DE2442820B2

DE2442820B2 - Meßsteuerungsvorrichtung fur Werkzeugmaschinen

Info

Publication number: DE2442820B2
Application number: DE2442820A
Authority: DE
Inventors: Nobuo Toyota Fukuma; Yoshinobu Toyota Inuma; Hideyuki Toyoake Matsubara; Tadahiro Nishio Takasu; Takao Kariya Yoneda
Original assignee: Toyota Motor Corp; Toyoda Koki KK; Toyota Jidosha Kogyo KK
Current assignee: Toyota Motor Corp; Toyoda Koki KK
Priority date: 1973-09-08
Filing date: 1974-09-06
Publication date: 1980-06-26
Also published as: FR2243051B1; DE2442820A1; GB1481432A; US3898440A; JPS5244668B2; DE2442820C3; JPS5050574A; FR2243051A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Meßsteuerungsvorrichtung für Werkzeugmaschinen mit einer an einer Bearbeitungsstation vorgesehenen ersten Meßeinrichtung, weiche Meßwerte von einem Werkstück während

ι". der Bearbeitung ermittelt und den Bearbeitungsvorgang nach Maßgabe der Werkstücksabmessung steuert, mit einer /weiten Meßeinrichtung an einer Meßstation, welche Meßwerte von einem Werkstück nach der Bearbeitung ermittelt, und mit einer nach Maßgabe der

."ι Meßweite der zweiten Meßeinrichtung steuerbaren Korrektureinrichtung.

Bei einer derartigen, aus der FR-PS 2103 500 bekannten Meßsteuerungsvorrichtung wird der Meßwert der z.weiten Meßeinrichtung der ersten Meßein-

-·· richtung rückgeführt, wobei bei diesem Vorgang der Arbeitswert der ersten Meßeinrichtung korrigiert wird. Dabei können Meßfehler der ersten Meßeinrichtung selbst sowie Abmessungsfehler des fertigen Werkstükkes korrigiert werden, die bei höheren Temperaturen

ι" auftreten können.

Da jedoch bei der bekannten Meßsteuerungsvorrichtung die Korrektur nach Maßgabe eines Meßwertes erfolgt, der jedesmal nach der Bearbeitung eines Werkstückes ermittelt wird, ist nicht nur die Häufigkeit

r< der Korrektur sehr groß, sondern weist auch jedes Werkstück einen relativ großen Meßfehler auf. der darüber hinaus durch die Zuverlässigkeit der zweiten Meßeinrichtung beeinflußt wird. Falls darüber hinaus zwischen der Bearbeitungsstatioc für das Werkstück

in und der zweiten Meßstation mehrerer Werkstücke angeordnet sind, besteht die Gefahr, daß Korrektursignale aufeinanderfolgend in einer Anzahl erzeugt werden, die der Anzahl dazwischen angeordneter Werkstücke entspricht, wenn die Korrektur in Abhän-

■'■> gigkeil von einem Meßwert erfolgt, der von jedem einzelnen Werkstück erhalten wird. Dadurch tritt häufig eine Instabilität in der Regelung der Abmessungen auf. die eine l-'olge der zu großen Anzahl der Korrekturen ist.

>" Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Mcßsieucrungsvorrichtung der eingangs genannten Gattung unter Vermeidung vorgenannter Nachteile so auszubilden, daß eine Tendenz in einer vorgegebenen Anzahl von Meßwerten, die von der • z.weiten Meßeinrichtung gclicfcrl werden, präzise bestimmbar ist und daß der Sollwert für ein anschließend zu bearbeitendes Werkstück anhand dieser Tendenz vorausschaubar abgeschätzt werden kann, um eine entsprechend genaue Justierung der ersten

f'· Meßeinrichtung sicherzustellen.

Diese Aufgabe wird bei einer Meßsicuerungsvorrich Hing der einleitend genannten Ausbildung erfincliingsgc maß dadurch gelöst, daß mil der /weilen Meßeinrich Hing eine Digitiil-Daiemcrarbcitungscinrichiung \er

'■' blinden ist. welche eine Speichereinrichtung enthalt, du· eine bestimmte Anzahl von mit der zweiten Meßemricli lung ermittelten Meßwerten über die Werksnuks.ib messung aufnimmt, daß bei jedem von der Sp.-:■. heum

..ι

richtung neu aufgenommenen Meßwert die Digital-Datenverarpe'itungseinrichtung die Tendenz bei der vorgegebenen Anzahl von Meßwerten anhand einer Gleichung ersten Grades ermittelt und einen Sollwert für ein anschließend zu bearbeitendes Werkstück bestimmt und daß nach Maßgabe eines Vergleiches zwischen dem Sollwert und einem vorgegebenen Grenzwert die die erste Meßeinrichtung nachstellende Korrektureinrichtung steuerbar ist.

Dadurch, daß bei der erfindungsgemäßen Meßsteuerungsvorrichtung die Tendenz in einer vorgegebenen Anzahl von Meßwerten ermittelt wird, ist es möglich, Korrekturfehler aufgrund ungenauer Messungen der zweiten Meßeinrichtung zu vermeiden, was eine gleichbleibende Genauigkeit der Abmessungen der fertiggestellten Werkstücke zur Folge hat

Bevorzugte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Meßsteuerungsvorrichtung sind Gegenstand der Patentansprüche 2 bis 6.

