DE2148977C2

DE2148977C2 - Maßkomparator für Werkzeugmaschinen

Info

Publication number: DE2148977C2
Application number: DE2148977A
Authority: DE
Inventors: Luciano Dr. Ivrea Turin Lauro; Piero Dr. Pomella
Original assignee: Ing C Olivetti and C SpA
Current assignee: Telecom Italia SpA
Priority date: 1970-09-30
Filing date: 1971-09-30
Publication date: 1984-06-28
Also published as: GB1355999A; US3751651A; JPS5528820B1; FR2108701A5; DE2148977A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Maßkomparator für Werkzeugmaschinen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein solcher ist aus der »VDI-Zeitung«, 1958, Seiten 1573-1577, bekannt.

Diese Zeitschrift offenbart ein numerisches Positionierungssystem für ein Werkzeug, in welchem die jeweilige Stellung des Werkzeugs gemessen und der Meßwert in einem Speicher gespeichert wird. Ein Komparator ist dafür vorgesehen und eingerichtet, über zwei Ausgänge ein Signal abzugeben, wenn der einer vorbestimmten Stellung entsprechende Wert mit dem Meßwert übereinstimmt, um die Bewegung des Werkzeugs anzuhalten, nachdem zuvor kurz vor dem Sollwert ein Zwischenwert (Richtwert) erreicht worden ist, ab welchem — ebenfalls unter Signalabgabe — die Zustellgeschwindigkeit des Werkzeugs rechtzeitig vor Erreichen des Sollwerts herabgesetzt worden ist. Es ist nicht beschrieben, ob und nach welchen Kriterien und wie der in der Nähe des Sollwertes liegende Richtwert verstellt werden kann, wenn der Sollwert verstellt werden soll.

Für die Steuerung des Antriebs von Maschinen haben sich gegenüber der analog arbeitenden Einrichtungen wegen der höheren cr/.ielbarcn Genauigkeiten und Reproduzierbarkeit digital arbeitende elektronische Steuerungscinrichtungen durchgesetzt. Beispiele hierfür sind in »Elektrotechnik und Maschinenbau«. 1959, Seiten 5JO-5J5. und »F.ZT-A«, 1957, Seiten 772-775, beschrieben. Die genannten Zeitschriften enthalten jedoch keine speziellen Hinweise für die Problematik, mit der sich die Erfindung auseinandersetzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Maßkomparator der eingangs genannten Art anzugeben, in welchen ein sogenanntes Richtinicrvall. d. h. ein Intervall /wischen einem \or einem Sollten liegenden /.wischen- oiler Voi'w.ii. hier Richtwert genannt, und dem Sollwert lest, aber verstellbar, eingegeben werden kann, das gleichbleibend berücksichtigt v. ird. auch wenn der Sollwert (b/w. die Sollwerte), auf den (bzw. die) lias Werkzeug zu steuern ist, verändert wird (bzw. werdet').

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Ausbildung des Maßkomparp.tGrs mit einem zweiten Register und die Bildung der Summe oder der Differenz aus Sollwert und Richtintervall ermöglichen es, das Richtintervall unabhängig vom Sollwert in absoluten Werten in das zweite Register einzugeben. Damit genügt danu eine einzige Eingabe für beliebig viele Sollwerte.

Für die weitere Erläuterung der Erfindung soll nunmehr auf die Zeichnungen Bezug genommen werden, in denen bevorzugte Ausführungsbeispiele veranschaulicht sind. Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild für eine erste Ausführungsform eines Maßkomparators,

Fig. 2 einen Eingabekreis für numerische Werte für den Maßkomparator,

F i g. 3 eine Gruppe von Eingabekreisen für numerische Richtwerte für den Komparator,

F i g. 4 ein Schaltbild für eine erste Steuerstufe für den Komparator,

F i g. 5 ein Schaltbild für eine zweite Steuerslufe für den Komparator,

F i g. 6 eine Darstellung des Steuerpults für den Komparator,

F i g. 7 ein erstes Schaubild für die im Komparator zu vergleichenden Werte,

F i g. 8 ein zweites Schaubild für verschiedene Fälle im Komparator miteinander zu vergleichender Werte,

F i g. 9 ein drittes Schaubild für verschiedene im Komparator zu vergleichende Werte,

Fig. 10 ein weiteres Schaubild für andere Fälle im Komparator miteinander zu vergleichender Werte, und

F i g. 11 ein Blockschaltbild für eine /weite Ausführungsform für e^;nen Maßkomparalor.

Der dargestellte Maßkomparator dient beispielsweise zur Steuerung der Zustellbewegung für ein Werkzeug einer Werkzeugmaschine. Insbesondere läßt er sich dazu verwenden, die Annäherung des Werkzeugs an ein Werkstück bis zu einem vorgegebenen Richtwert mit hoher Geschwindigkeit und für den Übergang vom Richtwert zum Sollwert mit normaler Arbeitsgeschwindigkeit durchzuführen. Dabei wird die Istlage des Werkzeugs mittels eines Meßwertgebers bestimmt, und dieser speist den Komparator mit einem numet ischen Wert für den mit dem gewünschten numerischen Wert zu vergleichende Wert. Die Einführung eines numerischen Wertes für den zu vergleichenden Wert kann auch mit Hilfe jedes anderen bekannten numerischen Registers erfolgen, sofern dieses für jeden numerischen Wert ein für den Komparator verwendbares Signal liefert.

Der Meßwertgeber liefert die numerischen Werte für die vorgenommene Messung mit Hilfe eines digitalen Zählers zyklisch im binären Dezimalcode mit einer Periode von 100 \is. Am Ende jedes Meßzykius werden die numerischen Meßwerte in einem Register 15 gespeichert und von Zeit zu Zeit durch die numerischen Werte ersetzt, die dem nächstfolgenden Meßzyklus entsprechen.

