DE2612470A1

DE2612470A1 - Verfahren und schaltungsanordnung zum positionieren

Info

Publication number: DE2612470A1
Application number: DE19762612470
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl Phys Fickel; Ruediger Dipl Ing Haufert; Achim Rudolph; @@ Schwarz Wolfgang Dr Ing
Original assignee: Starkstrom Anlagenbau VEB
Current assignee: Starkstrom Anlagenbau VEB
Priority date: 1975-04-15
Filing date: 1976-03-24
Publication date: 1976-10-28

Description

Verfahren und Schaltungsanordnung zum Positionieren Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zum Positionieren eines längs mehrerer Koordinatenachsen beweg.lichen Organes in aufeinanderfolgenden Bewegungsschritten auf einen Punkt, der im Schnittpunkt zweier bezogen auf die Ausgangslage des beweglichen Organes definierter Bahnen liegt.
Bei der Punktsteuerung erfolgt üblicherweise eine gleichzeitige oder eine aufeinanderfolgende Verschiebung des beweglichen Organes entlang der Koordinatfinachsen.
Während der Bewegung werden achsbezogene lf7egsiLwerte, die entweder als Ketten- oder Bezugsmaße bereitgestellt sind, nach jedem ausgeführten Bewegungsschritt mit entsprechend aufbereiteten achsbezogenen egistwerten verglichen. Bei Koinzidenz in einer der Koordinatenachsen wird der jeweils zugehörige Achsantrieb gestoppt.
Eine notwendige Voraussetzung für die irnwendbarkeit dieses Verfahrens ist die achsbezogene Vorgabe von Wegsollwerten.
Mitunter - so z.B. bei der erkzeugkorrektur in numerischen Bahnsteuerungen - ist es jedoch wünschenswert, den anzufahrenden Punkt als Schnittpunkt zweier Bahnen zu beschreiben, deren Lage bezogen auf die Ausgangsposition des beweglichen Organes genau bestimmt ist. Wollte man diese Aufgabe nach dem bekannten Verfahren lösen, wären zur Ermittlung der achsbezogenen egsollwerte komplizierte mathematische Berechnungen des Schnittpunktes der Bahnen erforderlich.
Speziell zur Fräserradiuskorrektur in numerischen Bahnsteuerungen, die zur inkrementalen Vorgabe von Vorschubsollwerten konstanter Größe mit einem digital arbeitenden Bahninterpolator ausgerüstet sind, ist eine Anordnung bekannt, bei der eine Korrektur des Anfangs- und des Endpnnktes der Grundbahn durch eine Linearinterpolation entlang der Bahnnormalen im zu korrigierenden Bahnpunkt erfolgt. Dabei werden die durch diese Linearinterpolation erzeugten Vorschubimpulse fortlaufend für jede Koordinatenachse getrennt akkumuliert.
Mit Hilfe einer Rechen- und Vergleichsschaltung wird ständig überprüft, ob die Summe der Quadrate der akkumulierten Vorschubimpulsmengen bereits das Quadrat des programmierten Fräserradius erreicht hat. Sobald diese Bedingung erfüllt ist, wird die Korrekturinterpolation abgebrochen. Gleichzeitig werden die Anfangs- undEndpunktkoordinaten um die Zahl der akkumulierten Vorschubimpulse verändert und zur Interpolation der korrigierten Bahn bereitgestellt.
Bei der Korrektur des Bahnanfangspunktes werden die Vorschubimpulse außerdem zur Verschiebung des bahngesteuerten Elementes vom Anfangspunkt der Grund bahn zu dem der korrigierten Bahn verwendet, während bei der Korrektur des Bahnendpunktes die Ausgabe der Vorschubimpulse an die Achsantriebe gesperrt wird, Diese Korrekturoperationen werden vor dem Durchlaufen jedes korrigierten Bahnabachnittes mit Hilfe des Bahninterpolators der Bahnstewerung ausgeführt.
Während der Korrektur ist ein Verfahren der korrigierten Kontur nicht möglich. Dadurch ergibt sic h eine verminderte Auslastung der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine.
-Oftmals sind die Bahnsteuerungen so konzipiert, daß die Rechen-und Speicherkreise des Bahninterpolators außer zur Vorschubimpulserzeugung auch zur Übernahme anderer Punktionen ausgenutzt werden. Bei der bekannten Anordnung wird diese Möglichkeit durch die notwendige Vornahme der Korrekturoperationen weitestgehend eingeschränkt.