Im folgenden werden anhand der Zeichnung bevorzugte AusfOhrungsbeispiele der erfindungsgernäßen Meßsteuerungsvorrichtung näher erläutert. Ei zeigt

F i g. 1 das Blockschaltbild des Gesamtaufbaues eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Meßsteuerungsvorrichtung,

F i g, 2 die Korrektureinrichtung des in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbcispiels der erfindungsgemäßen Meßsteuerungsvorrichtung,

Fig.3 die Tendenz und den Streubereich der Meßwerte der zweiten Meßeinrichtung,

F i g. 4 die Beziehung zwischen den Sollwerten und den Korrekturgrößen, falls zwischen der Bearbeitungsstation und der zweiten Meßeinrichtung mehrere Werkstücke vorhanden sind,

Fig.5 in einem Blockschaltbild ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Meßsteuerungsvorrichtung,

Fig.6 und 7 Flußdiagramme eines Signalverarbeitungsprogramms, das in Verbindung mit der in Fig.5 dargestellten Meßsteuerungsvorrichtung eingesetzt wird.

In Fig. 1 ist eine in einer Bearbeitungssiation angeordnete erste Meßeinrichtung 10 zum Messen der Abmessung eines Werkstücks W dargestellt, das mit einer Schleifscheibe C bearbeitet wird. Eine zweite Meßeinrichtung 20 ermittelt die Abmessungen eines Werkstücks W nach der Bearbeitung. Beide Meßeinrichtungen 10, 20 sind mit einem Fiihlerpaar 10.7. 20s ausgerüstet, wobei jedes Fühlerpaar mit dem Werkstück an zwei Punkten fc? Berührung steht, die diametral liegen, wobei Differentialtransformaloren die Verschiebung der Fühler 10a, 20a ermitteln. Ein Verstärker 11 verstärkt das Ausgangssignal des Differentialtransformators der Meßeinrichtung 10. Durch einen Synchrongleichrichter 12 wird das verstärkte Signal des Verstärkers gleichgerichtet, um das Signal in tin Gleichspannungssignal mit positiver oder negativer Polarität je nach der Richtung der Verschiebung des Fühlers 10a umzuwandeln. Eine Korrektureinrichtung 13 hat einen Aufbau, der beispielsweise in Fig. 2 näher dargestellt ist.

In Fig. 2 ist ein Funktionsverstärker 13<i dargestellt, dessen einer Eingang mil dem Synchrongleichrichter 12 verbunden ist und dessen anderer Eingang an einem leiterförmigen Digitalanalogwandler 136 liegt. Die Eingänge /0. /1 ... /16 des Digitalanalogwancllers 136 sind mit Digitalschal'crii oder Schalttransistoren 50, S¹1 .516 verbunden, wobei die Basis der Schalt transian den Ausgängen eines Zweirichtungsz8hlers 13cliegt. Hie Eingänge /O, /1,,, /16 liegen an einer Basisspannung Vs oder an Masse, wenn die Schalttransistoren SO, Si,,, S16 in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen des Zweirichtungszählers 13p selektiv durchgeschaltet oder nicht durchgeschaltet sind. Bei einer derartigen Anordnung werden die digitalen Signale durch den Digitalanalogwandler 136 in ein analoges Signal umgewandelt, das am Funktionsverstär ker 13a liegt. Das Eingangssignal des Synchrongleich- richters 12 wird somit vom Analogsignal am Funktionsverstärker 13a abgeleitet, so daß die Höhe des Meßsignals in Abhängigkeit vom Stand des Zweirichtungszählers 13c verschoben werden kann. Das

ti Ausgangssignal der Korrektureinrichtung 13 Hegt an einem Signalgenerator 14 und wird mit einer vorgegebenen Spannung verglichen, was zur Folge hat, daß ein Regelsignal zum Regeln der Vorschubbewegung eines Schleifspindelstockes 16 (Fig. 1) erzeugt wird. Der Arbeitswert der ersten Meßeinrichtir;j 10 wird deshalb nach Maßgabe des vom Digitalandogwandler i3b gelieferten Spannungspegels verschoben.

In Fig. 1 ist ein Verstärker 21 zum Verstärken des Ausgangssignals des Differentialtransformators der

>-■ zweiten Meßeinrichtung 20 dargestellt. Ein Synchrongleichrichter 22 und ein Analog-Digitalwandler 23 dienen dazu, einen Meßwert der zweiten Meßeinrichtung 20 der die Form eines Gleichspannungssignals hat, das durch den Gleichrichter 22 gleichgerichtet wird, in

in einen entsprechenden digitalen Wert umzuwandeln. Eine Digital-Datenverarbeitungseinrichtung 30 verarbeitet die Meßsignale vorn Analog-Digitalwandler 23 und bewirkt, daß die Korrektureinrichtung 13 den Arbeitswert der ersten Meßeinrichtung 10 aufgrund der

J") Übertragung eines Korrektursignals korrigiert.