Der numerische Wert aus dem Meßwertgeber kann bis zu sechs Dezimalstellen aufweisen, dies entspricht der Kapazität des Registers 15, zu der noch das algebraische Vorzeichen für die Messung hinzugefügt wird.

Das Ende jedes Meßzyklus, der im folgenden mit M bezeichnet werden soll, wird durch den Meßwertgeber mittels eines Impulses angezeigt, der die Überführung des im Register 15 gespeicherten numenschen Wertes zu einem ersten Komparator 17 in folgender Weise steuert. Der das Ende des McU/\klus anzeigende Impuls wirkt auf einen Taktgeber 16. der die sequentielle Abgabe der im Register 15 gespeicherten Ziffern beginnend mit der niedrigsten Dezimalstelle an den eisten Komparator 17 in einer kürzeren Zeit als die Meßzyklusdauer veranlaßt. Der Taktgeber 16 hat so viele Ausgänge, wie Ziffern in der vom Meßwertgeber abgegebenen numerischen Information enthalten sind, und aktiviert die entsprechenden Ausgänge des Registers 15 nacheinander.

Die Eingabe des mit dem vom Meßwertgeber gelieferten numerischen Wert M zu vergleichenden und im folgenden mit F bezeichneten numerischen Wertes für

is den Sollwert und dessen algebraischen Vorzeichens wird mit Hilfe eines digitalen Eingabekreises 18 bewirkt. Der Eingabekreis 18 (F i g. 2) ist von dezimaler Bauart und enthält ein System von elf Leitungen 18', die alle parallel zueinander über Widerstände R an die gleiche Spannung angeschaltet sind. Die Eingabe der numerischen Werte F und ihrer algebraischen Vorzeichen erfolgt mit Hilfe eines Gleitkontaktes 19. der quer zu den Leitungen 18' verschiebbar ist und zum Beispiel mittels eines Zahlenradcs von Hand auf die Leitung 18' eingestellt werden kann, die der eingegebenen Ziffer entspricht. Die Kapazität des Eingabekreises 18 beträgt sechs Dezimalstellen zuzüglich des Vorzeichens und entspricht der Kapazität des Meßwertgebers.

Das System aus den Leitungen 18' ist fünf verschiede-

jo nen Eingabekreisen 18 für mit dem vom Meßwertgeber abgegebenen numerischen Wert M zu vergleichende numerische Wert Fgemeinsam. Jeder der fünf Eingabekreise 18 wird mit Hilfe einer entsprechenden Serie von Zahlenrädern eingestellt, die in F i g. 6 mit den Bezugszahlen 78', 79, 80,81 und 82 bezeichnet sind. Die Eingabekreise 18 werden mit Hilfe eines äußeren Schalters 83 mit fünf Stellungen ausgewählt, der in jeder Stellung in bekannter Weise die Gruppe von Ziffern freigibt, die dem eingestellten oder an der entsprechenden Serie von Zahlenrädern eingegebenen Wert entspricht. In F i g. 2 ist nur der dem Zahlenrad 78' entsprechende erste Eingabekreis 18dargestellt.der mittels Aktivierungeines in der Zeichnung nicht dargestellten entsprechenden Kontaktes freigegeben wird. Dies.τ Kontakt erzeugt ein Signal 78, das einer Serie von LiN D-Schaltungen 20,21, 22,23,24,25 und 26 zugeführt wird.

Die den an einem der Zahlenräder 78' bis 82 (F i g. 6) eingestellten numerischen Wert F bildenden Ziffern werden durch entsprechende Einstellung des äußeren Schalters 83 ausgewählt. Anschließend werden sie in die erste Komparatorstufc 17 (Fig. 1) mittels des Taktgebers 16 eingegeben, der nacheinander die UND-Tore 20, 21, 22, 23. 24, 25 und 26 freigibt, so daß in dieser Reihenfolge der Spannungspegel an den Leitungen 18' mit der der niedrigsten Stelle entsprechenden Leitung 18' beginnend (Fi g. 2) variiert. Auf diese Weise wird die Übertragung der gewünschten Zahlenfolge und des Vorzeichens für den ausgewählten numerischen Wert F an eine Verschlüsselungseinrichtung 27 bewirkt, die in

ho an sich bekannter Weise arbeitet und die eingegebenen Ziffern aus dem Dezimalsystem in das binäre Dezimalsystem überlühri und anschließend die den ausgewählten numerischen Wert F bildenden Ziffern für den Vergleich im binaren Dezimalcode und synchron mit den

b^r> den numerischen Wert M bildenden und durch das Register 15 vom Meßwertgeber zugeführten Ziffern an den ersten Komparator 17 abgibt.

Der ersie Komparator 17 enthalt einen ersten Ab-

schnitt 17. in dem /.unächst ein Vergleich der beiden Absolutwerte M und F Ziffer für Ziffer in bekannter Weise erfolgt. Der Abschnitt 17' gibt dann, wenn der Absolutwert /V/ größer ist als der Absolutwert F. ein Signal an einen ersten Ausgang I ab, während im umgekehrten lalle ein .Signal an einem /weilen Ausgang Il erscheint. Die Ausgange I und Il sine! daher dein Register 15 bzw. dein Eingabekreis 18 zugeordnet. Außerdem enthält der erste Komparator 17 einen /weiten Abschnitt 17". der mit den beiden Ausgängen des Abschnitts 17' verbunden ist und einen Vergleich für die algebraischen Vorzeichen vornimmt. Auch der Abschnitt 17" besitzt zwei Ausgänge I und II, die den Ausgängen I und 11 im Abschnitt 17' entsprechen und anzeigen, daß M größer b/w. kleiner ist als F. Sind die beiden algebraischen Vorzeichen beide positiv, so erzeugt der Abschnitt 17" ein Signal an dem dem erregten Ausgang des Abschnitts 17' entsprechenden Ausgang, sind dagegen beide algebraischen Vorzeichen negativ, so erzeugt der Abschnitt 17" ein Signal an dem dem im Abschnitt Ί7' erregten Ausgang entgegengesetzten Ausgang. Sind schließlich die beiden Vorzeichen voneinander verschieden, so wird jeweils der Ausgang des Abschnitt 17" erregt, der dem Wert zugeordnet, dem das positive Vorzeichen entspricht. Das sich aus dem Vergleich ergebende Signal kann in beliebiger Weise weiter verarbeitet, beispielsweise in Form eines optischen Schauzeichens angezeigt werden. Fällt daher das Verglcichsergebnis so aus. daß der über das Register 15 vom Meßwertgeber zugeführte Wert M größer ist als der vom Eingabekreis 18 zugeführte Wert F. so bringt der Ausgang 1 des Abschnitts 17" eine Lampe 29 zum Aufleuchten; im umgekehrten Falle wird über den Ausgang 11 des Abschnitts 17" eine Lampe 31 zum Aufleuchten gebracht.

