DE2507992B2 - Numerische Lageregeleinrichtung für mindestens ein Einstellorgan - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich, auf eine numerische Lageregeleinrichtung für mindestens ein Einstellorgan, insbesondere an Werkzeugmaschinen, mit einem Dateneingabegerät, durch das Daten über die Art der Bewegung, die Sollgeschwindigkeit und Sollwerte für das Einstellorgan eingebbar sind, und mit einer Einrichtung zur Erzeugung einer Sollwert-Punktfolge, die als Impulsfolge an nachgeschaltete Regelkreise ausgegeben wird, wobei mit einstellbaren Zählschaltungen die Frequenz und die Anzahl der Impulse derart veränderbar ist, daß mit verschiedenen Maßstäben gefahren werden kana

Eine derartige Lageregeleinrichtung ist bekannt (DE-OS 24 30 104). Von einem Taktgeber werden bei dieser Lageregeleinrichtung Impulsfolgen erzeugt, die nach einer Untersetzung in zwei Impulsfolgen aufgeteilt werden, von denen die eine einem Meßwertgeber zugeführt wird, der mit einem angetriebenen Maschinenteil verbunden ist, während die andere in die Addier-Subtrahierschaltung gelangt, die eine weitere Untersetzerschaltung speist. Mit der Untersetzerschaltung ist ein Eingang eines Pulsbreitenmodulators verbunden, dessen zweiter Eingang über eine zusätzliche Untersetzerschaltung und eine Quadratureinheit an den Ausgang des Meßwertgebers gelegt ist Der Pulsbreitenmodulator speist einen Antriebsmotor für das Maschinenteil. Die Addier-Subtrahierschaltung ist an eine numerische Steuerung angeschlossen, die Impulse ausgibt, die den vom Maschinenteil zurückzulegenden Wegabschnitten zugeordnet sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lageregeleinrichtung der eingangs erwähnten Gattung derart weiterzuentwickeln, daß bei konstruktiv möglichst einfachem Aufbau bedarfsweise ein nachträgliches Umrüsten einer numerischen Steuerung auf die Verarbeitung eines anderen Maßsystems mit wenigen Änderungen möglich ist

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Einstellung eines bruchförmigen Maßstabsfaktors ein erster voreinstellbarer Zähler vorgesehen ist, in den der Wert des Zählers des Maßstabsfaktors eingebbar ist, und durch den für jeden Impuls der Sollweri-Punktfolge von einem Taktgeber ausgehende Zählimpulse bis zum Erreichen des voreingestellten Wertes für einen zweiten voreinstellbaren Zähler freigebbar sind und an dessen Ausgang jeweils beim Erreichen des voreingestellten Wertes ein Impuls verfügbar ist, der der Einrichtung zur Bildung der Regelabweichung im Regelkreis zuführbar ist.

Der Maßstabsfaktor läßt sich auf einfache Weise einstellen und ändern. Weiterhin ist die Anordnung infolge ihres einfachen Aufbaus wirtschaftlich herzustel len. Numerische Lageregeleinrichtungen können des halb ohne einen ins Gewicht fallenden Aufwand für die Verarbeitung von in unterschiedlichen Maßsystemen aufgezeichneten Daten eingerichtet werden. Eine nachträgliche Umrüstung einer numerischen Steuerung auf die Verarbeitung von Daten unterschiedlicher Maßsysteme erfolgt durch die Einfügung der Zählanordnung zwischen Interpolator und Rechenwerk der Steuerung. Es sind also nicht mehere zur Anordnung für die Änderung des Maßstabsfaktors gehörende Schal tungsteile zwischen andere, für die Meßwerterfassung, Meßwerterzeugung oder Antriebsspeisung bestimmte Schaltungen einzufügen. Darüber hinaus eignet sich die vorstehend beschriebene Schaltungsanordnung auch für die Veränderung der Frequenz einer Impulsfolge in einem gewünschten Verhältnis. Die Schaltungsanordnung läßt sich daher vielseitig einsetzen.

Für die Einstellung der Zahlen des Zählers und des Nenners des Faktors ist es günstig, die Voreinstellein-

gänge an Bedienungsschalter auf einer Konsole anzuschließen. An den Stellungen der Schalter ist der Maßstabsfaktor jederzeit einfach und schnell kontrollierbar.

Vorzugsweise sind die Voreinstelleingänge der Zähler mit Registern verbunden, denen die Zahlen für Zähler und Nenner des Maßstabsfaktors über das Einlesegerät zufahrbar sind. Die Zahlen können dann zusammen mit den anderen Programmdaten auf jedem Programmträger gespeichert sein. Dadurch entfallen EinstellarJ: siten an Schaltern. Es wird überdies vermieden, daß die Einstellung vergessen wird.