Die Aufgabe der Brfindungesteht darin, ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zum Positinnieren eines längs mehrerer Koordinatenachsen beweglichen Organes in aufeinanderfolgenden Bewegungaschritten bei geringem zeitlichen und techniscL~n Aufwand auf einen Punkt zu schaffen, der im Schnittpunkt zweier bezogen auf die Ausgangslage des beweglichen Organes definierter Bahnen liegt.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß vor jedem Bewegungsschritt die Position des beweglichen Organes bezüglich der durch die Bahnen begrenzten Sektoren festgestellt wird, daß in Abhängigkeit davon die Richtung des GekNer jeweiligen Bewegungaschrittes festgelegt wird, wobei jedem sektor eine auf den Schnittpunkt der Bahnen weisende Richtung zugeordnet ist und daß die Größe der Bewegungsschritte nach einer auf die Sektoren bezogenen Positionsänderung des beweglichen Organes vermindert wird.
Eine erste Ausgestaltung des effindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Größe der Bewegungsschritte nach jeder auf die Sektoren bezogenen Positonsänderung des beweglichen Organes vermindert wird.
Gemäß einer zweiten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Größe der Bewegungsschritte nach jeder auf zwei benachbarte Sektoren bezogenen Positinnsänderung des beweglichen Organes vermindert.
Nach einer dritten Ausgestaltung des erfindungsgemäSen Verfahrens ist vorgesehen, daß die Bewegungsschritte simuliert werden und ihre Gesamtgröße auflaufend für jede Koordinatenachse getrennt erfaßt wird.
teine erste Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens ist erfindungsgem6ß so ausgeführt, daß Eingänge von Vergleich5* rechnern, denen Informationen über die Lage und Art der Bahnen zuführbar sind, mit Ausgängen von V;gsollwertregistern ver -bunden sind, daß Abgänge der Vergleichsrechner auf Eingänge einer Befehlslogik geschaltet sind, deren erster Ausgang mit einem itortschalteingang eines Wertespeichers verbunden ist, dessen Ausgang an Eingänge von den Wegsollwertregistern vorgeschalteten Volladdern anschließbar ist, und daß zweite Ausgänge der Befehlslogik an Steuereingänge der Volladder geführt sind.
Bine zweite Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens für Verkzeugkorrekturen in numerischen Steuerungen, die zur inkrementalen Vorgabe von Vorschubsollwerten konstanter Größe einen digital nach dem Suchschrittverfahren arbeitenden Bahninterpolator enthalten, wobei die Korrektur der Bahndaten über eine Linearinterpolation entlang der Bahnnormalen im zu korrigierenden Bahnpunkt bis zum Erkennen des Interpolationsendes beim Erreichen des vorgegebenen Werkzeugradius erfolgt, ist erfindungsgemäß so ausgeführt, daß ein in seiner W gauflösung steuerbarer Vor-Rückwärtsinterpolator vorgesehen ist, dessen Interpolationsrichtung beim Erkennen des Interpolationsendes unter gleiohzeitiger Erhöhung der Wegauflösung umschaltbar ist.
Weitere vorteilhafte Auageataltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Durch die Erfindung wird eine Positionierung eines beweglichen Organes auf einen Punkt ermöglicht, für die lediglich die Lage und Art der den anufahrenden Schnittpunkt definierenden Bahnen vorgegeben sdin muß. Eine Ermittlung der Schnittpunktkoordindaten vor dem Beginn des Positioniervorganges wird vermieden. Die Zeit von der Datenvorgabe bis zum Erreichen des Zielpunktes sowie der zur Realisie rung des Positionierverfahrens erforderliche Aufwand sind gering.
Bei Anwendung der Erfindung zur Werkzeugkorrektur kann der Bahninterpolator ganz oder zumindest teilweise entlastet werden. Die Korrekturzeiten werden verringert und die Auslastbarkeit des Werkzeugmaschine wird erhöht, Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Ausführungabeispielen in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnurgen näher erläutert werden.
Diese zeigen in Fig. 1 : schematisch den Bewegungsablauf eines Werkzeuges über einen Teil einer zu fertigenden Lochscheibe Fig. 2 : im Blockschaltbild eine Anordnung zum Realisieren des Bewegungsablaufes nach Fig. 1 Fig. 3 : im Blockschaltbild eine Anordnung zur Fräserradiuskorrektur nach dem erfindungsgemäßen Verfahren Sige 4 : das Blockschaltbild eines Vergleichsrechneræ Bezugs nehme nd auf Fig, 1 soll mit hoher Präzision eine Xochscheibe, von der ein Ausschnitt im x-y-Koordinatensystem dargestellt ist, gefertigt werden. Hierzu sind in allen Schnittpunkten von vom Mittelpunkt M der Lochacheibe ausgehenden 7 Geraden mit um ihn konzentrisch angeordneten 10 Kreisen zunehmenden Radius Bohrungen anzubringen.