Der dargestellte Maßkomparator besitzt weiter einen dem ersten Komparator 17 ähnlichen zweiten Komparator 35. der für den Vergleich zwischen dem vom Meßwer.geber über das Register 15 zugeführien numerischen Wert Meinerseits und eine Reihe von Richtwerten wiedergebenden numerischen Werten andererseits bestimm; ist. Diese numerischen Werte liegen im allgemeinen zwischen dem \om Meßwertgeber gelieferten Wen M und dem zuvor eingegebeneuen numerischen Wert Fund geben daher mit dem vorbestimmten Sollwert zusammenhängende signifikante Punkte wieder.

Zu diesem Zweck wird ein numerischer Wert, der einem Richtintervall zwischen dem eingestellten oder eingegebenen numerischen Wert Λ/ und einem numerischen Wert für die Richtwerte entspricht, in einem zweiten Eingaberegistcr 32 gespeichert, so daß dieses Richtirnerv«!! lediglich einmal für alle Sollwerte F in den Eingabekreis 18 eingegeben zu werden braucht. In F i g. 7 sind ausgehend \on einem den Ursprung für die vom Lagemesser zugeführten numerischen Werte M wiedergebenden Nullmaß der vom Meßwertgeber gelieferte Wert M und der im Eingabekreis 18 fixierte Wen F eingezeichnet Außerdem geben in Fig. 7 die Bezugssymbole 71, T> und T₁ die Maße für drei Richtwerte und die Bezugssymbole A\, Ai und A₁ die drei numerischen Werte an. die den drei verschiedenen Richiir.tervallen entsprechen, die nacheinander im zweiten Register 32 gespeichert werden können.

Die Werte A\, A_: und Λ -, sind stets positiv und werden in einer zweiten Gruppe von drei Registern 32 (F i g. J) eingestellt, die in ähnlicher Weise arbeiten wie die Eingabekreise 18. Die Register 32 enthalten ein weiteres System von zehn Leitungen 32', die über Widerstände R' oarallel zueinander an ein und dieselbe Spannung

angeschlossen sind. Die Einstellung der numerischen Werte wird für jede Ziffer mil Hilfe eines Gleitkontakics 33 vorgenommen, der quer zu den Leitungen .32' verschiebbar ist und mil Hilfe eines entsprechenden Zahlenrades von Hand auf die der einzustellenden Ziffer entsprechende Leitung 32' eingestellt werden kann. Bei dem dargestellten Beispiel bilden jeweils drei Ziffern den für jedes Richtintervall eingestellten numerischen Wert. Die drei numerischen Werte A\. /A; und Ai werden mit Hilfe dreier Gruppen von Zahlenrädern 84, 85 und 86 (F i g. 6) eingestellt. Die Werte A₁, A; und A·, werden durch drei Signale t\. t_; bzw. I₁ ausgewählt, die durch eine geeignete Einstelleinrichtung 44 (Fig. l)erzeugi werden, deren Betätigung unten näher erläutert ist.

Die Überführung der Ziti'erngruppe, die einem eingestellten Richtwert entspricht, wird nacheinander unter Steuerung durch die Einstelleinrichtung 44 durch den Taktgeber Ib gesteuert. Wenn die Einstelleinrichtung 44 die Überführung der dem Wen A: für den eingestellten Richtwert 7', entsprechenden Zifferngruppe freigibt, erzeug; sie das Signal Λ, das je einen Eingang für jedes der Tore 36, 37 und 38 (Fig. 3) erregt. Der Taktgeber 16 wiederum erregt der Reihe nach den jeweils zweiten Eingang für die Tore 36, 37 und 38. wodurch der Spannungspegcl für die Leitung 32' entsprechend der gewählten Ziffer variiert und so der Reihe nach die den numerischen Wert Ai für das Richtintervall 7Ί bildenden Ziffern überträgt. Die Übertragung des Wertes Ai wird in ähnlicher Weise mittels dreier Tore 36', 37' und 38' und unter Steuerung durch das Signal t; bewirkt, während die Übertragung des Wertes A _t über drei Tore 36", 37" und 38" unter Steuerung durch das Signal fj erfolgt.