Zur Erzielung einer eine gewünschte Form aufweisenden resultierenden Bewegung sind die Maßstabsfaktoren vorzugsweise für verschiedene Einstellorgane entsprechend unterschiedlich einstellbar. Dies kann ebenfalls mitte's des Arbeitsprogramms erfolgen. Wenn beispielsweise eine Ellipse als resultierende Bahnkurve zweier Einstellorgane benötigt wird, können die von den Interpolatoren der beiden Einstellorgane angegebenen impulse im Verhältnis 2:1 zueinander eingestellt werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert, aus dem sich weitere Merkmale sowie Vorteile ergeben. Es zeigt

F i g. 1 ein Übersichtschaltbild einer numerischen Lageregeleinrichtung,

F i g. 2 nähere Einzelheiten der in F i g. 1 dargestellten Schaltung.

Über ein Lesegerät 1 wird das auf einem nicht nf her dargestellten Lochstreifen in kodierter Form gespeicherte Bearbeitungsprogramm schrittweise eingelesen. Durch ein nicht näher dargestelltes Leitwerk wird ein Inneninterpolator 2 an Hand der eingelesenen Daten so gesteuert, daß eine Punktfolge errechnet wird, die zwischen den vorgegebenen Anfangs- und Endpunkten liegt. Der Inneninterpolator 2 gibt die errechnete Punktfolge für die einzelnen Antriebsachsen einer numerischen Steuerung getrennt aus. Den Antriebsachsen sind Koordinatenachsen des kartesischen Koordinatensystems zugeordnet In F i g. 1 ist die Ansteuerung für zwei Koordinatenachsen x, ydargestellt.

Der Inneninterpolator 2 gibt die für die einzelnen Koordinatenachsen errechneten Punktfolgen als Lagesollwerte in Form von Impulsfolgen aus, die von nachgeschalteten Lageregelkreisen 3 verarbeitet werden. Pro Koordinatenachse ist ein Lagei egelkreis 3 vorhanden. Jeder Lageregelkreis 3 enthält ein digitales Rechenwerk 4, das mit einem Digital/Analog-Wandler 5 verbunden ist, der einen unterlagerten Drehzahlregelkreis speist Der Drehzahlregelkreis besteht aus einer Summiereinrichtung 6, der ein Gleichstrommotor als Einstellorgan nachgeschaltet ist Mit der Welle des Gleichstrommotors 7 ist ein Tachogenerator 8 verbunden, dessen Ausgang mit der Summiereinrichtung 6 verbunden ist, die einen nicht näher dargestellten Verstärker aufweist Die Summiereinrichtung 6 bildet die Drehzahlregelabweichung.

Der Motor 7 treibt weiterhin einen Winkelkodierer 9 an, mit dem die Lageistwerte gemessen werden. Der Winkelkodierer 9 speist einen Eingang des digitalen Rechenwerks 4, dessen anderem Eingang die Lagesollwerte zugeführt werden.

Die Winkelkodierer 9 enthalten nicht näher dargestellte Skalen, die in mehrere Spulen aufgeteilt sind, von denen jede aus zahlreichen Segmenten besteht. Durch die Spur mit der kleinsten Teilung, die Segmente gleicher Größe aufweist wird das Auflösungsvermögen des Winkel kodierers bestimmt Jedem Segment der feinsten Spur entspricht eine bestimmte Wegstrecke, die vom Einstellorgan zurückgelegt wird, wenn ein impuls an den Regelkreis 3 abgegeben wird.

An die den einzelnen Koordinatenachsen zugeordneten Ausgänge des Inneninterpolators 2 sind Zählschaltungen 10 angeschlossen, denen die vom Inneninterpolator 2 erzeugten Impulsfolgen zugefünrt werden. Mit

ίο den Zählschaltungen 10 wird die Frequenz der zugeführten Impulsfolgen und die Anzahl der Impulse gemäß einem einstellbaren Maßstabsfaktor geändert Die Zählschaltungen 10 speisen die Rechenwerke 4, in denen die Regelabweichung gebildet wird. Wenn z. B.

is die in Fig. 1 gezeigte numerische Steuerung für die Verarbeitung von in mm des metrischen Maßsystems vorgegebenen Daten ausgelegt ist, die Angaben auf dem Programmträger jedoch in Zoll enthalten sind, dann wird der Maßstabfaktor der Zähleinheiten 10 auf den Wert 25,4 eingestellt Die numerische Steuerung errechnet daher nach Einstellung des Maßstabsfaktors selbsttätig die für die Einstellung der Motoren 7 erforderlichen Werte. Für andere Maßeinheiten sind die entsprechenden Umrechnungszahlen an den Zählschaltungen 10 einzustellen.

