134Y über den Eingangsanschluß 135Y zugeführt. Sowie dem Digital/Analog-Umsetzer 134Y Impulse zugeführt werden, werden darin enthal-' tene Widerstände während der Dauer jedes Impulses leitend gemacht, und zwar so, daß die Verstärkung des Rechenverstärkers 139Y in Abhängigkeit vom Betrag von V₁ geändert wird;. Es sei ferner angenommen, daß θ » 45° ist, so daß die Geschwindigkeit V„ in X-Richtung durch ein Signal mit einer Impulsfolgefre-

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quenz von 7,07 * 10. Impulsen pro Minute am Ausgangsanschluß 41X des Funktionsgenerators.37-dargestellt wird. Diese Impulse

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die V darstellen, werden dem Digital/Analog-Umsetzer 13OY über den Eingangsanschluß 131Y zugeführt. Der Digital/Analog-Umsetzer 130Y oder 134Y wird durch den jeweils erhaltenen Eingangsimpuls für die Dauer einer festen Zeitspanne in den leitenden Zustand gesteuert. Auf diese Weise werden den Eingängsanschlüssen des Rechenverstärkers 139Y impulsdauermodulierte Signale zugeführt. Da sich die Verstärkung des Rechenverstärkers 139Y mit V. ändert, ist die am Ausgangsanschluß 160Y erscheinende Spannung proportional dem Verhältnis der Anzähl der Eingangsimpulse, die jeweils den Eingangsanschlüssen 131Y und 135Y zugeführt werden. In diesem Beispiel ist dieses Ver-

hältnis gleich J-izJ.—.—Lü_. _ 0,707, was gleich dem Kosinus

10,0 · 10^H

von 45° ist. Die am Anschluß 160Y erscheinende Spannung stellt daher cos θ dar. In ähnlicher Weise stellt die am Anschluß 16OX in der Kompensationsschaltung 140X den Betrag von sinö dar, da sie dem Verhältnis der Y-Komponente der Bahngeschwindigkeit (V = Vj₁ · sinQ) zur Bahngeschwindigkeit V₁ ist.

Die Teilerschaltung 145Y bestimmt auch das Vorzeichen oder die Richtung der Kompensation, und zwar in folgender Weise: Zur Bestimmung des Vorzeichens bzw.der Polarität seines Ausgangssignals ist der Digital/Analog-Umsetzer 130Y mit einem Eingangsanschluß 150Y zur Bestimmung des positiven Vorzeichens und einem Eingangsanschluß 151Y zur Bestimmung des negativen Vorzeichens versehen. Jeweils einer der beiden Anschlüsse 150Y oder 151Y wird durch ein geeignetes Mittel erregt. Ein derartiges Mittel umfaßt zusätzliche Vorbereitungssollwertsignale in den der Dateneingabeeinheit 21 zugeführten Anweisungen. Zur Ausbildung zusätzlicher Vorbereitungssollwertsignale, die den Vorzeichenbestimmungsanschlüssen 150Y und 151Y zugeführt werden, enthält die Dateneingabeeinheit 21 zwei Vorzeichenbestimmungsanschlüsse 154Y und 155Y, die jeweils mit den Vorzeichenbestimmungsanschlüssen 150Y und 151Y verbunden sind. Ähnliche Vorzeichenbestimmungsanschlüsse 154 X und 155X sind für die X-Kompensationseinheit 140X vorgesehen.