Auf diese Weise wird der numerische Richtwert an eine Verschlüsselungseinrichtung 39 weitergegeben, die den Richtwert aus dem Dezimalsystem in das binäre Dezimalsystem überführt und die so codierten Ziffern nacheinander einem an sich bekannten Addierer 40 zuführt, der die Summe oder die Differenz aus dem zuvor eingegebenen numerischen Wert F und den numerischen Werten A\. Aj und Ai für das ausgewählte Richtintervall bilden kann. Wie nämlich F i g. 8 zeigt, ist für die Durchführung des Vergleichs zwischen dem numerischen Wert M und beispielsweise dem Wert 71 unter Beziehung auf den gleichen Ursprung 0 die Bildung der Summe oder der Differenz zwischen dem numerischen Wert Fund dem numerischen Wen A\ erforderlich. Da insbesondere der Nullbezugspunki, von dem aus die numerische Zählung gerechnet wird, willkürlich ist. können sich verschiedene Situationen in bezug auf die betrachteten Werte einstellen. Da diese Situationen in Entsprechung zur relativen Lage des numerischen Wertes Λ7 gegenüber dem numerischen Wert F entstehen, hängt die vom Addierer 40 vorzunehmende Operation von dem Ergebnis des im ersten Komparator 17 vorgenommenen Vergleichs ab. Ergibt sich durch diesen Vergleich, daß der Wert Mgrößer ist als der Wert F, so wird der mit dem Ausgang I des Abschnitts 17" des ersten Komparator 17 verbundene Kanal41 (Fig. 1)aktiviert und voreinstellt den Addierer 40 für die Vornahme der Additionsoperation. Ist dagegen der numerische Wert V/ (F i g. 8) kleiner als der numerische Wert F, so wird der an den Ausgang Il des Abschnitts 17" des ersten !Comparators 17 angeschlossene Kanal 42(Fig. 1) aktiviert und voreinstellt den Addierer 40 für die Vornahme der Subtraktionsoperation.

Das algebraische Vorzeichen für das Vergleichscrgebnis wird mit Hilfe des Speichers für das Fehlen oder

Vorhandensein eines Übertrags zur nächsthöheren Ordnung ermittelt. Gibt es nämlich keinen solchen Übertrag, so ist das Vorzeichen der Differenz gleich dem des Minuenden, tritt dagegen ein solcher Übertrag auf, so ist das Vorzeichen der Differenz dem des Minuenden entgegengesetzt. Daher gibt der Addierer 40 nacheinander an einem Ausgang 43 das Ergebnis der vorgenommenen Operation nach Größe und Vorzeichen an, also in der gleichen Form, wie das Register 15 die Anzeige des Lagemessers zuführt.

Der zweite Komparator 35 enthält einen ersten Abschnitt 35', in dem der Vergleich der Absolutwerte in der durch den Taktgeber 16 bestimmten Ziffcrnfolgc erfolgt, und einen zweiten Abschnitt 35", in dem der Vergleich der algebraischen Vorzeichen unter Steuerung durch das Ergebnis des Vergleichs im Abschniu 35' vorgenommen wird. Der Abschnitt 35' liefert entweder bei größerem Wert M im Vergleich zum Richtwert ein Signal am Ausgang I oder bei kleinerem Wert M im Vergleich zum Richtwert ein entsprechendes Signal am Ausgang II.

Die Operationen für den Vergleich zwischen dem vom Meßwertgeber über das Register 15 gelieferten numerischen Wert und den numerischen Werten für die eingegebenen Richtwerte werden in Entsprechung zu einer von der Einstelleinrichtung 44 abgegebenen Signalfolge vorgenommen. Wie F i g. 4 zeigt, aktiviert der alle ΙΟΟμβ vom Meßwertgeber über das Register 15 abgegebene und das Ende eines Meßzyklus anzeigende Impuls über einen Kanal 45 ein Flip-Flop 46, das seinerseits die Ausgänge 47 und 48 alternierend aktiviert. Der beim ersten Impuls aktivierte Ausgang 47 gibt das Signal /2 ab, das den Eingabekreis für die Überführung des dem über die Zahlenräder 84 festgelegten mittleren Richtintervall A₂ entsprechenden numerischen Wertes freigibt. Während des entsprechenden Meßzyklus wird daher ein Vergleich zwischen dem vom Meßwertgeber über das Register 15 zugeführten numerischen Wen M und dem numerischen Wert F ± A₂ durchgeführt, der dem mittleren Richtwert Tj entspricht.

Während des folgenden Meßzyklus dagegen wird der Ausgang 48 aktiviert, an dem zwei U N D-Tore 49 und 50 angeschlossen sind. Daher folgt auf den vom ersten Komparator 17 während des vorangehenden Meßzyklus zwischen dem vom Meßwertgeber zugeführten Wert M und dem Sollwert F einerseits und auf den im gleichen Meßzyklus vom zweiten Komparator 35 /wischen dem gleichen Wert M und dem dem im folgenden kurz als Tj bezeichneten Richtwert entsprechenden Wert F ± Ai andererseits vorgenommenen Vergleich die Freigabe eines der beiden UN D-Tore 49 oder 50.

Fig.9 veranschaulicht diese Ergebnisse in Horm einer Synthese, und diese Ergebnisse lassen sich in zwei Gruppen unterteilen, nämlich eine erste Gruppe mit dem Vergleichsergebnis M < F für den Vergleich im ersten Komparator 17 und den beiden Unterfällen M > T₂ und M < T₂ für den Vergleich im zweiten Komparator 35 und eine zweite Gruppe mit dem Ergebnis M > Ffür den Vergleich im ersten Komparator 17 und den beiden Unterfällen M > T₂ und M < T₂ für den Vergleich im zweiten Komparator 35.

Für den Fall eines doppelten Vergleichsergebnisses M < F und M < T₂ werden die Ausgänge H beider Komparatoren 17 und 35 aktiviert Diese beiden Signale geben dann ein Tor 54 und als Folge davon das Tor 49 frei, an dem das Signal ii erscheint und seinerseits während des auf den mit den oben beschriebenen Vergleichsergebnissen durchgeführten Meßzyklus folgenden Mcß/.yklus die Einführung des dem Richtwert T₁ entsprechenden Wertes in den /weiten Komparator 35 veranlaßt.

liei einem Vergleiehsergebnis M < F und M > T;

·> wird dagegen im ersten Komparator 17 der Ausgang Il und im zweiten Komparator 35 der Ausgang I aktiviert, wiis die Freigabe eines Tores 52 und damit des Tores 50 zur Folge hai. an dom dann das Signal ii erscheint und wiederum in dem ;uil den Meßzyklus mit dem obigen

κι Vergleich folgenden Meßzyklus den dem Richtwert Tt einsprechenden Wen in den /weiten Komparator 35 einführt.

