DE2601218C3

DE2601218C3 - Numerisches Steuersystem zur Steuerung von mindestens zwei Werkzeugantriebssystemen

Info

Publication number: DE2601218C3
Application number: DE2601218A
Authority: DE
Inventors: Masashi Tokyo Takahashi
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1975-01-20
Filing date: 1976-01-14
Publication date: 1981-09-17
Also published as: DE2601218B2; DE2601218A1; US4050001A; FR2298136B1; JPS5183982A; FR2298136A1; GB1514881A

Description

Die Erfindung betrifft ein numerisches Steuersystem zur Steuerung von mindestens zwei Werkzeugantriebssystemen, die in ihnen jeweils zugeordneten Koordinatensystemen bewegbar sind, wobei mindestens eine Koordinatenachse beiden Antriebssystemen gemeinsam ist, mit je einem Dateneingangskreis für jedes Antriebssystem, dem die für dieses vorgesehenen Steuerdaten als Datenblocks zugeführt werden.

Auf den Seiten 74 bis 76 der Zeitschrift »Control Engineering«, 1960, ist bereits ein derartiges Steuersy-

:»o stern beschrieben, bei dem jedoch für jedes Werkzeug ein gesondertes Steuersystem vorgesehen ist. Wegen der gemeinsamen Koordinatenachse ist jedoch eine Zeitsynchronisierung erforderlich.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde,

;?5 die Steuerdatenblocks für beide Werkzeuge zur Bildung eines neuen Steuerdatenblocks so ifiiteinander zu verknüpfen, daß beide Werkzeuge längs der gemeinsamen Koordinatenachse gleiche Bewegungsschritte ausführen und die Bewegungen längs der übrigen Koordinatenachser, an den jeweiligen Bewegungsschritt angepaßt werden.

Gelöst wird diese Aufgabe bei einem numerischen Steuersystem der eingangs genannten Art durch die Merkmale des Anspruchs 1.

w Mit dem erfindungsgemäßen Steuersystem ist es möglich, mit nur einer numerischen Steuervorrichtung mehrere als Befehlsempfänger dienende Werkzeugantriebssysteme zu steuern. Die Steuerschaltung zum Zusammenführen bzw. Verknür/itM der einzelnen

<o Steuerdalenblocks timfaßt mehrere Eingangskreise, durch welche die Eingangsdaten für die entsprechenden Befehlsempfänger empfangen werden, mehrere A-Register, in welchen die von den Eingangskreisen empfangenen Daten gespeichert werden, ein Kompara-

ή tor, in welchem die in den Α-Registern gespeicherten Daten verglichen werden, mehrere arithmetische Schaltkreise, in welchen die in den A-Registern gespeicherten Daten aufgrund des Ergebnisses des Vergleichs im Komparator verarbeitet werden und ein

Vi B-Register, in welchem die verarbeiteten Daten der arithmetischen Schaltkreise kombiniert werden in eine .Serie von in diesem Register zu speichernden Daten.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Ti Fig. I eine perspektivische Ansicht einer Fräsmaschine mit zwei Fräsköpfen, bei welcher das Steuersystem gemäß der Erfindung anwendbar ist,

Fig. 2A und 2B Blockdiagramme einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steuersystems und

μ Fig, 3 ein Zeitdiagramm zweier Eingangsdaten und einer durch Verknüpfen dieser Eingangsdaten erhaltenen Serie von Daten in Abhängigkeit von Stcucrzcitintervallen für eine gemeinsame Koordinatenachse, beispielsweise die .Y-Achse.

h^r> Die T-" i g. 1 zeigt die perspektivische Ansicht einer Fräsmaschine mit zwei Fräsköpfen, die durch ein numerisches Steuersystem gemäß der Erfindung gcstcucrl wird. Der Fräskopf 10 ist steuerbar längs der

drei Koordinatenachsen X, Y und Z, während der Fräskopf 12 steuerbar ist längs der drei Koordinatenachsen X. V und VV. Dies bedeutet also, daß die beiden Fräsköpfe, also die beiden zu steuernden Befehlsempfänger eine gemeinsame Steuerachse aufweisen, nämlich die X-Achse. Ein Anwendungsbeispie! einer derartigen Fräsmaschine nach Fig.! ist das Fräsen von Tragflächen eines Flugzeuges, bei denen ein genau symmetrisches Bearbeiten erwünscht ist. Die beiden Fräsköpfe 10 und 12 müssen also zueinander synchron arbeiten.