Zur Vereinfachung sindin Fig. 1 nur die Gerade G und die Kreise K 1 und K 2 mit den zugehörenden beiden Bohrpunkten 8 und 14 angedeutet. Die Ausgangslge 0 des Bohrwerkzeuges sei im Mittelpunkt M der Lochscheibe angenommen.
Es ist zu erkennen, daß durch die Gerade G und den Kreis K 1 vier Sektoren IK1, IIK1, IIIK1 und IVK1 gebildet werden.
Das Positionieren des Bohrwerkzeuges auf den Bohrpunkt 8 erfolgt über die Positionen 1 bis 7 in einzelnen Bewegungsschritten ( 0 - 1, 1 - 2, 2 - 3, usw. ), deren Richtung im Einzelfall davon abhängt, in welchem der Sektoren 1K1, 11K1, 111K1 oder IVK, sich das Bohrwerkzeug jeweils befindet.
Liegt die Position des Bohrwerkzeuges nach einem ausgeführten Bewegungsschritt im Sektor IK1, so erfolgt der nächste Bewegungsschritt in +y-Richtung Dem Sektor 11K1 ist die -x Richtung, dem Sektor 111K1 die -y Richtung und dem Sektor IVK1 die +x Richtung zugeordnet.
Für den ersten Bewegungsschritt vom Punkt 0 zum Punkt 1 wird eine Schrittweite festgelegt, die größer als die Wegauflösung des Positioniersystems ist. Gelangt das Bohrwerkzeug von einem Sektor in einen anderen, so wird die Schrittweite stets um die Hälfte, aber höchstens bis zur Wegauflösung des Posit ioniersystems reduziert.
Anderenfalls wird die Schritte ite der Bewegungsschritte beibehalten.
Im Bewegungsbeispiel nach Fig. 1 werden ua. die Punkte 4 und 5 angelaufen, die sich beide im Sektor IVK1 befinden.
Die Bewegungschritte 4 - 5 und 5 - 6 haben deshalb die gleiche Schrittweite.
Während des Bewegungsschrittes 5 - 6 wird vom Sektor IV in den Sektor 1K1 übergegangen. Der Bewegungsschritt Kl 6 - 7 wird nun mit der kleinstmöglichen Schrittweite ausgeführt. Das gleiche gilt für den Bewegungsschritt 7 - 8, da eine weitere Reduzierung der Schrittweite unter die durch die Auflösung des verwendeten Lagemeßsystems ddr Positioniersteuerung nicht möglich ist.
Im Punkt 8 wird die Bohrung durchgeführt, Der anschließende Positioniervorgang erfolgt vom Punkt 8 über die Punkte 9 bis 13 zum Punkt 14 in entsprechender Weise. Es ist jedoch zu beachten, daß für die Auswahl der Richtung undGröße der Bewegungsschritte nun die durch die Gerade G und den Kreis K 2 gebildeten Sektoren IK2, TT IIIK2, K2 maßgebend sind. Die anderen nicht dargestellten Bohrpunkte der Lochscheibe erden nach dem gleichen Prinzip aufgesucht.
Mitunter tritt der Fall ein, daß einige Zwischenpositionen des Werkzeuges genau auf einer der die Sektoren begrenzenden Bahnen liegen.
Beispielsweise befindet sich der Punkt 0 genau auf der Geraden G, so daß eine eindeutige Zuordnung zu einem der Sektoren IVK1 oder IKl nicht möglich ist. Hier wurde willkürlich festgelegt, daß alle Punkte auf der Geraden G zu den Sektoren IVKl, 111K1' IVK2 bzw. 111K2 gehören. Eine entsprechende Festlegung muß auch für alle Kreis punkte getroffen werden.
In Fig. 2 ist eine erste Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens angegeben.
Sie enthält zwei Vergleichsrechner VRG und VRK sowie eine ihm nachgeschaltete Befehlslogik BL zum Feststellen des Sektors, in dem sich das Bohrwerkzeug befindet.
Hierzu wird den Vergleichsrechner: VRG und VRK über die Eingänge EG und EK eine Information über die Art und die Lage der sich schneidenden Bahnen zugeführt.
Der Vergleichsrechner VRG erhält somit vorerst zwei den Anstieg der Geraden G definierenden Koordinatenwerte x1 und y1 und der Vergleichsrechner VRK den Radius r1 des Kreises K 1. Außerdem werden vor jedem Bewegungsschritt die aktuellen Koordinaten XA und YA der Position des Bohrwerkzeuges aus vorgeschalteten Wegsollwertregistern RX und RY in die Vergleichsrechner VRG und VRK übernommen. Der Vergleichsrechner VRG ermittelt so dann, ob Null ist.