Bei einem Vergleichsergebnis M > F und M > T> werden in beiden Komparatoren 17 und 35 jeweils die

r> Ausgänge I aktiviert. Die beiden dabei entstehenden Signale geben ein Tor 55 und damit das Tor 49 frei, an dem das Signal (1 erscheint, das einen Vergleich mit dem dem Richtwert 7Ί entsprechenden Wert /ur Folge hat.

Im letzten Falle schließlich mit dem Vergleichsergcbnis M > Fund M < T: wird im ersten Komparator 17 der Ausgang I und im /weiten Komparator 35 der Ausgang 11 aktiviert. Damit wird ein Tor 56 und als Folge davon das Tor 50 freigegeben, an dem das Signal f) erscheint und seinerseits den Vergleich mit dem dem Richtwert ΤΊ entsprechenden Wert veranlaßt. In den Meßzyklen, in denen der Ausgang 47 des Flip-Flops 46 aktiviert ist, sind die Tore 49 und 50 gesperrt, und als Folge davon hat das Ergebnis des im zweiten Komparator 35 (Fig. 1) mit Γι oder T> vorgenommenen Vergleichs keinen Einfluß auf den Wählkreis 44.

Damit ist ohne weiteres klar, daß die Lage des Bezugsnullpunktes keinen Einfluß auf die logischen Operationen in der Einstelleinrichtung 44 hat, sondern daß dort nur die Unglcichhettsbcziehungen zwischen den

J5 Werten M und F bzw. M und T zur Auswirkung kommen. Weiterhin wird deutlich, daß während der ungeraden Meßzyklen für den Meßwertgeber der Vergleich stets mit dem dem Richtwert 7": entsprechenden Wert, dagegen während der geradzahligen Meßzyklen entweder mit dem dem Richtwert 7Ί oder mit dem dem Richtwert Γι entsprechenden Wert erfolgt, wobei die Entscheidung zwischen den den Richtwerten Tz und 71 entsprechenden Werten von dem Ergebnis der Vergleiche in den ungeradzahligcn Meßzyklen abhängt. Schließlich wird noch offensichtlich, daß sich unier Verwendung eines einzigen Komparator drei verschiedene Vergleiche mit der einzigen Einschränkung durchführen lassen, daß ein Vergleich nur jeden /weiten Meßzyklus für den Meßwertgeber erfolgt. Anzumerken bleibt, daß der vom Taktgeber 16 bestimmte Vergleichszyklustakt die gleiche Frequenz hat wie der Zyklus für den Meßwertgeber, so daß. während der Sollwert Fbei jedem Zyklus verglichen wird, die Richtwerte in alternierenden Zyklen mit der Möglichkeit eines Durchgangs durch einen Richtwert zwischen einem Vergleich und dem nächsten verglichen werden. Wenn es sich dabei um Richtwerte handelt, die im allgemeinen für die Vornahme von vorbereitenden Operationen festgelegt werden, z. B. für den Übergang von einer hohen Arbeitsgeschwindigkeit

bo zu einer niedrigen, bleibt dieser Übergang ohne jegliche negative Auswirkung.

Die Ergebnisse des Vergleichs am Ende jedes zweiten Zyklus sind in Fig. 10 dargestellt. Diese Vergleichsergebnisse können als Steuerelemente für die Werkzeugmaschine verwendet werden und lassen sich beispielsweise durch das Aufleuchten von Anzeigelampen X, Y und Z sichtbar machen, die den drei Richtwerten Ti, T₂ und Ti zugeordnet sind, so daß der Bedienungsmann die

Stellung des vom Meßwertgeber zugeführten Wertes relativ zu dem im Eingabekreis 18 festgelegten Wert erfährt. Zu diesem Zweck enthält der Komparator einen Anzeigekreis 57 (Fig. 5). der das Aufleuchten der Anzeigelampen X, Y und Z immer dann voreinstellt, wenn der numerische Wert M für ilen gemessenen Wert den entsprechenden Richtwert überschreitet. Erzeugt die Einstelleinrichtung 44 das Signal t·, so wird dieses gleichzeitig den Toren 58 und 59 (!■" i g. 1) zugeführt, an die zwei Eingänge 60 und 61 des Anz.eigckreiscs 57 angeschlossen sind.

Die Eingänge 60 und 61 werden daher dann aktiviert, wenn der Vergleich zu dem Ergebnis M > T₂ bzw. M <Ti führt. Das Ergebnis dieses Vergleichs wird für die gesamte Dauer des Meßzykius in einem mit den Eingängen 60 und 61 verbundenen Flip-Flop 62 (F i g. 5) gespeichert, das bei Aktivierung des Eingangs 61 ein Signal I und bei Aktivierung des Eingangs 60 ein Signal Il abgibt.

Der Anzeigekreis 57 ist außerdem mit zwei weiteren Paaren von Eingängen 64 und 66 bzw. 67 und 68 versehen. Die Eingänge 64 und 66 sind mit zwei UND-Torcn 69 und 70 verbunden, die durch das Signal t\ aktiviert werden, während die beiden Eingänge 67 und 68 an zwei weitere UND-Tore 71 und 72 angeschlossen sind, die durch das Signal f3 aktiviert werden. In Fig. 10 sind die Ergebnisse veranschaulicht, die in sechs verschiedenen Fällen für positive Werte M und Ferzielt*werden können. Diese Ergebnisse hängen jedoch von der Lage des Bezugsnullpunktes ab, auf den die numerischen Werte bezogen sind.

Als erstes sei der Fall M < F betrachtet. Ergibt sich während des auf den McB/.yklus mit Aktivierung des Eingangs 61 (F i g. 5) folgenden Vergleichszyklus für den Vergleich mit T\ ein Ergebnis mit Aktivierung des Tores 69 und damit des Eingangs 64 des Anzeigekreises 57, so ergibt sich die in Zeile 1 in Fig. 10 dargestellte Situation. In Koinzidenz mit dem Signal I des Flip-Flops 62 wird dann das Tor 73 (F i g. 5) aktiviert, das über einen Schaltkreis X\ das Aufleuchten der Lampe X veranlaßt, die anzeigt, daß der Richtwert 7Ί überschritten ist.