Die Fig. 2A zeigt ein Blockdiagramm eines numerischen Steuersystems gemäß der Erfindung. Von einem ersten Papierstreifen 14a werden die Daten X, Y und Z bezüglich der Bewegung des ersten Kopfes 10 abgelesen. Von einem zweiten Papierstreifen 146 werden die Daten X, Vund Wbezüglich der Bewegung des zweiten Kopfes 12 abgelesen. Die beiden Köpfe 10 und 12 weisen also eine gemeinsame Achse X auf. Diese Daten X, Y, Z und X, V und W werden einem Verknüpfungsschaitkreis 16 zugeführt, in weichem diese Daten kombiniert bzw. verknüpft werden in eine einzige Serie von Daten X, Y, V, Wund Z Diese kombinierten Daten X, Y, V, Wund Zwerden einem konventionellen Pulsinterpolationsschaltkreis 18 zugeführt, in welchem Interpolationsimpulse für jede der Achsen erhalten werden. Die Interpolationsimpulse werden über einen konventionellen Antriebsschaltkreis 20 jeweils jeder der entsprechenden Achsen X. Y. V. Wund Zzugeführt.

in Fig. 2B ist ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels des Verknüpfungsschaltkreises 16 in Fig. 2A gezeigt. Die beiden Eingangsschaltkreise 1 und 2 empfangen die Eingangsdaten. In den beiden A-Registern 3 und 4 werden die von den Eingangsschaltkreisen 1 und 2 empfangenen Daten gespeichert. Der Komparator 5 vergleicht die in den beiden A-Registern 3 und 4 gespeicherten Daten. Mit 6 und 7 sind zwei arithmetische Schaltkreise bezeichnet, in welchen die in den A-Registern 3 und 4 gespeicherten Daten verarbeitet werden in Abhängigkeit des Ergebnisses des Vergleichs im Komparator 5. Im B-Register 8 werden die von den Schaltkreisen 6 und 7 verarbeiteten Daten kombiniert in eine Serie von Daten und werdr dort gespeichert.

Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm, dessen Abs/isse den Zeitablauf zeigt. Dieses Diagramm zeigt die zeitliche Folge des Verknüpfens von zwei Serien von X-Achscneingangsdaten in eine einzige Serie von X-Achscndaten. Die beiden Serien von Eingangsdaten weisen zwei Datenblocks a\, a₂ bzw. b\. />> auf. Die Serie der verknüpften Daten besteht aus vier Datenblocks c\, Ci, Ci und Ct.

Die Arbeitsweise des numerischen Steuersystems wird nachfolgend beschrieben.

Es sei vorausgesetzt, daß die Eingangsdatenblocks a\ und b, den Eingangskreisen 1 und 2 zugeführt und zum Zeitpunkt f^O in den A-Registern 3 und 4 gespeichert werden. Der Dalenblock a\ besteht aus den Daten ΔΧ\. Δ Κ, und AZ\. Der Datenblock b\ besieht aus den Daten ΔΧ\, 4 V| und Δ Wj. Diese beiden Datenblocks a\ und b\ werden im Komparator 5 miteinander verglichen, um zu ermitteln, welcher F.ingani.".datenbloek in bezug auf die gemeinsame Stcticrachse. nämlich die X-Achsc die kürzere Steuerzeit aufweist. Im gezeigten Beispiel nach F ι g. J ist die Slcit-T'cit ft des Kingiingsdatcnblocks ;i\ kurzer als die Steuerzeit h des Eingangsdatenblocks b_u d. h. (| kleiner als h, so daß in diesem Fall der Eingangsdatenblock a\ erfaßt wird.