Die Datenverarbeitungseinrichtung 30 weist eine Speichereinrichtung 31, eine Einrichtung 32 zum Ermitteln des Sollwertes, einen Korrekiurdiskriminator 33 und eine Einrichtung 34 zur Ermittlung der Größe

4i) der Korrektur auf. Der Speichereinrichtung 31 werden schrittweise die Meßsignale der zweiten Meßeinrichtung 20 zugeführt, die in digitale Signale umgewandelt wurden, und die Speichereinrichtung 31 kann eine bestimmte Anzahl von Meßsignalen speichern, die das

•Ti jüngste Signal und die darauffolgenden Signale umfaßt. Die Einrichtung 32 zum Ermitteln des Sollwertes ermittelt eine Tendenz in einer bestimmten Anzahl von Meßwerten, die in der Speichereinrichtung 31 gespeichert sind, woraufhin ein Sollwert in Form einer

in Extrapolation dieser Tendenz erhalten wird. Der Korrekturdiskrimin.itor 33 unterscheidet, ob der Sollwert von dem oberen oder unteren Grenzwert abweicht oder nicht und entscheidet, ob eine Korrektur nötig ist. Die Einrichtung 34 ermittelt einen Korrekturwert auf

v> der Basis des Sollwerts und der Grenzwerte wenn eine Anweisung in Abhängigkeit von der Entscheidung des Korrekturdiskriminators 33 übermittelt wird. Die Funktionen der Einrichtungen 31 bis 34 können auch von einem Kleinrechner ausgeführt werden. Die

mi ermittelte Korrekturgröße kann einem Impulsgenerator 35 zugeführt werden, der daraufhin Korrekturimpulsc erzeugt, die am Zweirichtungszähler ISc (F ig. 2) liegen.

Die Speichereinrichtung 31 speichert die Meßsignale

h"> oder Daten, die vom <\nalog-Digitalwandlcr 23 geliefert werden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel werden 10 Daten angenommen, wie es in F^r i g. J dargestellt ist. Die Einrichtung 32 /um Ermitteln des

Sollwertes wird nicht in Betrieb gesetzt, bevor die Daten für 10 Punkte vorliegen. Wenn 10 Daten in der Speichereinrichtung 31 gespeichert sind, beginnt die Einrichtung 32 den Sollwert für das elfte Werkstück zu ermitteln.

Es sei allgemein angenommen, daß eine bestimmte Menge an Daten gesammelt wird, wobei die Daten in Form einer Gleichung Ex = a-i+b dargestellt werden können, da eine lineare Beziehung unter den einzelnen gemessenen Werten besteht. Der Gradient bzw. die Steigung a kann unter Verwendung der folgenden Beziehung ermittelt werden:

Cix α = ■,-

wobei

Cix =

Ulf =

'Nf,

¹ ν

einer Addition der zulässigen Streuung λ-ιι/ιι und der Wert Ex mit dem Grenzwert IJCl. verglichen werden, ist eine optimale Korrektur unter Berücksichtigung der Streuung möglich. Der ermittelte Sollwert Ex kann jedoch auch mit dem Grenzwert UCI. einfach verglichen werden.

Die Größe der Korrektur V wird auf der Basis des Sollwertes Ex und der Grenzwerte durch die Einrichtung 34 ermittelt. Bei der Ermittlung der GmUc V wird dieser Wert als Differenz (Ex-IXl.) /wischen dem Sollwert und dem unteren Grenzwert LCI. ermittelt, wenn die Streuung am vernachlässigt wird. Bei Vernachlässigung der Streuung treten einige gemessene Werte auf, die den Grenzwert LCL überschreiten, was eine Instabilität in der MaBgenauigkeit zur l'olge hat. Da aus diesem Grunde die Streuung tun nicht vernachlässigt werden sollte, wird die Grölte der Korrektur V anhand der folgenden Gleichung berechnet, wobei die Streuung nm mit einem Sicherheitskoeffizienten <x2 multipliziert ist.

I = \Ex - (/.Γί.+ λ2 ■ .η»)¹

Wenn ein Meßwert direkt nach der Korrektur unter den unteren Grenzwert LCL fällt, wird die Größe der Korrektur V anhand der folgenden Gleichung bestimmt:

I = i Ex - C/.!

mx = —;:

f:

t = 1,2.3 N

Der Achsabschnitt b der oben aufgeführten Beziehung kann in der folgenden Weise ausgedrückt werden:

b = mx — mt ■ a

Der Sollwert Ex wird dadurch erhalten, daß die Steigung a und der Achsabschnitt b, die aus den Beziehungen (1) und (2) erhalten .werden, in der Gleichung Ex~a-t+b eingesetzt werden, wobei der Parameter f die Nummer des nächsten zu bearbeitenden Werkstücks ist.

Nach der Ermittlung des Sollwertes Ex durch die Einrichtung 32 wird im Diskriminator 33 unterschieden, ob der Wert Ex vom oberen oder unteren Grenzwert UCL, LCL abweicht oder nicht, woraufhin eine Korrekturanweisung erfolgt, wenn der Sollwert Ex von diesen Grenzwerten abweicht Die Einrichtung 34 ermittelt die Größe der Korrektur V auf der Basis des Wertes Ex und der Grenzwerte UCL und LCL, wenn diese Anweisung erfolgt

Die Einrichtung 32 ermittelt die Steigung a und den Achsabschnitt b mittels der Beziehung (1) und (2) auf der Basis der gemessenen Werte X1, X2... X10, wie es in Fig.3 dargestellt ist Wenn die Steigung a und der Achsabschnitt b in die Gleichung Ex=a -t+b eingesetzt sind und t = 11 ist kann der elfte Wert oder Sollwert Ex als Lösung ermittelt werden. Der Korrekturdiskriminator 33 entscheidet, ob der Sollwert Ex den oberen Grenzwert UCL überschreitet oder nicht Wenn die Streuung der Meßwerte Ai, ^2...XlO als am angenommen wird und wenn ein Wert als Ergebnis Nach der Ermittlung der Größe der Korrektur V erzeugt der Impulsgenerator 35 die Korrekturimpulse.