Parallel dazu wird im Vergleichsrechner VRK festgestellt, ob YA2 + XA2 - r12 > oder # Null ist.
Die Vergleichsergebnisse werden in der Befehlslogik BB ver verknüpft. Diese gibt an einem ihrer Richtungsausgänge BX und BY ein Signal zum Aufruf des entsprechenden den Wgsollwertregistern RX bzw. RY vorgeschalteten Volladders A 1 bzw. A 2 mit dem entsprechenden Vorzeichenbefehl aus.
Daraufhin wird der der Schrittweite des folgenden Bewegungsschrittes äquivalente Inhalt eines Schieberegisters SR zum Inhalt des aufgerufenen Wegsollwertregisters RX oder RY addiert oder subtrahiert.
Die Ausgänge der Wegsollwertregister RX und RY sind über die Ausgänge SX und SY an nicht dargestellte Vergleicher von den Koordinatenachsen zugeordneten Abschaltkreisen geführt. Die Veränderung der Wegsollwertregister RX und RY und der Vegleich in den Vergleichsrechnern VRG und VRK erfolgt in der beschriebenen Weise immer dann, wenn von den Vergleichern für alle Achsen Koinzidenz gemeldet wurde, d. h. wenn das Bohrwerkzeug die entsprechende Position 1 oder 2 oder 3 usw. tatsächlich erreicht hat. Wird durch die Befehlslogik BL festgestellt, daß ein Wech sel der Position des Bohrwerkzeuges von einem in den benachbarten Sektor erfolgt ist, so wird über deren Ausgang BS ein Schiebetakt an das Schieberegister SR geführt. Dieser verschiebt dessen binär-codierten Inhalt um eine Stelle nach rechts, was einer Division durch zwei entspricht.
Somit wird die Schrittweite des folgenden Eewegungsschrittes auf die Hälfte der Schrittweite des vorhergehenden Bewegungsschrittes reduziert.
-9- Die Anfangsschrittweite für den ersten Bewegungsschritt jedes Positioniervorganges wird dem Schieberegister RS über dessen Eingang ER zugeführt. Diese kann konstant programmiert oder auch in Abhängigkeit vom zu erwartenden Positionierweg gewählt werden.
Erfolgt ein Bewegungsschritt durch den benachbarten in einen dritten Sektor ( z.B. von IVK1 nach IIK1 r, so ist es sinnvoll, die Befehlslogik BL so zu konzipieren, daß gleich zwei Schiebetakte gebildet werden, und somit die Schrittweite auf ein Viertel reduziert wird.
Das Positionierverfahren und die Schaltungsanordnung kann in vorteilhafter Weise so modifiziert werden, daß die Bewegungs schritte des Bohrwerkzeuges nur simuliert werden.
In diesem Fall arbeitet die in Fig. 2 angegebene Schaltungsanordnung unabhängig von der erreichten Zwischenposition des Bohrwerkzeuges mit konstanter Arbeitsfrequenz.
Das Bohrwerkzeug wird mit marx. möglicher Vorschubgeschwindigkeit längs der beiden Koordinatenachsen solange bewegt, wie die Vergleicher der Abschaltkreise die Nichtkoinzidenz anzeigen. Da die Arbeitsfrequenz der in Fig. 2 angegebenen Schaltungsanordnung sehr hoch ist und dadurch sowie auch durch die variable Bewegungsschrittweite die Wegsollwerte wesentlich schneller erzeugt werden als das Bohrwerkzeug zu folgen vermag, wird der tatsächliche Positionierweg des Bohrwerkzeuges erheblichrkürzt. Dadurch liegen die Positionierzeiten nur unwesentlich über denen, die mit einer Positioniersteuerung der bekannten Art erreicht werden, Besonders vorteilhaft ist es, daß bezogen auf das Beispiel der Herstellung einer Lochplatte mit 70 im Schnittpunkt von 7. Geraden und 10 Kreisen zu fertigenden Bphrungen nur 24 Eingabedaten benötigt w3wfidAn, während bei den bekannten Positioniersystemen die Koordinaten jedes Bohrpunktes, d.h.
140 Eingabedaten erforderlich sind.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich auch eine Werkzeugkorrektur in numerischen Strecken- oder Bahnsteuerungen realisieren, Die im Blockschaltbild in Fig. 3 dargestellte Schaltungsananordnung zur Fräserradiuskorrektur wird in einer Bahnsteuerung für eine Fräsmaschine eingesetzt. Die Schaltungsanordnung enthält einen Korrekturinterpolator VRG.