Aufgrund des Ergebnisses des Vergleichs im Komparator 5 teilen die arithmetischen Schaltkreise 6 und 7 die Datenblocks a\ und b\ in Teildaten mit einer Steuerzeit fi und in restliche Teildatenblocks, bestehend aus den jeweils verbleibenden Teilen dieser Daten. Da im gezeigten Beispiel der Datenblocks a\ die Steuerzeit ft

ίο aufweist, führt der arithmetische Schaltkreis 6 keine Teilung durch. Der arithmetische Schaltkreis 7 jedoch teilt den Datenblock b\ in zwei Teildatenblocks in und bu auf, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Der Teildatenblock öi t weist die Steuerzeit t\ auf, während die Steuerzeit des Teildatenblocks bn gleich (t₂ - ι,) ist.

Falls durch den Datenblock b\ axiale Inkremente zu steuern sind und die Teildatenblocks bu und b\₂ repräsentiert werden durch Δχ\, Δν\, Aw\ für b\, und axu,Av\\,uwu, für on und Δ Xu, Δ V_n, Δ Wn für bn, dann sind folgende Beziehungen zu erfülle:..
Für den I'eildatenblock bu

Ax_u = Δχ\ χ t\/t2

Δν_η = Δ\·\ χ f,/f₂

ζΙηίι = Δ\ν\ χ /,//₂
"' Fürden Teildatenblock ήΐ2

Ax_n = Δχ\ -/1*ΐι

Δν\2 = Δν\ —Δ Vu

Δ\ν\2 = Δ\ν\ Δ\ν\\

ίο Falls das durch den Eingangsdatenblock a_t zu steuernde X-Achseninkrement durch Ax_n repräsentiert wird, dann wird diese Beziehung durch Ax_n = Axu befriedigt, da beide Inkremente Ax₁ und Δχ\\ dieselbe Steuerzeit ft aufweisen.

Ii Aufgrund der Verarbeitung in den arithmetischen Schaltkreisen 6 und 7 wird >m B-Register 8 als erstes ein kombinierter Datenblock ^₁ gespeichert. Dieser Datenblock et umfaßt axiale Inkremente ΔΧ\, ΔΥ\, ΔΖ\ des Datenblocks a\ vom arithmetischen Schaltkreis 6 und

j» K-Achseninkrement ζΙιίι und das W-Achseninkrement Δ ν. π des Datenblocks bu vom arithmetischen Schaltkreis 7. Der Datenblock C\ umfaßt also die Inkremente in den Richtungen der X-, Y-, Z-. V- und W-Achsen. Der so im B-Register gespeicherte Datenblock C\ wird verwen-

4, det als eine Serie von Daten zur gleichzeitigen Steuerung der beiden Fräsköpfe 10 und 12 der in F i g. I gezeigten Fräsmaschine. Der Teildatenblock ö_t2, der durch Division im arithmetischen Schaltkreis 7 erhalten wurde, wird in das A-Register 4 zurückgeführt. Der im

in A-Register 3 gespeicherte Datenblock a·, ist nunmehr voll verarbeitet, so daß der Eingangskreis 1 ein Eingangstaktsignal erhült, das diesem Eingangskreis befiehlt, den nächsten Eingangsdatenblock a₂ abzulesen. In Abhängigkeit dieses Eingangstaktsignals liest der

v, Eingangsschaltkreis 1 den Eingangsdatenbloc!-. a₂ ab und führt diesen dem A-Register 3 zu. Die Datenblocks a₂ und b\2. welche in den A-Registern 3 und 4 gespeichert sind, werden nunmehr im Komparator 5 verglichen und in der zuvor besc.iriebcnen Weise verarbeitet, so daß