ji die der Größe V entsprechen und die an einem der Eingänge des Zweirichtungszählers 13c liegen, wie es in F i g. 2 dargestellt ist. Die Analogschalter SO, S1 ... S16 werden nach Maßgabe des Standes des Zählers 13c geschaltet und das Spannungssignal, das durch den

4i) Digital-Analogwandler 13b erhalten wurde, liegt am Funktionsverstärker 13a, so daß der Pegel des Ausgangssignals der während des Bearbeiiungsvorgangs messenden ersten Meßeinrichtung 10 verschoben werden kann. Der Schleifspindelstock 16 führt daher

»ι eine weitere Vorwärtsbewegung aus, bis das Ausgangssignal des Funktionsverstärkers 13a, was den Spannungspegel anbetrifft, gleich einem vorgewählten Wert im Signalgenerator 14 wird. Der Signalgenerator 14 übermittelt daraufhin ein Umkehrsignal der Vorschub steuereinrichtung IS, so daß der Schleifspindelstock 16 eine Bewegung in die entgegengesetzte Richtung ausführt. Obwohl der Abstand zwisch Λ dem Schleifpunkt der Schleifscheibe G in der vorgerückten Stellung und dem Mittelpunkt des Werkstückes immer konstant

ist, ändert sich das Ausgangssignal der Meßeinrichtung 10 mit der Zeit, wenn der Signalgenerator 14 dal Rückführsignal erzeugt Auf diese Weise kann eine Korrektur der Meßeinrichtung 10 erreicht werden. Wenn eine derartige Korrektur ausgeführt ist, werden

bo alle 10 Daten in der Speichereinrichtung 31 gelöscht

Wenn im Gegensatz zu dem in F i g. 3 dargestellten-Verlauf die Tendenz in den Datenwerten einen abfallenden Verlauf hat arbeitet der Impulsgenerator 35 derart daß er die Koirekturimpulse einem anderen

b5 Eingang des Zweirichtungszählers 13c zuführt

Im folgenden wird ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben, bei dem mehrere Werkstükke zwischen der Bearbeitungsstation und der Meßsta-

lion 20, 20,7 angeordnet sind Wie vorstehend beschrieben wurde, werden alle Werkstücke durch clic /weile Meßeinrichtung 20 nach der Bearbeitung gemessen und wird ein Sollwer. in der Einrichtung 32 als Ergebnis der Ermittlung einer Tendenz auf der Basis der MjUuiMl· ermittelt, die in der Spcichercirrichtung 11 gespeichert worden sind. Wenn der Sollwert größer als der obere Grc'-i-wert I'CL ist, wird eine Korrekturgrößc aufgrund der Gleichung (3) durch die Einrichtung 34 ermittelt und werden Korrekturinipulse, die dieser Größe entsprechen, vom Impulsgenerator 35 dem Zwei'ichtungszähler 13t' zugeführt, so daß eine Korrektur ausgeführt werden kann. Dabei wird die Anzahl der zwischen der Bearbeitungsstation und der Meßstation 20, 2Od vorhandenen Werkstücke ermittelt, und in diesem Fall wird die Gleichung (3) nicht mehr für die Ermittlung der Korrekturgröße verwandt. Nachdem jedoch die vorstehend beschriebene Korrektur oder eine anfängliche Korrektur ausgeführt ist, wird die Funktion der Einrichtung 34 so umgeschaltet, daß sie die Differenz /wischen zwei Sollwerten ermittelt, von dem r· ■ . ic der Wert fürdas erste zwischen der Bcarbeu ■ >n

und der Meßstation vorhandene V .-rksfck im. >. d

der andere der Wert für das dinkt d; vor bef .
Werkstück ist.

Wenn, wie es in Fig. 4 dargestellt is·. o:X·' Werkstücke zwischen der Bearbeitungsstation und (!>.: Meßstation 20, ?0a vorhanden sind und wenn Her Sollwert ExQ den oberen Grenzwert IICL überschreitet, wird die Differenz Ex 1 — Ex 0 zw ischen einem Wert Ex 1 für das erste Werkstück und dem obigen Wert Ex 0 gleicn der Korrekturgröße, die vom ersten Werkstück abgeleitet wird. Die Korrekturgröße für das zweite Werkstück ist die Differenz Ex2- Ex 1 zwischen einem Sollwert Ex2 und dem Sollwert Ex I. Was das dritte Werkstück anbetrifft, so ergibt sich die KorrekturgröBc als Differenz Ex 3 -Ex 2.

Nach der Ermittlung dieser Korrekturgrößen für die drei Werkstücke wird die Einrichtung 34 in den Grundzustand rückgesetzt, so daß die Korrekturgrößen nach den Gleichungen (3) und (4) berechnet werden können. Das heißt, daß durch die zweite Meßeinrichtung 20 nach dem dritten Werkstück ein Werkstück gemessen wird, das mit einer Abmessung hergestellt worden ist, die über die erste Meßeinrichtung 10 gesteuert wurde, die mit der anfänglichen Korrekturgröße V korrigiert worden ist. Was die Werkstücke nach dem dritten Werkstück anbetrifft, so ist es für sie nicht notwendig, eine Korrektur auf der Basis der Differenz zwischen den Sollwerten auszuführen; diese Werkstücke stehen zur Ermittlung einer Tendenz in den Meßwerten zur Verfügung.