1 * ■

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EineVersetzungsschaltung 18OY dient zur Verknüpfung des Ausgangssignals cosQ der Teilerschaltung 145Y mit dem erforderlichen Korrekturwert, mit anderen Worten zur Erzeugung des Korrektursignals d · cosQ. Die Versetzungsschaltung kann zunächst als aus einem Rechenverstärker 166Y, dessen Eingangswiderstand 165Y und dessen Ausgangswiderstand I67Y bestehend angesehen werden. Der Widerstand 165Y verbindet den Ausgang des Verstärkers 139Y niit dem Eingang des Verstärkers I66Y, während der Ausgang des Verstärkers I66Y über den Widerstand I67Y und einen Anschluß 143Y mit dem Eingang des Verstärkers 74Y verbunden ist. Entweder nur der eine der beiden oder beide Widerstände 165Y und I67Y können einstellbar und so geeicht sein, daß es möglich ist, den Wert der analogen Spannung (oder des analogen Stroms) am Anschluß 143Y gleich der Versetzung "d" - unter der Annahme, daß θ=0 und mithin cosG=1 ist,- relativ zur analogen Spannung (oder zum analogen Strom) zu machen, die bzw. der vom Diskriminator 18Y erzeugt wird. Auch für den Fall, daß eosQ nicht notwendigerweise gleich 1 ist, ist - wie man sieht - das Ausgangssignal am Anschluß 143Y gleich d · cosG. Durch eine ähnliche Maßnahme in der Einheit 14OX erscheint auch an deren Ausgangsanschluß 143X ein analoges Signal, das gleich d * sinG ist.

Die soweit beschriebene Einrichtung setzt voraus, daß die Versetzung "d" während des gesamten Schneidvorgangs konstant bleibt. Diese Annahme gilt für zahlreiche Anwendungsfälle, insbesondere dann, wenn der Schneidvorgang nur verhältnismäßig kurze Zeit dauert. Nach der Erfindung sind jedoch zusätzliche Mittel vorgesehen, durch die auch selbst die während des Schneidvorgangs eintretende Werkzeugabnutzung kompensiert wird. Für diesen Zweck kann der Wert der Widerstände I6OY und I67Y als fest angenommen werden, zumindest für den Normalbetrieb. Ferner ist für diesen Zweck ein Digital/Analog-Umsetzer 17OY in den RUckfUhrkreis des Rechenverstärkers I66Y geschaltet. Das am Anschluß 143Y erscheinende Ausgangssignal wird ständig so geändert, daß es der Geschwindigkeit des Werkzeuge entspricht. Zu diesem Zweck ist am Eingangsanschluß 171Y des

Digital/Analog-Umsetzer» 170Y ein Zähler 189 angeschlossen.

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Ein (nicht dargestellter) Impulsgeber ist an einen digitalen (Bruchteil-) Multiplizierer 186 angeschlossen, der dem Zähler 185 ein Ausgangssignal zuführt. Der digitale Multiplizierer 186 ist so ausgebildet, daß er die Impulsfolgefrequenz der Taktimpulse so untersetzt bzw. teilt, daß der Zählerstand mit einer Geschwindigkeit zunimmt, die der Werkzeugabnutzung proportional ist. Ein Voreinstellregister 176 ist ebenfalls am Zähler 185 angeschlossen, so daß zu Beginn des Betriebs der Zählerstand so eingestellt werden kann, daß er einer Anfangsabnutzung des Werkzeugs entspricht.

Die Wirkungsweise der Versetzungsschaltung 180Y ist folgende: Der Wert des Widerstands 167Ύ ist so gewählt, daß der Rechenverstärker 166Y eine genormte Verstärkung aufweist. Während der Zähler 185 die ihn) vom digitalen Multiplizierer 186 zugeführten Impulse zählt, werden im Digital/Analog-Umsetzer 170Y enthaltene Widerstände selektiv leitend gemacht, um die Verstärkung des Rechenverstärkers 166Y einzustellen. Auf diese Weise wird die Verstärkung des Rechenverstärkers 166Y dem Zählerstand des Zählers 185 proportional gemacht. Da das Voreinstellregister 176 so eingestellt werden kann, daß der Zählerstand des Zählers einer Anfangsabnutzung des Werkzeugs entspricht, und da der digitale Multiplizierer 186 dem Zähler Impulse mit einer Geschwindigkeit zuführt, die der der Abnutzung des Werkzeugs entpsricht, entspricht das dem_t Anschluß 161Y zugeführte Ausgangssignal dem gewünschten Kompensationsgrad. Ih ähnlicher Weise wird das Ausgangssignal des Zählers 185 einem entsprechenden Anschluß 171X in der Kompensationsschaltung 140X zugeführt, so daß die Verstärkung eines entsprechenden Rechenverstärkers 166X in ähnlicher Weise geändert wird, wie die Verstärkung des Rechenverstärkers 166Ϋ, und auch dem Zählerstand des Zählers 185 proportional ist.