Jede Zählschaltung 10 enthält einen ersten voreinstellbaren Zähler U, dessen Eingang für Zählimpulse an einen Taktgenerator 12 angeschlossen ist, der als Zählsignale Rechteckimpulse abgibt Der Zähler 11

JO weist einen Eingang für die Freigabe der Zählung auf. Dieser Freigabeeingang ist mit einem Flipflop 13 verbunden, dessen Setz-Eingang mit den vom Inneninterpolator 2 abgegebenen Impulsen beaufschlagt wird. Eingänge des Zählers 11 für die parallele Dateneingabe

J5 sind an Schalter 14,15,16,17 angeschlossen, die in einer Konsole 18 montiert sind. Durch die entsprechende Stellung der Schalter 14 bis 17 wird den Voreinstelleingängen des Zählers 11 eine Zahl vorgegeben. Wenn die im Zähler 11 eingestellte Zahl durch die Aufsummierung der Impulse am Zähleingang erreicht ist entsteht an einem Ausgang 19 des Zählers 11 ein Impuls. Der Ausgang 19 ist an einen weiteren Eingang des Zählers 11 angeschlossen. Durch die Beaufschlagung des weiteren Eingangs mit einem impuls wird die an den Voreinstelleingängen anstehende Zahl in den Zählei" 11 übernommen. Der Ausgang 19 steht ferner mit dem Rücksetz-Eingang des Flipflop 13 in Verbindung. Der Maßstabsfaktor kann meist nur durch einen echten oder unechten Bruch dargestellt werden. Der Wert für den Zähler des Bruchs wird mit den Schaltern 14 bis 17 eingestellt

Der Taktgenerator 12 und der Ausgang des Flipflop 13 sind mit einem UND-Glied 25 verbunden, das an einen Eingang eines zweiten Zählers 20 angeschlossen,

μ der für die Zählimpulse vorgesehen ist Der zweite Zähler 20 enthält ebenfalls Eingänge für die parallele Eingabe von Daten. Diese Eingänge sind mit Schaltern 21,22,23, 24 verbunden, die in der Konsole 18 montiert sind. Der nicht näher bezeichnete Freigabe-Eingang des

bo Zählers 20 ist ständig mit einem Freigabe-Signal beaufschlagt Daher gelangen alle vom UND-Glied 25 abgegebenen Impulse in den Zähler 20. Ebenso wie der Zähler 11 weist der Zähler 20 einen Ausgang auf, an dem bei Erreichen der voreingestellten Zahl ein Impuls auftritt. Dieser Ausgang 24 ist mit dem Eingang des Rechenwerks 4 und einem weiteren Eingang des Zählers 20 verbunden, bei dessen Beaufschlagung mit einem Impuls der an den Voreinstelleingängen anste-

hende Wert in den Zähler 20 eingegeben wird. An den Schaltern 21 bis 23 wird der Nenner des Bruchs eingestellt.

Wenn durch einen vom Inneninterpolator 2 abgegebenen Impuls das Flipflop 13 gesetzt wird, gelangen die Taktimpulse vom Taktgeber 12 in den Zähler 11. Solange das Flipflop 13 gesetzt ist, werden die Taktimpulse auch über das UND-Glied 25 dem Zähler 20 zugeführt. Nach Erreichen des in den Zähler 11 durch die Schalter 14 bis 17 eingegebenen Werts entsteht ein Impuls am Ausgang 19, durch den das Flipflop 13 zurückgesetzt wird und die an den Schaltern 14 bis 17 eingestellte Zahl wieder in den Zähler 11 eingegeben wird. Durch die Zurücksetzung des Flipflop 13 wird das UND-Glied 25 gesperrt, bis ein neuer Impuls vom Interpolator 2 abgegeben wird. Für jeden vom inneninterpoiator 2 erzeugten impuls werden dem Zähler 20 eine der voreingestellten Zahl im Zähler 11 entsprechende Anzahl Impulse zugeführt. Dies bedeutet eine Multiplikation der Impulse des Inneninterpolators 2. Im Zähler 20 werden die vom UND-Glied 25 abgegebenen Impulse aufsummiert. Sobald eine der voreingestellten Zahl entsprechende Zahl von Impulsen in den Zähler 20 gelangt ist, entsteht am Ausgang 24 ein Impuls, mit dem das Rechenwerk 4 beaufschlagt wird. Gleichzeitig wird die an den Schaltern 21 bis 23 voreingestellte Zahl wieder in den Zähler 20 eingegeben. Der Zähler 20 arbeitet daher als Frequenzteiler, wobei die Frequenz der eingegebenen Impulsfolge durch die voreingestellte Zahl dividiert wird.