ho nunmehr im B-Register 8 der kombinierte Dalenblock O gespeichert wird. Die Datenverarbeitung .vird in entsprechender Weise wiederholt, so daß in aufeinanderfolgender Serie die kombinierten Datenblocks t'j und Ct erzeugt werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Numerisches Steuersystem ?ur Steuerung von mindestens zwei Werkzeugantriebssystemen, die in ihnen jeweils zugeordneten Koordinatensystemen bewegbar sind, wobei mindestens eine Koordinatenachse beiden Antriebssystemen gemeinsam ist, mit je einem Dateneingangskreis für jedes Antriebssystem, dem die für dieses vorgesehenen Steuerdaten als Datenblocks zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Dateneingangskreis (1, 2) mit einem den jeweiligen Datenblock (au b\) speichernden Eingangsregister (3, 4) verbunden ist, deren Ausgänge einerseits mit einem Komparator (5) und andererseits mit je einem arithmetischen Schaltkreis (6, 7) verbunden sind, wobei der Komparator (5) feststellt, webher Datenblcck (a oder b) bezüglich der gemeinsamen Steuerachse (X) die kürzere Steuerzeit tu die sich aus der Vorschubgeschwindigkeit und den von den Werkzeugen (10,12) in der gemeinsamen Steuerachse (X) zu durchfahrenden Wegen (ΔΧ)ergibt, aufweist, der Ausgang des Komparators (5) mit jedem der arithmetischen Schaltkreise (6, 7) verbunden ist, deren Ausgänge einerseits mi; einem Ausgangsregister (8), andererseits mit dem Eingang des jeweiligen Eingangsregisters (3, 4) verbunden sind, die Steuerdaten (Ax, Δν, Av/ bzw. Δχ, Ay, Az) desjenigen Datenblocks (b oder a), der bezüglich der gemeinsamen Steuer-.'hse f-Yjeine im Vergleich zur kürzeren Steuerzeit t\ längere Steue"eit h aufweist, vom zugehörigen arithmetischen Schaltkreis (7 oder 6) durch Multiplikation mit d^-m Verhältnis der kürzeren zur längeren Steuerzeit t\/h in zwei Teildatenblöcke (b\\, bu oder an, an) aufgeteilt wird, wobei der eine Teildatenblock (bu oder an) die kürzere Steuerzeit t\ aufweist und seine Steuerdaten (Ax\\, Av\\, Aw\\ oder Axu, Ay_u. Azu) aus den im Verhältnis U/h geteilten Stcuerdaten (Ax, Av, Aw oder Ax, Ay, Az) des Datenblocks (b oder a), der bezüglich der gemeinsamen Steuerachse (X) ά\ζ längere Steuerzeit I2 aufweist, bestehen und der andere Teildatenblock (bu oder an) die Steuerdaten (Ax-Ax\\, Av-Av\\, Aw-Aw\\ oder Ax-Axw, Ay-Ayw, Az-Azw) umfaßt, die sich durch Abzug der Steuerdaten des ersten Teildatenblocks (b\ 1 oder an) von denjenigen des bezüglich der gemeinsamen Steuerachse (X) eine längere Steuerzeit i₂ aufweisenden Datenblocks (b\ oder n\) ergeben, und daß von den arithmetischen Schaltkreisen (6, 7) der Datenblock (a oder b) mit der bezüglich der gemeinsamen Steuerachse (X) kürzeren Steuerzeit l\ und der eine Teildatenblock (bu oder an) mit der kürzeren Steuerzeit Λ in das Ausgangsregister (8) eingegeben werden, während der andere Teildatenblock (b\2 oder an) dem zugehörigen Eingangsregister (z. B. 4 oder 3) zugeführt und das andere Eingangsregister (3 oder 4) mit einem neuen Datenblock (a_} oder bj) gespeist wird und die im Ausgangsregister (8) gespeicherten Daten (a\, b\\ oder b], a_M) den Hcfchlsempfängcr gemeinsam steuern.

2. Steuersystem nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der andere, dem zugehörigen Eingangsregister (4 oder 3) /ugcruhrtc Tcildalcn block (bi? oder n\i) in einem /weiten Stcuer/yklus zusammen mit dem neuen Datenblock (αϊ oder />;) dem Komparator (5) zur Bildung zweier neuer Teildaienblöcke des bezüglich der gemeinsamen Steuerachse (X)d\e längere Steuerzeit aufweisenden Datenblocks (ai oder bi bzw. bn oder au) zugeführt wird.