Dieser ist entweder bereits im entsprechend aufgerüsteten Bahninterpolator der Steuerung integriert oder zusätzlich zu diesem vorgesehen.
Zum besseren Verständnis wird die Schaltungsanordnung in Verbindung mit der letztgenannten Variante beschrieben.
Der Korrekturinterpolator VRG ist ein getakteter 2D-Linearinterpolator, der nach dem bekannten Suchschrittverfahren arbeitet und ohne den Endpunkt erkennende Mittel ausgeführt ist.
Solange an seinem Eingang GE 1 ein Betriebssignal anliegt, erzeugt er an seinen Ausgängen GA 1 und GA 2 Folgen von Vorschubimpulsen, deren Frequenzen untereinander der Bahnneigung der programmierten Gerade entsprechen, Außerdem ist der Korrekturinterpolator VRG so ausgeführt, daß er in Abhängigkeit von einem an seinensEingang GE 2 anstehenden Richtungsaignal sowohl vorwärts als auch rückwärts entlang der programmierten Bahn interpolieren kann.
Weiterhin sind im Korrekturinterpolator VRG Vorkehrungen getroffen, daß dieser in Abhängigkeit von eineniseinem Eingang GE 3 zuführbaren Befbhlssignal Vorschubimpulse für die programmierte Bahn mit einer niedrigen oder mit einer hohen Wegauflösung erzeugt. So gelangen im erstgenannten Fall mit jedem. Rechenaufrufimpuls des Korrekturinterpolators VRG vier Vorschubimpulse oder eine vier Vorsahubimpulsen entsprechende codierte Weginformation an einen seiner Ausgänge GA 1 oder GA 2, während im letztgenannten Fall pro Reoheaaufrufkpula des Korrekturinterpolators VRG nur ein Vorschubimpuls ausgegeben wird.
Die Vorschubimpulse bzw. codierten Informationen werden in Abhängigkeit davon, ob sie während einer Vorwärts- oder einer Rückwärtsinterpolation erzeugt wurden, als positiv oder negativ bewertete Informationen behandelt.
Die Ausgänge GA 1 und GA 2 sind mit den Eingängen von Zählregistern ARX und ARY verbunden, Diese als Zählregister bezeichneten Einheiten können in bekannter Art und Weise als seriell arbeitende Rechenschleife ausgebildetsein.Die vom Korrekturinterpolator VRG ausgegebenen Vorschubimpulse oder codierten Informationen werden vorzeichengerecht in das Akkumulatorregister jeder Rechenschleife hineinaddiert. Die Inhalte der Zählregister ARX und ARY werden über ihre Ausgänge fortlaufend den Eingängen KE 1 und KE 2 eines Vergleichsrechners VRK zugeführt. Dieser bildet ständig die Summe der Quadrate der Zählregisterinhalte und vergleicht diese mit den in ihm gebildeten Quadrat des programmierten Fräserradius, der anseinem Eingang KE 3 bereitgestellt wird.
Der erste Koinzidenzausgang KA 1 des Vergleichsrechners VRK ist mit dem Richtungseingang GE 2 und parallel dazu mit dem Steuereingang GE 3 zur Änderung der Wegauflösung des Korrekturinterpolators VRG verbunden.
Der zweite Koinzidenzausgang KA 2 des Vergleichsrechners VRK ist auf den Eingang GE 1 zum Stoppen des Korrekturinterpolators VRG und parallel auf den Steuereingang des Lesetores T geführt, dessen zweite Eingänge mit den Ausgängen der Zählregister ARX und ARY verschaltet sind. Die Ausgänge SA 1 und SA 2 des Lesetores T sind mit den Informationseingängen des nicht dargestellten Bahninterpolttors der Steuerung verbunden.
Der Korrekturinterpolator und der Bahninterpolator arbeiten zeitlich parallel. Während der Bahninterpolator einen Bearbeitungssatz für einen korrigierten Bahnabschnitt abarbeitet, wird mit Hilfe des Korrekturinterpolators VRG der nächste Bearbeitungssatz aufbereitet.