Was die Ermittlung der zwischen de·- Bearbeitungsstation und der Meßstation 20. 20a vorhandenen Werkstücke anbetrifft, so sind, wie es in F i g. 1 dargestellt ist, Grenzschalter 17, 18 vorgesehen, die dazu dienen, ein Werkstück, das gerade bearbeitet wird, und ein Werkstück zu erfassen, das zur Meßstation zu transportieren ist. Die Grenzschalter 17, 18 sind mit einem Zweirichtungszähler 36 verbunden. Die Schalter 17, 18 arbeiten so, daß der Zähler 36 aufwärts und abwärts zählt. In dieser Weise ist es möglich, die Anzahl der Werkstücke sowie die Änderung dieser Anzahl genau zu ermitteln, ΐη Abhängigkeit von der Anzahl der ermittelten Werkstücke wird die Einrichtung 34 beim Berechnen der Differenz zwischen den Sollwerten gesteuert. Da die Korrektur Für jedes zwischen der Bearbeitungsstation und der Meßstatton befindliche Werkstück nach einer anfänglichen Korrektur erfolgt, ist es gleichfalls möglich eine Korrektur auf der Basis der Änderung des tatsächlichen Meßwertes jedes Werkstückes auszuführen, was den Vorteil bietet, das übermäßige Korrekturen vermieden werden.

In Fig. 5 ist in Form eines Blockschaltbildes ein weitere*- Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Meßsteuerungsvorrichtung dargestellt. Ein Digitalrechner 50 bildet die zentrale Daienverarbeitungseinrichlung und führt die Funktionen der in Fig. I dargestellten Einrichtungen 31 bis 34 aus.

Als periphere Einheiten für den Rechner 50 sind eine Magnetplatte SI, ein Fernschreiber 52, ein Bandleser 93 und ein Zeilendrucker 54 vorgesehen, die über Übertragungseinrichtungen 55 bis 58 betätigt werden. Der von der zweiten Meßeinrichtung 20 nach der Bearbeitung gemessene Meßwert wird dem Rechner 50 über den Analog-Digitalwandler 23 und eine Übertragungseinrichtung 59 übermittelt. Ein Bildgerät mit einem Bildschirm 60 ist mit dem Rechner 50 über eine Übertragungseinrichtung 61 verbunden und dient dazu, abnorme Zustände der Meßeinrichtungen 10 und 20 anzuzeigen. Eine Übertragungseinrichtung 63 verbindet den Zweirichtungszähler 36 mit dem Rechner 50, so daß der Rechner 50 eine Information über die Anzahl der /wischen der Bearbeitungsstation und der Meßstation befindlichen Werkstücke erhält. Über eine Übertragungseinrichtung 62 ist der Rechner 50 weiterhin mit (it-in -!pulsgenerator 35 verbunden, dem eine Korreklurgioße vom Rechner 50 geliefert wird. In ähnlicher Wei-'.·, wie es in Fig. I dargestellt ist, sind den Me¹.* ■ richtungen 10 und 20 ein Analog-Digitalwandler 23 UiIu /in Impulsgenerator 35 zugeordnet.

In den Fig.6 und 7 sind Flußdiagramme von Meßwertverarbeitungsprogrammen dargestellt, nach denen der Rechner 50 die Meßwerte von der zweiten Meßeinrichtung 20 verarbeitet und den Korrekturwert ermittelt. Wenn eine Unterbrechung (i) des Programmes auftritt, wird der von der Meßeinrichtung 20 gemessene Wert im Programmschritt (/#eingelesen, um im Speicher des Rechners 50 gespeichert zu werden. In einem Programmschritt (Hi) wird der gemessene Wert auf Fehler untersucht, die auf der Werkzeugmaschine und der Meßeinrichtung 20 beruhen. Wenn ein Fehler festgestellt wird, wird im Schritt (iii-i) vom Fernschreiber 52 ein Fehlersignal ausgegeben und danach geht das Programm zu einem Schritt (iii-ii) über, um den Betrieb der Werkzeugmaschine sofort anzuhalten.

Wenn kein Fehler festgestellt wird, wird im Schritt (iv) ermittelt, ob der eingelescne Wert den Bereich des Analog-Digitalwandlers überschreitet. Wenn das der Fall ist, wird ein Ausgangssignal vom Fernschreiber 52 ausgegeben und geht das Programm zum Programmschritt (viii) über. Wenn keine Bereichsüberschreitung vorliegt, geht das Programm zum Schritt (v) über, in dem die Notwendigkeit der Ermittlung einer Tendenz überprüft wird. Diese Überprüfung erfolgt auf der Basis einer willkürlichen Anzahl von Meßwerten, wobei nur aus Gründen der Erläuterung 10 Werte angenommen werden. Im Speicher sind 10 Daten gespeichert, die darüber hinausgehenden Daten werden in der Reihenfolge ihrer Speicherung gelöscht Erforderlichenfalls erfolgt nach dem in F i g. 7 dargestellten Tendenzermittlungsprogramm PK die Ermittlung einer Tendenz in den Meßwerten. Falls eine derartige Tendenzermittlung nicht erforderlich ist oder wenn im Speicher keine IO Daten gespeichert sind, wird im Schritt (V;]) überprüft, ob die Meßwerte zwischen dem oberen und dem unteren

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Grenzwert UCL und LCL liegen.