Ist dagegen der Eingang aktiviert worden und ergibt sich als Ergebnis des Vergleichs T_s eine Aktivierung des Tores 72 und damit des Eingangs 68 des Anzeigekreises 57, so liegt die in Fig. 10 in Zeile 2 veranschaulichte Situation vor. In Koinzidenz mit dem Signal Il des Flip-Flops 62 (Fi g. 5) wird dann das Tor 76 aktiviert. Dies führt wiederum zur Aktivierung eines Schallkreises Vi, der, zum einen das Aufleuchten der Anzeigelampe V veranlaßt und zum anderen den Schaltkreis ΛΊ aktiviert, der damit gleichzeitig die Lampe X aufleuchten läßt. Das Aufleuchten der beiden Anzeigelampen A' und Y zeigt das Überschreiten des Richtwertes 7". an.

Ergibt sich schließlich während des auf den Meßzyklus mit Aktivierung des Eingangs 60 folgenden Vergleichszyklus als Ergebnis für den Vergleich mit Tj eine Aktivierung des Tores 71 und damit des Eingangs 67 des Anzeigekreises 57, so liegt der in Zeile 3 von Fig. veranschaulichte Fall vor, und das Tor 75 (F i g. 5) wird aktiviert und führt damit zur Aktivierung eines Schaltkreises Ζ,, der die Anzeigelampe Z aufleuchten läßt. Außerdem aktiviert der Schaltkreis Zi seinerseits den Schaltkreis Y\. und als Folge davon leuchten auch die Anzeigelampen X und Ygleichzeitig auf, was das Überschreiten des Richtwertes T_s anzeigt.

Als nächstes sei der Fall M > F betrachtet. Führt dann während des auf den Meßzyklus mit Aktivierung des Eingangs 60 folgenden Vergleichszyklus der Vergleich mit 7"i zur Aktivierung des Tores 70 und damit des Eingangs 66 des Anzeigekreises 57. so liegt der Fall von Zeile 4 in Fig. 10 vor. Das Tor 74 (Fig. 5) wird dann aktiviert und läßt die Anzeigelampe X aufleuchten, die ^r> das Überschreiten des Richtwertes T\ anzeigt.

Ist dagegen der Eingang 61 aktiviert worden und ergibt sich als Vergleichsergebnis eine Aktivierung des Tores 71 und damit des Eingangs 67 des Anzeigekreises 57, so liegt die in Zeile 5 von Fig. 10 veranschaulichte to Situation vor. und das Tor 77 (F i g. 5) wird aktiviert und läßt gleichzeitig die Anzeigelampen X und Y aufleuchten, was das Überschreiten des Richtwertes Ti signalisiert.

1st schließlich der Eingang 61 aktiviert worden und führt der Vergleich zur Aktivierung des Tores 72 und damit des Eingangs 68 des Anzeigekreises 57, so herrscht die in F i g. 10 in Zeile 6 veranschaulichte Situation, und das Tor 78 wird aktiviert und läßt gleichzeitig die Anzeigelampen X, Y und Z aufleuchten, was das Überschreiten des Richtwertes T\ anzeigt. Auf diese Weise erhält der Bedienungsmann in jedem Augenblick eine Leuchtanzeige über die Lage des vom Meßwertgeber zugeführten Wertes Mrelativ zu dem Sollwert F.

Führt der Vergleich in der zweiten Vergleichsstufe 35 zu Wertgleichheit, so fällt momentan sowohl am Ausgang I als auch am Ausgang Il das Signal aus und die drei Anzeigelampen X, Y und Z erlöschen vorübergehend. Dies bleibt jedoch ohne Wirkung, da diese Wertgleichhcit unmittelbar danach wieder aufgehoben ist. jo Ergibt sich dagegen Wertgleichheit an der ersten Komparatorstufc 17, so fällt sowohl an deren Ausgang I als auch an deren Ausgang Il das Signal aus und als Folge davon leuchtet weder die Lampe 29 noch die Lampe 31, und außerdem wird die Zustellung des Werkzeugs beendet.

Natürlich werden die Ergebnisse des Vergleichs zwischen dem Wert M und den Richtwerten Ti, T₂ und Ti nur jeden zweiten Zyklus des Meßwertgebers angezeigt, da ein Zählzyklus für den Vergleich des Wertes M mit dem Wert T₂ benutzt wird, und basierend auf dem Ergebnis dieses Vergleichs der folgende Zyklus für den Vergleich des Wertes M mit dem Richtwert Ti oder Ti herangezogen wird. Diese Einschränkung ist jedoch völlig annehmbar, da die Periode für jeden Meßzyklus des Meßwertgebers nur 100 μ5 dauert. Da die vom Komparator nach F i g. 1 abgegebenen Signale im allgemeinen im Meßwertgeber zur Abgabe von mechanischen Steuerbefehlen dienen, beispielsweise zur Variation der Zustellgeschwindigkeit für das Werkzeug einer Werkzeugmaschine, ist innerhalb eines so kleinen Zeitabschnitts kein Wechsel für die Steuerkommandos erforderlich.