Dazu werden in bekannter eise die Bahnparameter für die Normale in dem zu korrigierenden Bahnpunkt des jeweils nachfolgenden Bearbeitungasatzes dem Korrekturinterpolator VRG zugeführt. Dieser erzeugt im Ergebnis jeder durch einen Rechenaufrufimpuls bewirkten Rechenoperation des vorwärts interpolierenden Korrekturinterpolators VRG vier Vorschubimpulse, die über einen seiner Ausgänge GA 1 oder GA 2 den Zählregistern ARX bzw. ARY zugeführt werden. ird durch den Vergleichsrechner VRK erstmalig festgestellt, daß die Summe der Quadrate der den .Jegkomponenten entsprechenden Inhalte der Zählregister ARX und ARY großer ist als dasQuadrat des programmierten Fräaerradius, so wird über den Ausgang KA 1 ein Befehl zur Rücka ärtsinterpolation und zur Erhöhung der Wegauflösung an den Korrekturinterpolator VRG geleitet.
Dadurch wird pro Rechenaufrufimpuls nur noch ein Vorschubimpule zum Durchlaufen der Bahnpunktnormalen in entgegengesetzter Richtung erzeugt, Die Inhalte der Zählregister ARX und ARY werden durch die nun negativ bewerteten Vorschubimpulse verringert. Der Vergleichsrechner VI2hr gibt bei Unterschreitung des Quadrates des Fräserradius durch die Summe der Quadrate der Zählregisterinhalte über seinen zweiten Keinzidenzausgang KL; 2 einen Befehl zum Stoppen des Korrekturinterpolators VRG und zum Auslesen der Zählregisterinhalte über das Lesetor T in den Bahninterpolator.
Dort wurden die so gewonnenen Korrekturkomponenten mit den Koordinaten des zu korrigierenden Bahnpunktes verrechnet und zur Interpolation des korrigierten Bahnabschnittes bereitgestellt.
Erfolgen die Fräserkorrektur und die Interpolation zeitlich nacheinander in dem entsprechend aufgerüsteten Bahnirterpolator der Steuerung, so werden bei der Korrektur des Anfangapunktes eines Bahnabschnittes die Vorschubimpulse von den Ausgängen GA 1 und GA 2 des Interpolators VRG auch den Vorschubantrieben zugeführt. Die Korrektur eines Endpunktes erfolgt in der bereits beschriebenen Weise unter Zurückführung der Ausgänge SA 1 und SA 2 auf die Informationseingänge des Interpolators.
Obwohl das Ausfuhrungsbeispiel zur Fräserkorrektur nur eine Vor- und eine Rückwärtsinterpolation vorsieht, kann durch ihre fortlaufende Wiederholung mit ständig zunehmender Erhöhung der Wegauflösung die Zahl der Rechenoperationen im Korrekturinterpolator VRG vermindert werden. Dadurch wird dieser entlastet und kann somit für andere Aufgaben in Anspruch genommen werden. Die Größe der Wegauflösung kann auch in Abhängigkeit von der Größe des vorgegebenen Fräserradius festgelegt werden. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß auch für große Fräserradien minimale Korrekturzeiten erreicht werden.
Die fl Fig. 4 zeigt das Blockschaltbild des Vergleichsrechners VRK aus Fig. 2 mit einer etwas veränderten Ansteuerung der Zählregister ARX und ARY.
Vom Eingang SE 1 werden über den steuerbaren MultiplikEtor P 1 und den Multiplexer M 1 in Abhängigkeit von dem an seinem Steuereingang M1S bereitgestellten Benzil einem der Zählregister ARX, ARY oder ARR Taktimpulse zugeführt. Die Taktimpulse werden mit konstanter Frequenz von einem nicht dargestellten Taktgenerator erzeugt. Die Zählregister ARX, ARY und ARR sind als digitale Differenz-Summatoren ausgeführt. Sie bestehen in bekannter Weise aus einem Adder und einem Akkumulatorregister, die zu einer Rechenschleife verschaltet- sind.
Die Ausgänge der Zählregister ARX, ARY und ARR sind über einen weiteren Multiplexer M 2 in Abhängigkeit von inem an dessen Steuereingang M2S anstehenden Befehl über einen steuerbaren Multiplikator P 2 mit dem Eingang einer Rechenschaltung RS verbunden. In ihr wird die jeweils zugeführte evtl. modifizierte Zählregisterinformation verdoppelt und anschließend um den Wert Eins verändert. Der Rechenschaltung RS ist ein aus dem Adder AD und dem Akkumulatorregister AC bestehender digitaler Differenz-Summator nachgeschaltet. Der Ausgang des Akkumulatorregisters AO ist mit einem Vergleicher V 1 verbunden.
Dessen Nullkoinzidenzausgang ist auf den Steuereingang des Lesetores T geführt.