Wenn die Meßwerte nicht zwischen diesen Grenzwerten liegen, wird ein entsprechendes Signal vom Fernschreiber 52 ausgegeben; das Werkstück wird im Schritt (vi-i) als fehlerhaft gekennzeichnet. In dem Schritt (vii), oer auf den Schritt (vi) folgt, im Schritt (vi-i) und während des Ablaufes des Programms PK wird die Anzahl der fehlerhaften Werkstücke gezählt, und das Ergebnis dieser Zählung und der Abschluß dieses Programmes werden auf dem Bildschirm 60 im folgenden Schritt (viii) angezeigt. Danach wird das Programm angehalten.

Der Rechner 50 führt das Meßwertverarbeitungsprogramm von Fig.6 immer dann durch, wenn die Meßeinrichtung 20 Werte liefert und dadurch eine Unterbrechung vorgegeben wird. Nach der Ermittlung der 10 Daten führt der Rechner das Programm PK aus, das im folgenden im einzelnen anhand von Fig. 7 beschrieben wird.

Wenn die Ermittlung einer Tendenz im Programmschritt (v) in Fig. 6 gefordert wird, beginnt das Programm mit dem Programmschritt (i) in Fig. 7. Zu Beginn jeder Tendenzermittlung wird das Programm im Schritt (H) in Gang gesetzt. In einem weiteren Programmschritt (Hi) wird ermittelt, ob die im Schritt (Hi) in F i g. 6 gelesenen Daten innerhalb der Toleranzwerte UL und LL liegen, die konstante, über den Fernschreiber oder die Dateneingabeeinrichtung dem Rechner 50 vorgegebene Werte sind. Wenn die Daten nicht im Bereich der Toleranzwerte UL und LL liegen, wird ein entsprechendes Signal durch den Fernschreiber 52 im Programmschritt (iii-i) erzeugt, wodurch die verwandten Daten gelöscht werden und das Programm mit einem Programmschritt (\J weitergeführt wird.

Wenn die Daten innerhalb des Bereiches der Toleranzwerte UL und LL liegen, wird das Programm mit dem Programmschritt (iv) fortgeführt, in dem eine positive Entscheidung nur erfolgt, wenn die Korrektur in einem Programmschritt (viii-i) ausgeführt ist. Zunächst wird ein Programmschritt (v) ausgeführt, in dem bestimmt wird, ob der gemessene Wert innerhalb des Bereiches der Grenzwerte UCL und LCL liegt. Wenn das nicht der Fall ist, wird im folgenden Schritt (v-i) geprüft, ob die Meßwerte in einer vorbestimmten Anzahl von Fällen, beispielsweise zweimal hintereinander, außerhalb dieses Bereiches liegen. Wenn die Werte weniger als zweimal außerhalb dieses Bereiches liegen oder wenn die Werte in diesem Bereich liegen, geht das Programm zum Programmschritt (vi) über, um zu bestimmen, ob die Steigung a gleich Null ist.

Wenn die Steigung a gleich Null ist, wird die Signalverarbeitung mit dem Programmschritt (ix) fortsetzt, um eine Aufzeichnung am Bildschirm 60 zu bewirken. Die Steigung a wird solange gleich Null gesetzt, solange nicht 10 Daten gesammelt sind. Wenn die Steigung ungleich Null ist, wird der Sollwert Ex im Programmschritt (vii) berechnet, wobei die Gleichung Er=af+ft verwandt wird und die Steigung a und der Achsabschnitt ft eingesetzt werden, die in einem Programmschritt (xi) erhalten werden. Der Sollwert £v wird dadurch erhalten, daß die Nummer des Werkstücks in die Gleichung zusätzlich zu den Werten a und ft eingesetzt wird. Im folgenden Programmschritt (viii) wird geprüft, ob der Sollwert Ex im Bereich der Grenzwerte UCL und LCL liegt Wenn das der Fall ist, geht das Programm zum Programmschritt («/über, um anzuzeigen, daß die Meßwerte normal sine?

Wenn das nicht der Fall ist oder wenn die Werte mehr

als zweimal ^:m Programmschritt (v-i) außerhalb des Bereiches lagen, geht das Programm zum Programmschritt (viii-i) über, um eine Korrektur anzuweisen und die Größe der Korrektur Vzu berechnen.

(I) Der Korrekturbefehl wird immer dann gegeben, wenn

(I) Ex \ \ I · .mi > VCL, Ex - \ \ ,-, in s I.CI.

und wenn die Meßwerte außerhalb der Grenzwerte UCL oder LCL der Reihe nach an η Punkten liegen, wobei «1 und π Parameter sind, die während des Verarbeitungsschrittes durch die Bedienungsperson eingegeben werden.

(II) Die Streuung am wird nach der folgenden Gleichung bestimmt:

wobei

die Nummer der gemessenen Wertegruppen j= 1.2,3 ... /. die Nummer der Meßwerte in einer Gruppe S= 1,2.3 ... k, d\ ein Koeffizient, der von

in der Anzahl der Meßwerte in den Gruppen 5

abhängt, wobei beispielsweise für s = 2 d\ = 1.128 ist, und Rj die Differenz zwischen dem größten und dem kleinsten Meßwert in einer Gruppe ist.

(Ill) Der obere Grenzwert l/CL und der untere

π Grenzwert LCL können in Abhängigkeit entweder von der mechanischen Streuung am oder der Arbeitsstreuung cp(F i g. 3) bestimmt werden.

In) Hie Grenzwerte VCl. und I.CL auf der Basis von um:

UCLm - VL - ;·· „m LCLm — Ll. t ·· · um

■Γι

(hl Die Grenzwerte UCL und LCL auf der Basis von up:

'"' VCLp ■; Cl. + k ■ <rp

LCLp - CL k ■ „p wobei

CL: [UL+LL)Il

P: (UL- LL)Ib ■ Cp Cp: Koeffizient, (z. B. Cp = 1,33)

;·.k: Parameter, die entsprechend dem Verarbeitungsschritt bestimmt sind.