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Claims

Patentansprüche

1L, Werkzeugmaschinen-Regeleinrichtung, die Lage- und Geschwindigkeits-Sollwertsignale zur Steuerung eines Stellmotors für die X-Achse und eines Stellmotors für die Y-Achse erzeugt, von denen jeder eine Relativbewegung zwischen Werkzeug und Werkstück bewirkt, so daß die Kontur des Werkstücks in Übereinstimmung mit den Sollwertsignalen geformt wird, wobei die Einrichtung drei Vorrichtungen enthält, die jeweils ein eine Augenblicksgeschwindigkeit darstellendes Signal erzeugen, und zwar die Geschwindigkeit V₁ längs der zu schneidenden Kontur, die Geschwindigkeit V in Richtung der X-Achse und die Geschwindigkeit V in Richtung der Y-Achse, wobei die Geschwindigkeiten nach den Beziehungen V = Vj · cosö, V = V₁ · sinG zusammenhängen, in denen θ der Augenblickswinkel zwischen der Schneidrichtung längs der Kontur einerseits und der X-Achse andererseits ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung eine Vorrichtung zum Kompensieren der Abweichung "d" der Werkstückabmessung von der Sollabmessung aufgrund einer Abnutzung des Werkzeugs mit mehreren Teiler- und Multipliziervorrichtungen, denen als Eingangssignale die die Geschwindigkeiten V₁, V und V darstellenden Signale und ein

i' χ y

die Abweichung "d" darstellendes Signal zugeführt wird und die

V Ausgangssignale erzeugen, die den Beziehungen d. · y— - d· cos9

und d ·η¥· = d · sinQ entsprechen, eine dem Stellmotor für die χ

Y-Achse das Signal d · cosG als Korrektursignal und eine dem Stellmotor für die X-Achse das Signal d · sin θ als Korrektursignal zuführende Vorrichtung enthält.

2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, da du r c h gekennzeichnet , daß das Werkzeug weitgehend kreisförmig und so angeordnet ist, daß es sich längs der zu schneidenden Kontur dreht.

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3. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie ähnliche Kompensationsuntereinrichtungen für die Y- und für die X-Achse enthält, von denen Jede das V^-Signal als Divisorsignal, die Kompensationsuntereinrichtung für die Y-Achse das _; Signal V_x = V₁ · cosG als Dividendensignal und die Kompensa-j· tionsuntereinrichtung für die X-Achse das Signal V = V · sinO

y ^χ

als Dividendensignal erhält, Jede Kompensationsuntereinrichtung eine Dividiervorrichtung, die die zueinander in Beziehung stehenden Dividenden- und Divisorsignale erhält und ein Quotientensignal erzeugt, sowie eine Multipliziervorrichtung enthält, die das jeweilige Quotientensignal mit d multipliziert, so daß die erforderlichen Signale d · sin θ und d · cos θ , erzeugt werden.

h. Regeleinrichtung nach Anspruch 3»

gekennzeichnet durch eine derart einstellbare Vorrichtung, daß sie das erforderliche Vorzeichen ( + oder -) für jede Kompensationsuntereinrichtung enthält, so daß die Ausgangssignale d * sinG und d * cos© die zur Kompensation erforderliche Polarität aufweisen.

5. Regeleinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß Jedes Quotientensignal ein analoges Signal ist und Jede Multipliziervorrichtung einen einstellbaren Widerstand enthält, mit dessen Hilfe die Größe "d".einstellbar ist.

6. Regeleinrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet , daß die Multipliziervorrichtung einen Analogsignalverstärker enthält und der einstellbare Widerstand auf der Eingangsseite oder der Ausgangsseite des Analogsignalverstärkers liegt.

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7.Regeleinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Quotientensignal ein Analogsignal ist und die Multipliziervorrichtung einen Analogsignalverstärker zum Verstärken des Quotientensignals enthält und an den Analogsignalverstärker eine Vorrichtung angeschlossen ist, die die Verstärkung des Verstärkers während der spanabhebenden Bearbeitung durch das Werkzeug ständig oder stetig ändert und derart einstellbar ist, daß sie die Verstärkung des Verstärkers so ändert, daß diese einem Anfangswert von "d" zu Beginn der Bearbeitung entspricht, und danach die Verstärkung so einstellt, daß die fortgesetzte Änderung von "d" aufgrund der weiteren Werkzeugabnutzung berücksichtigt wird.

8. Regeleinrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet , daß die Verstärkungsänderungsvorrichtung einen Analog/Digital-Umsetzer in einem Rückführkreis des Analogsignalverstärkers, einen auf einen dem Anfangswert von "d" entsprechenden Anfangszählerstand einstellbaren Zähler und eine den Zählerstand des Zählers periodisch derart ändernde Vorrichtung enthält, daß die zeitliche Änderung von "d" berücksichtigt wird, und daß der Zähler derart betreibbar ist, daß er den Analog/Digital-Umsetzer während einer Zeit, die vom Zählerstand abhängt, zur Rückführung wirksam macht.

9. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, bei der das V^-Signal, das V_x-Signal und das V -Signal jeweils eine Impulsfolge ist und die Frequenz der drei Impulsfolgen der jeweiligen Geschwindigkeit proportional ist, dadurch gekennzeichnet, daß jede Dividiervorrichtung einen ersten Analog/Digital-Umsetzer enthält, der das in Form einer Impulsfolge vorliegende Dividendensignal in ein analoges Dividendensignal umsetzt, daß dieses analoge Dividendensignal einem Verstärker zugeführt wird, der als Ausgangssignal das analoge Quotientensignal abgibt, und daß in einem RUckführkreis dieses Verstärkers ein zweiter Analog-Um- setzer liegt, der als Eingangssignal das Divisorsignal V₁ erhält und dessen Auegangssignal als analoges mit V₄ in Bezie-

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hung stehendes Signal die Verstärkung des zuletzt erwähnten Verstärkers in Abhängigkeit von V^ so steuert, daß die erforderliche Division ausgeführt wird.

10. Regeleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das V.-Signal, das V -Signal und das V -Signal jeweils den Sollwert

* y

der Geschwindigkeit darstellen.

11. Regeleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Dateneingabeeinheit, die das V^-Signal erzeugt, mit einem Funktionsgenerator, der aus dem V^-Signal das V- und das V -Signal erzeugt, und mit ähnlichen Regeleinrichtung^«. teilen für die X- und die Y-Achse der Werkzeugmaschine, von denen jeder einen Sollwertphasenzähler, der das zugehörige V- oder V -Signal in ein phasenmoduliertes Signal umformt, dnen Diskriminator, der das phasenmodulierte Signal mit einem anderen phasenmodulierten Signal vergleicht, das den Istwert der entsprechenden X-Lage oder Y-Lage des Werkzeugs darstellt, wobei der Diskriminator ein analoges Differenzsignal erzeugt, und einen Verstärker enthält, der dieses analoge Differenzsignal verstärkt und den zugehörigen Stellmotor entsprechend steuert, dadurch gekennzeichnet, daß das entsprechende Signal d · sinG oder d · cosQ dem zuletzt erwähnten Verstärker als zusätzliches Eingangssignal in analoger Form zugeführt wird.

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L e e r s e i t e