Der Informationseingang des Lesetores T ist mit dem Ausgang des Multiplexers M 2 verschaltet. Der Ausgang des Zählregisters ARR ist an einen ersten Eingang des Vergleichers V 2 geführt, dessen Ausgang mit dem Ablaufsteuerwerk AS verbunden ist.
Die Steuerung der Multiplexer M 1 und M 2 erfolgt vom Ablaufsteuerwerk AS aus.
Schließlich sind ein dritter Ausgang des Ablaufsteuerwerkes ASmit dem Vorzeicheneingang des Adders AD und ein vierter Ausgang des Ablaufateuerwerkes AS mit dem Vorbereitungseingang des Lesetores T verbunden. Der vierte Ausgang des Ablaufs teuerwerkes AS und der Nullkoinzidenzausgang des Vergleichers V 1 sind in nicht dargestellter Weise konjunktiv verknüpft mit dem Stoppeingang des oben erwähnten Taktgenerators verschaltet.
Die Größe des Werkzeugradius wird über den Eingang KE 3 in den Speicher des Vergleichers V 2 geschrieben.
Nach dem Löschen der Zählregister ARX, ARY, ARR und des Akkumulatorregisters AC werden die Multiplexer M 1 und M 2 so geschaltet, daß die Taktimpulse vom Eingang SE 1 über den Multiplikator P 1 dem Zählregister ARR zugeführt werden und dessen @@@@@ JInhalV im Multiplikator P 2 modifizierter Inhalt mit jedem Taktimpuls in der Rechenschaltung RS verrechnet wird.
Das so gewonnene Ergebnis wird in das Akkumulatorregister addiert. Dieser Vorgang wiederholt sich so lange, bis vom Vergleicher V 2 festgestellt wird, daß der Inhalt des Registers ARR gleich oder größer dem dem Vergleicher V 2 zugeführten Werkzeugradius ist.
So wird bis zu diesem Zeitpunkt mit jedem Taktimpuls beispielsweise eine 4 in das vom Multiplexer M 1 angesteuerte Zählregister ARR addiert. Gleichermaßen muß durch den Multiplikator P 2 gewährleistet sein, daß die so verminderte Rechenauflösung Berücksichtigung findet.
Wurde beispieiaweise der Werkzeugradius mit 6 Wegeinheiten vorgegeben, so bildet der Vergleicher V 2 bereits nach zwei Taktimpulsen ein Ausgangssignal. Der Inhalt des Zählregisters ARR hat dann den Wert 8 erreicht.
Gleichermaßen ist der Inhalt des Akkumulatorregisters AG durch die verminderte Rechenauflösung fehlerbehaftet. Zur Kompensation dieses Fehlers wird nun das Ausgangssignal des Vergleichers V 2 zur Umschaltung des Vorzeichenbefehls für das Zählregister ARR und das Adder AD von Addition auf Subtraktion sowie zur Umsteuerung der Multiplikatoren auf den Muitiplikationafaktor 1 verwendet. Dadurch wird mit den zwei nachfolgenden Taktimpulsen der Inhalt des Zählregisters ARR auf den Wert 6 vermindert und der Inhalt des Akkumulatorregisters AG entsprechend korrigiert.
Auf diese Weise werden zur Verarbeitung des Werkzeugradius anstelle von 6 nur 4 Arbeitsschritte benötigt. Im Akkumulatorregister steht jetzt das Quadrat des Werkzeugradius, nämlich 36. Nun wird das Ablaufsteuerwerk AS durch ein Ausgangssignal des Vergleichers V 2 weitergeschaltet. Dem Adder AD wird ein negativer Vorzeichenbefehl zur Subtraktion zugeführt.
Die Füllung der Zählregister ARX und ARY sowie die Weiterverarbeitung ihrer Inhalte in der beschriebenen Weise mit verminderter Rechenauflösung erfolgt durch eine spezielle Steuerung der Multiplexer M 1 und M 2, Die hierzu erforderlichen Stauersignale werden über den Eingang SE 2 und das Ablaufsteuerwerk AS direkt von den Ausgängen GA 1 und Gh 2 des Korrekturinterplators VRG den Multiplexern M 1 und M 2 zugeführt Das vorläufige Ende der Linearinterpolation des Korrekturirisrpolators VRG und somit der Änderung der Zählregisterinhalte und deren Weiterverarbeitung wird vom Vergleicher V 1 erkannt, wenn der Inhalt des Akkumulatorregisters AG den Wert Null erreicht hat.
Nun wird die Interpolationsrichtung des Korrekturinterpolators VRG umgeschaltet und mit erhöhter Rechenauflösung durch Umschaltung der Multiplikatoren P 1 und P 2 eine invers durchzuführende Korrekturoperation eingeleitet.