Die Zähler 11 und 20 können als achtstellige Binarzähler ausgebildet sein, deren maximaler Zählstand 256 beträgt. Es besteht dabei die Möglichkeit, zwischen 1 und 256 jede beliebige Zahl im Zähler und Nenner einzustellen. Dieser Bereich genügt, um die in der Praxis auftretenden Maßstabsfaktoren hinreichenc genau einzustellen. Falls eine höhere Genauigkei verlangt wird, kann die Stellenzahl der Binärzählei erhöht werden. Die Eingabe von Zähler und Nennei kann binär erfolgen. Es ist auch möglich, die Schalter 1' bis 17 und 21 bis 23 für die Eingabe dekadischer Zahler auszubilden und zwischen den Schaltern und der Zählern 20,11 dezimalbinäre Wandler anzuordnen.

Die in F i g. 2 dargestellte Schaltungsanordnung kanr nicht nur bei numerischen Lageregeleinrichtungen sondern auch in Verbindung mit anderen Schaltunger verwendet werden, bei denen die Frequenz einei Impulsfolge in einem gewünschten Verhältnis verändert werden soll.

is Die Maßstabsfaktoren in den Zählschaltungcn IC können bei den einzelnen Koordinatenachsen unterschiedlich eingestellt werden, wenn das Verhältnis der von den Antrieben zurückzulegenden Wege geändert werden soll. Dadurch können bestimmte geometrische Bahnkurven, z. B. Ellipsen, erzeugt werden.

Für die verschiedenen Maßsysteme können zusätzliche Bedienungsschalter vorgesehen sein, die in F i g. 2 nicht näher dargestellt sind. Beispielsweise sind die Bedienungsschalter 18 bis 17 und 21 bis 24 für das metrische Maßsystem vorgesehen, während sich nicht dargestellte Bedienungsschalter für das Zollsystem in einer Konsole 18' befinden. Die Stromversorgung der Bedienungsschalter der Konsolen 18 und 18' sind an einen Umschalter 27 angeschlossen, dessen Eingang an die Betriebsspannungsquelle gelegt ist Die Bedienungsschalter für die verschiedenen Maßsysteme sind über nicht näher bezeichnete Dioden voneinander entkoppelt. Je nach der Verarbeitung von metrischen oder Zoll-Daten wird der Umschalter 27 auf den Ausgang für die Versorgung der Konsole 18 oder 18' gelegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Numerische Lageregeleinrichtung für mindestens ein Einstellorgan, insbesondere an Werkzeugmaschinen, mit einem Dateneingabegerät, durch das Daten über die Art der Bewegung, die Soligeschwindigkeit und Sollwerte für das Einstellorgan eingebbar sind, und mit einer Einrichtung zur Erzeugung einer Sollwert-Punktfolge, die als Impulsfolge an nachgeschaltete Regelkreise ausgegeben wird, wobei mit einstellbaren Zählschaltungen die Frequenz und die Anzahl der Impulse derart veränderbar ist, daß mit verschiedenen Maßstäben gefahren werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung eines bruchförmigen Maßstabsfaktors ein erster voreinstellbarer Zähler (11) vorgesehen ist, in den der Wert des Zählers des Maßstabsfaktors eingebbar ist, und durch den für jeden Impuls der Sollwert-Punktfolge von einem Taktgeber (112) ausgehende Zählimpulse bis zum Erreichen des voreingestellten Wertes für einen zweiten voreinstellbaren Zähler (20) freigebbar sind, in den der Nenner des Maßstabfaktors eingebbar ist und an dessen Ausgang jeweils beim Erreichen des voreinstellbaren Wertes ein Impuls verfügbar ist, der der Einrichtung (4) zur Bildung der Regelabweichung im Regelkreis zuführbar ist

2. Lageregeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Freigabe-Eingang des ersten Zählers (U) ein Flipflop (13) vorgeschaltet ist, dessen Setz-Eingang die Impulsfolge der Sollwert-Punktfolge und dessen Rücksetz-Eingang die bei Erreichen des vorgestellten Wertes auftretenden Impulse zuführbar sind und daß der Ausgang des Taktgebers (12) und des Flipflop (13) mit einem UND-Glied (25) verbunden sind, dem der Zähleingang des zweiten Zählers (20) nachgeschaltet ist.

3. Lageregeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Voreinstelleingänge der Zähler (U, 20) an Bedienungsschalter (14 bis 17, 21 bis 23) auf einer Konsole (18) angeschlossen sind.

4. Lageregeleinrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Voreinstelleingänge der Zähler (11, 20) mit Registern verbunden sind, denen die Zahlen für Zähler und Nenner des Maßstabfaktors über das Eingabegerät zuführbar sind.

5. Lageregeleinrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer eine gewünschte Form aufweisenden resultierenden Bewegung die Maßstabfaktoren für verschiedene Einstellorgane (7) entsprechend unterschiedlich einstellbar sind.

6. Lageregeleinrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß für weitere Maßsysteme zusätzliche Bedienungsschalter vorgesehen sind und daß die Stromversorgung für die je Maßsystem angeordneten Bedienungsschalter über einen Umschalter (27) an die Betriebsspannungsquelle anschaltbar ist.