Die vorstehende Beschreibung läßt klar erkennen, daß die Lage des Bezugsnullpunkts für den Meßwertgeber ohne Einfluß auf die Arbeitsweise des Komparators ist, da diese den Vergleich mit den eingegebenen Werten in der Weise vornimmt, daß der Ursprung für diese Werte der gleiche ist, wie ihn der Meßwertgeber liefert Bei einer zweiten Ausführungsform für einen erfindungsgemäß ausgebildeten Maßkomparator können die bo numerischen Werte für die Sollwerte mittels eines Lochstreifens eingegeben werden. Der Maßkomparator (Fig. 11) enthält also einen Lochstreifenleser 100, dessen Ausgänge 101 über ein Paar von Toren 103 mit den Ausgängen einer Verschlüsselungseinrichtung 27 vert)5 bunden sind, die der Verschlüsselungseinrichtung von Fig. 1 ähnelt. Die Ausgänge der Verschlüsselungseinrichtung 27 ihrerseits sind mit dem ersten Komparator 17 über ein Paar Tore 104 verbunden. Tore

werden durch ein Signal LN aktiviert, das sich durch Betätigung eines in der Zeichnung nicht dargestellten Druckknopfes für den Betrieb des Lochstreifenlesers am Steuerpult erzeugen läßt. Die Tore 104 dagegen werden durch das mittels Negation aus dem Signal LN ^r> gewonnene Signal TN aktiviert.

Wird eine Einspeisung der Daten über den Lochstreifenleser 100 gewünscht, so wird der Betätigungsknopf für die Lochsireifenauslösung niedergedrückt. Auf diese W^ise wird in bekannter Art das Signal LN erzeugt, das iu gleichzeitig die Tore 103 öffnet und die Tore 104 schließt. Auf diese Weise werden die vom Lochstreifenleser 100 ausgelesenen Daten in den ersten Komparator 17 eingeführt. Der anschließende Betrieb des Maßkomparators entspricht dem oben in Verbindung mit F i g. 1 is beschriebenen Betrieb.

Bei der in Fig. 11 dargestellten Ausführungsform eines Maßkomparators kann die Bewegung des Werkzeugs relativ zum Werkstück auch schrittweise anstatt kontinuierlich erfolgen. Dies ist besonders vorteilhaft für Drehbänke, bei denen der Durchmesser eines Werkstücks vorzugsweise stufenweise um feste Größen reduziert werden, also mit stufenweise veränderlichen Schnittiefen gearbeitet werden soll. Ebenso ist diese Art der Werkzeugbewegung für Bohrmaschinen von Nutzen, wenn diese äquidistante Löcher in ein Werkstück oder Werkstückteil einbringen sollen.

Ins einzelne gehend enthält der Maßkomparator von Fig. 11 ein weiteres (drittes) Register 105. dessen Eingänge 106 über Tore 107 mit den Ausgängen des Addierers 40 verbunden sind. Die Ausgänge tO8 des dritten Registers 105 dagegen sind über ein Tor 109 mit dem Eingang des Addierers 40 verbunden. Die in den Addierer 40 einlaufenden Daten aus dem Lochstreifenleser 100 oder der Verschlüsselungsvorrichtung 27 gehen π durch ein Tor 110, während die von der Verschlüsselungseinrichtung 39 kommenden Daten bei ihrem Eintritt durch ein weiteres Tor 111 hindurchlaufen. Die Ausgänge des Addierers 40 sind ihrerseits über Tore 112 mit dem zweiten Komparator 35 verbunden.

Die Tore 107 werden durch ein Signal »/« aktiviert, das sich am Steuerpult mit Hilfe eines in der Zeichnung nicht dargestellten sogenannten Einspeiseschlüssels auslösen läßt. Das Tor 109 dagegen wird durch ein Signal »/ ■ /NC« aktiviert, in dem das Signal »INC« ein durch einen weiteren Schlüssel, den sogenannten Stufenschlüssel, auf dem Steuerpult ausgelöstes Signal ist. Das Tor 110 wird durch ein Signal »/ + INC« aktiviert, während die Tore 111 und 112 durch das Signal »7<7, also das negierte Signal zu »/« aktiviert werden.

Sind der Einführungs- und der Stufenschlüsscl nicht gedrückt, so haben die entsprechenden Signale »/« und »/NC« den Wert Null, so daß die Tore 110,111,112 und 109 (F i g. 11) offen sind, während das Tor 107 geschlossen ist. Die unter diesen Bedingungen bestehenden Verbindungen sind die gleichen wie in F i g. 1, und als Folge davon ist auch die Arbeitsweise des Komparator von F i g. 11 in diesem Falle die gleiche, wie sie oben beschrieben ist

Wird dagegen eine stufenweise Betätigung ge- bo wünscht, so wird der Stufenschlössel niedergedrückt, und dann werden in die Eingaberegister 32 nicht die Richtwerte, sondern die Zustellinkremente eingegeben. Durch anschließendes Niederdrücken des Einführungsschiüssels werden sodann die im Eingabekreis 18 gespeicherten Sollwerte in den Addierer 40 eingegeben. Damit wird das Tor iiö geöffnet, und das Signal »/« bekommt den Peeel 1. Die Sollwerte werden damit einer nach dem anderen über den Addierer 40 und die Tore 107 in das Register 105 und von dort über das Tor 109 wieder in den Addierer 40 eingegeben. Dieser Umlauf der Sollwerte wird /weeks Speicherung des Wertes im Register 105 vorgenommen.

Wird der Kinführiingssehlüssel in seine Ruhelage zurückgebracht, so wird d.is Signal »/« wieder zur Null, und als Folge davon schließen die Tore 107. während die Tore 111 und 112 öffnen. Aul diese Weise wird das im Eingaberegister 32 gespeicherte Inkrement in den Addierer 40 eingegeben, wie dies oben dargestellt ist. Der Addierer 40 fügt nun dieses Inkrement dem im Eingabekreis 18 eingestellten und im Register 105 gespeicherten theoretischen Maß hinzu.

Da außerdem das Signal »/ + INC« den Wert Null aufweis!, und also das Tor 110 geschlossen ist. werden die im Eingabekreis 18 eingestellten Sollwerte nicht in den Addierer 40 eingeführt, so daß am Eingang des Addierers 40 nur der Inhalt des Registers 105 vorliegt. Da die Tore 112 offen sind, wird an dieser Stelle der Betrieb des Maßkomparators von Fig. 11 der gleiche wie oben beschrieben, mil dem Unterschied, daß der zweite Komparator 35 nicht mehr den vom Meßwertgeber über das Register 15 gelieferten Wert M mit der Summe aus dem Sollwert und dem Richtwert vergleicht, sondern den Wert M mit der Summe aus dem Sollwert und dem Inkrement. Das Aufleuchten der Anzeigelampen X, Y und /. entspricht dann naturgemäß diesem Vergleich.