Die Grenzwerte UCL und LCL werden in Abh"> hängigkeit von UCLp zu UCLm und LCLp zu LCLm in der folgenden Weise bestimmt:

UCLp gilt als [/CLwenn (/CLp > UCUn

( (/.ΜίμιΙι ills ( Γ/.\μ·ιιπ I (I.nt :■ CCLp I.CI.p gill ills /.('/. ufiiii IX Lp ■ IX Lm IX I.in gill ,ils IX I. wenn IXLm ·'■ Ix Lp

Wenn die Grenzwerte I¹CL und LCL größer als die Werte /'/. und /./. sind, dann wird LIL als / ICL und /./. .ils LCL gesetzt.

Diese Beziehung für die Grenzwerte IJCL und LCL wird während der in den F i g. 6 und 7 dargestellten Programme eingehalten. Die Berechnung der Streuung um unter Punkt (II) und die Bestimmung der Grenzwerte UCL und LCL unter Punkt (III) erfolgen in den Programmschritten (xi) und (xii) die im Folgenden beschrieben werden. Im Programmschritt (viii-i) wird der Korrekturbefehl dadurch erhalten, daß die Streuung om und die Grenzwerte UCL und LCL, die bereits ermitteil worden sind, in die unter Funkt (i) angegebene Gleichung(l)eingesetzt werden.

Im Programmschritt (viii-i) wird die Größe der Korrektur V nach Erhalt des Korrekturbcfehles ermittelt.

(IV) Die Größe der Korrektur V erfolgt nach den folgenden Beziehungen:

(1) Wenn Ex + \ I ■ .x m ■ LCL:

V = - \Ex - [LCI. + > 2 WTMi)I

wenn a = 0, ist I = - | UCL - (LCl. + \ 2 · .tmli

(2) Wenn die gemessenen Werte LCL überschreiten:

V = \CL- Ex I

wenn n = 0, ist V = | Cl. - LClA

Die vorstehenden Beziehungen basieren auf der Annahme, daß die Richtung vom LL zum Wert UL positiv ist und vom Wert UL zu LL negativ ist. λ2 ist ein von der Bedienungsperson eingegebener Parameter. Nach der Ermittlung der Korrekturgröße Vübermittelt der Rechner 50 diese Größe V dem Generator 35 in Fig. 5 über die Übereintragungseinrichtung 62. Die Korrektureinrichtung 13 ändert folglich das Eingangssignal vom Synchrongleichrichier 12, wodurch die Meßeinrichtung 10 verstellt wird, um die vorgerückte Stellung des Schleifspindelstockes 16 nachzustellen.

Im nächsten Programmschritt (viii-ii) werden der Korrekturbefehl und die Größe der Korrektur V am Bildschirm 60 angezeigt. In einem Programmschritt (x) wird geprüft, ob 10 Daten gesammelt sind oder nicht, und falls das nicht der Fall ist, werden der Programmschritt (x-i)\xx\d anschließend der Programmschritt (x-ii) ausgeführt, wobei die Steigung a gleich Null angenommen wird und die Streuung am so gelassen wird, wie sie ist. Wenn im Programmschritt (x) die Daten gesammelt sind, werden die Steigung a. der Achsabschnitt b und die Streuung um nach den vorgenannten Gleichungen (I). (2) und der unter Punkt (II) angegebenen Gleichung berechnet. Im folgenden Programmschritt (xii) werden die Grenzwerte UCl. und LCL entsprechend der berechneten Streuung am festgelegt. Dal.ei wird der Koeffizient Cp berücksichtigt, wie >_s unter Punkt (III) dargestellt wurde. Nach den Programmschrittei: (xii) und (x-ii)gehl das Programm zum Programmschritt (vii) in F i g. 6 über.

Wenn wiederum eine Unterbrechung auftritt, nachdem der Korrekturbefehl im Programmschritt (viii-i) in Fig. 7 gegeben ist, geht das Programm von einem Schritt (iv)in Fig. 7 zum Programmschritt (iv-i)übcr. In diesem Programmschritt wird ermittelt, ob die Korrektur richtig ausgeführt worden ist. Wenn, wie es in F i g. 3 dargestellt ist, die Größe des Werkstückes mit fortschreitender Bearbeitung zunimmt, wird eine nicht richtig durchgeführte Korrektur dann ermittelt, wenn der fvieoweri des unmiiieibar nach der Korrektur bearbeiteten Werkstückes größer als Xb-cii-am ist. während ermittelt wird, daß die Korrektur richtig ausgeführt wurde, wenn der Meßwert kleiner als Xb- λ3-om ist.

Wenn die Größe des Werkstückes mit fortschreitender Bearbeitung abnimmt, wird ermittelt, daß die Korrektur richtig ausgeführt worden ist, wenn der Meßwert größer als Xb+tx3-am'\si. Mit A^-Z) ist ein Wert auf der Regressionslinie bezeichnet, der dem Werkstück unmittelbar vor der Korrektur entspricht Der Parameter «3 für den Bereich ±λ3·ο/71 ist so gewählt, daß dieser Bereich größer als der Bereich der normalen Streuung der tatsächlichen Meßwerte ist, so daß ein tatsächlicher Meßwert diesen Bereich nur dann überschreitet, wenn auf die Bearbeitung in außergewöhnlicher Weise oder nicht normaler Weise eingewirkt wird.