Wenn der zweite Komparator 35 feststellt, daß der während der Bearbeitung erreichte Istwert dem im Addierer 40 vorliegenden Wert entspricht, kann das nächste Inkrement in den Addierer 40 eingeführt werden. Dazu wird wieder der Einführungsschlüssel niedergedrückt, wodurch der Inhalt des Registers 105 in der oben beschriebenen Weise in den Addierer 40 eingegeben wird. Dieser Rcgisierinhult entspricht dem Wert des Sollwertes, vergrößert um das erste Inkrement und damit dem Istwert des Werkstücks in diesem Augenblick.

Wenn dann der Einführungsschlüssel wieder in seine Ruhelage zurückgebracht ist. erfolgt in der zweiten Vergleichsstufe 35 ein Vergleich /wischen dem vom Meßwertgeber über das Register 15 zugeführten Wert M und dem im Register 105 vorliegenden Wert vergrößert um das zweite Inkrement. also dem im Eingabekreis eingestellten Sollwert vergrößert um zwei Inkremente. in der gleichen Weise wie oben. Die gleichen Vorgänge werden wiederholt, wenn das nächstfolgende Inkrement eingeführt ist.

Hierzu b Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Maßkomparator für Werkzeugmaschinen, bestehend aus einem ersten numerischen Komparator s für den Vergleich der numerischen Größe eines in ein erstes Register eingegebenen Sollwertes mit der numerischen Größe eines von einem Meßwertgeber gemessenen Istwertes und zur Aussage darüber, welcher der Werte größer ist, und aus einer Einrichtung zum Anzeigen einer Übereinstimmung des Istwertes mit einem um ein gewünschtes Intervall (Richtintervall) neben dem Sollwert liegenden Hilfswert (Richtwert), dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung eine manuell verstellbare Einstelleinrichtung (44) aufweint, mit welcher in ein zweites Register (32) eine absolute numerische Größe für das gewünschte Richtintervall zwischen Richtwert und Sollwert eingebbar ist, daß ein auf das Signal des Komparators (17) ansprechender Addierer (40) vorgesehen ist, der aus der Richtintervallgröße und dem Sollwert eine Summe (bzw. Differenz) bildet, und daß ein zweiter numerischer Komparator (35) für den Vergleich der numerischen Größe des Istwertes mit genanntem Summen- bzw. Differenzwert vorgesehen ist.

2. Maßkomparator nach Anspruch 1, bei dem der Digitalwert des Istwertes algebraisch von einem digitalen Meßwertgeber geliefert ist, das erste Register den algebraischen Digitalwert des Sollwertes enthält, der erste Komparator den algebraischen Wert von Soll- und Istwert vergleicht und ein Signal bei Gleichheit der Werte bzw. eine Anzeige darüber, welcher Wert der größere ist, abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß der Addierer (40) von dem ersten Komparator (17) gesteuert ist derart, daß er Summe oder Differenz aus Jen numerischen Größen von Sollwert und gewünschter Riehtintervallgröße bildet, wenn der Istwert größer oder kleiner als der Sollwert ist. 4«

3. Maßkomparator nach einem der Ansprüche I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens drei Richtintervalle vorgegeben sind und eine Steuerstufe im zweiten Komparator (35) periodisch alternierend Vergleiche auf der Basis des mittleren Richtin- vi tervalls und eines der äußeren Riehiintervalle ablaufen läßt.

4. Maßkomparator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der /weile Komparator (35) eine Einstelleinrichtung (44) fur die Auswahl des jeweils in die Vergleichsbasis eingehenden der beiden äußeren Richtintervalle steuert, die wiederum die Steuerstufe für die Vergleiehsdurchführung einstellt.

¹S. Maßkomparator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß der Meßwertgeber zyklisch arbei- is tet und ein Taktgeber (16) den Vcrgleichszykliis für beide Komparatoren (17,35) mit der Zyklusfrequenz für den Meßwertgeber gleicher Frequenz steuert.

6. Maßkomparator nach einem der Ansprüche 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß in das zweite wi Register (.32) ein digitales hikremeni eingebbar ist, und daß der Addierer (40) in einer ersten Periode mit einem dritter. Register (105) lür die Speicherung der Summe aus dem Sollwert und dem Inkremeni verbindbare Ausgange und in einer /weilen Periode tv, gleichzeitig an das /weile und das dm ie Register (32 bzw. 105) aiischlieUbare I-!inflange hesit/i und damit dem /weilen komparator (52) in de; /u eilen Periode die Summe aus dem Sollwert und dem eingegebenen Inkrement zuführt.

7. Maßkomparator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Komparator (35) mit dem Addierer (40) über in der zweiten Periode freigebbare Tore (112) verbunden ist und bei freigegebenen Toren (112) den Istwert mit der Summe aus Sollwert und Inkrement vergleicht.

8. Maßkomparator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Tore (112) zwischen Addierer (40) und zweitem Komparator (35) in der ersten Periode sperrbar sind, wodurch die Summe aus dem Sollwert und dem Inkrement in das dritte Register (105) überführt wird.

9. Maßkomparator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Periode durch das Vorhandensein eines durch ein von Hand betätigbares Element erzeugten Signals und die erste Periode durch das Fehlen dieses Signals festgelegt ist.

10. Maßkomparator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal während der zweiten Periode die Tore zwischen Addierer (40) und zweitem Komparator (35) öffnet, während die Ausgänge des Addierers während der ersten Periode mit dem dritten Register (105) verbunden sind.