Wenn es sich herausstellt, daß die Korrektur richtig ausgeführt ist. werden noch im Programmschritt (iv-i) die im Speicher gespeicherten 10 Daten in einen Programmschritt (iv-ii) eingeführt, worauf der Korrekturbefehl und die Größe der Korrektur V in einem Programmschritt (iv-iii) gelöscht werden. Die Ergebnisse dieser Verarbeitungsschritte werden vom Fernschreiber 52 in einem Programmschritt (iv-iv) aufgeben, und das Programm geht zum Programmschritt (V,) über, der gleichfalls auf den Schritt (iv-i) folgt.

Falls sich Werkstücke zwischen der Bearbeitungsstation und der Meßstation befinden, liegt ein anfänglicher Korrekturwert V am Impulsgenerator 35, wenn der Wert Ex+x\ -am das erste Mal den oberen Grenzwert UCL überschreitet. Danach ist die Differenz zwischen dem laufenden und dem vorhergehenden Sollwert der Korrekturwert für die zwischen der Bearbeitungsstation und der Meßstation vorhandenen Werkstücke im i Programmschritt (viii-i). Der Differenzwert wird als Korrekturwert immer dann herangezogen, wenn ein Werkstück durch die zweite Meßeinrichtung 20 nach der Bearbeitung gemessen wird.

I Iiei/u .ι I)IaIt Zeicliiiunuen

Claims

Patentansprüche;

1. Meßsteuerungsvorriebtung für Werkzeugmaschinen mit einer an einer Bearbeitungsstation vorgesehenen ersten Meßeinrichtung, welche Meßwerte von einem Werkstück während der Bearbeitung ermittelt und den Bearbeitungsvorgang nach Maßgabe der Werksiücksabmessung steuert, mit einer zweiten Meßeinrichtung an einer Meßstation, welche Meßwerte von einem Werkstück nach der Bearbeitung ermittelt, und mit einer nach Maßgabe der Meßwerte der zweiten Meßeinrichtung steuerbaren Korrektureinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß mit der zweiten Meßeinrichtung (20) eine Digital-Datenverarbeitungseinrichtung(30; 50) verbunden ist, welche eine Speichereinrichtung (31) enthält, die eine bestimmte Anzahl von mit der zweiten Meßeinrichtung ermittelten Meßwerten über die Werkstücksabmessung aufnimmt, daß bei jedem v«)ii der Speichereinrichtung (31) neu aufgenommenen Meßwert die Digiial-Daienvcrarbeitungseinrichtung (30; 50) die Tendenz bei der vorgegebenen Anzahl von Meßwerten anhand einer Gleichung ersten Grades ermittelt und einen Sollwen (ExJfUr ein anschließend zu bearbeitendes Werkstück (W) bestimmt und daß nach Maßgabe eines Vergleichs zwischen dem Sollwert (Ex) und einem vorgegebenen Grenzwert (LJCL bzw. LCL) die die erste Meßeinrichtung nachstellende Korrektureinrichtung (13) steuerbar ist.

2. Meßs'ruerungsvorriehlung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tendenz der Meßwerte anhand einer "Gleichung Ex = al+ b ermittelbar ist und daß der Soliwert (Ex)dwck einen Gradienten (α) und einen Achsabschniit (b) der vorgegebenen Anzahl von Meßwerten errechenbar isi, wobei der Gradient (a)und der Achsabschnitt (b) in der Gleichung ersetzt werden und die Werkstücknummer eines darauffolgend zu bearbeitenden Werkstückes ^w^als Parameter ftjeingetragen wird.

3. Mcßstcuerur.gsvorrichiung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (17, 18, 36) zum Zählen der bearbeiteten Werkstücke zwischen der Bearbeitungsstation und der Meßstation mit der zweiten Meßeinrichtung (20) vorgesehen ist, daß der Digital- Daten Verarbeitungseinrichtung (30; 50) die gezählte Anzahl übermittelt wird und daß die Digital- Dalcnvcrarbeitungseinrichtung (30; 50) zu Beginn einen Korrekturwert der Korrektureinrichtung (13) vorgibt, wenn der Sollwert (Ex) erstmalig den vorgegebenen Grenzwert (LJCL: LCL) überschreitet und daß anschließend die Differenz zwischen gegenwärtigen und vorhergehenden Sollwerten (Ex0, Ex 1) an der Korrcktureinrichtung (13) anliegt, bis der anfängliche Korrekturbetrag von den Mußwerten wiedergegeben wird.

4. Meßsieuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche I bis J, dadurch gekennzeichnet, daß die Digiial-Datenverarbcilungscinrichtting ein Digitalrechner (50) ist.

5. Mcßsieucrungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Digitalrechner (50) eine Streuung («„,) der vorgegebenen Anzahl von Meßwerten ermittelt und den Grenzwert (I¹CL: CLC)UiWh Maßgabe iler Streuung bestimmt.

b. Meßsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß der Digitalrechner (5U) einen Ki>r^rekiurbeirag unter Berücksichtigung des oberen Grenzwerts (UCL) des unteren Grenzwerts (LCL) und der Streuung (O_n,) ermittelt, wenn der Sollwert (Ex) erstmalig einen der Grenzwerte (UCL bzw. LCt/Oberschreitet, und daß nach Maßgabe des ermittelten Korrekturbetrags die Korrektureinrichtung (13) gesteuert wird.