Gleichzeitig wird über das Ablaufsteuerwerk AS das Lese tor Y vorbereitet. Der Vergleicher V 1 vergleicht mit jedem Taktimpuls, ob das Vorzeichen des Inhaltes des Akkumulators AG wechselt.
Sobald dieser Fall eintritt, gibt der Vergleicher V 1 an seinela Nullkoinzidenzausgang ein Signal aus. Dieses führt zum Stoppen des Taktgenerators.
Zu diesem Zeitpunkt entspricht der Inhalt des Zählregisters ARX der Werkzeugradiuskomponente in Y-Richtung und der Inhalt des Zählregisters hRY der Werkzeugraduskomponente in X-Richtung, die über das vom Signal des Nullkoinzidenzausganges des Vergleichers V 1 geöffnete Lesetor T ausgelesen werden, Obwohl sich die Ausführungsbeispiele nur auf die zweidimensionale Steuerung beziehen,können nach dem gleichen Verfahren Punkte in einerrbräumlichen Koordinatensystem aufgesucht werden. Hierbei vergrfloßert sich allerdings der Aufwand zum Feststellen des jeweiligen durch die Kurvenebenen begrenzten Raumsektorss in dem sich das zu positionierende Element jeweils befindet.
Auch läßt sich nach der vorgerchlagenen Lösung der Schnittpunkt zweier Bahnen beliebiger Art ermitteln oder ansteuern, wenn ihre Lage zueinander in einem Bezugskoordinatensystem sowie ihr Bahntyp exakt angegeben sind.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Positionieren eines längs mehrerer Koordinatenachsen beweglichen Organes auf einen Punkt, der im Schnittpunkt zweier bezogen auf die Ausgangslage des beweglichen Organes definierter Bahnen liegt, in aufeinanderfolgenden Bewegungsschritten, dadurch gekennzeichnet, daß vor jedem Bewegungsschritt die Position des beweglichen'Organes bezglich der durch die Bahnen begrenzten Sektoren festgestellt wird, daß in Abhängigkeit davon die Richtung des jeweiligen Bewegungasohrittes festgelegt wird, wobei jedem Sektor eine auf den Schnittpunkt der Bahnen weisende Richtung zugeordnet ist, und iBD die Größe der Bewegungaschritte nach einer auf die Sektoren bezogenen Positionsänderung des beweglichen Organes vermindert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Bewegungsschritte nach jeder auf die Sektoren bezogenen Potitionsänderung des beweglic he n)prga nes vermindert wird.

*3. Verfahren nach Anspm ch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Bewegungsachritte nach jeder auf zwei benachbarte-Sektoren bezogenen Positionsänderung des beweglichen Organes vermindert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsachritte simuliert werden und ihre Gesamtgröße auflaufend für jede Koordinatenachse getrennt erfaßt wird.

5. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2 oder 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß Eingänge von Vergleicharechnern ( VRG, VRK ), denen Informationen über die Lage und Art der Bahnen zuführbar sind, mit Ausgängen von Wegsollwertregistern ( .RX, RY verbunden sind, daß Ausgänge der Vergleicherechner ( VRG, VRK ) auf Eingänge einer Befehlslogik ( BL ) geschaltet sind, deren erster Ausgang mit einem Fortschalteingang eines Wertespeichers ( SR ) verbunden ist, dessen Ausgang an Eingänge von den Wegsollwertregistern ( , RY ) vorgeschalbeten Volladdern (A 1, A 2 ) anschließbar ist, und daß zweite Ausgänge der Befehlslogik ( BL ) an Steuereingänge der Volladder ( A 1, A 2 ) geführt sind.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aw gänge der Wegsollwertregister ( RX, RY ) an Vergleicher von den Koordinatenachsen zugeordneten Abschaltkreisen geschaltet sind.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daßder Wertespeicher ( SR ) als Schieberegister ausgeführt ist.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 3 oder 1, 3 und 4 zur Werkzeugkorrektur in numerischen Steuerungen, die zur inkrementalen Vorgabe von Vorschubsollwerten konstanter Größe einen digital nach dem Suchschrittverfahren arbeitenden Bahninterpolator enthalten, wobei die Korrektur der Bahndaten über eine Linearinterpolation entlang der Bahnnormalen im zu korrigierenden Bahnpunkt bis zum Erkennen des Interpolationsendes beim Erreichen des vorgegebenen Werkzeugradius erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß ein in seiner Wegauflösung steuerbarer Vor-Rückwärtsinterpolator ( VRG ) vorgesehen ist, dessen Interpolationsrichtung beim Erkennen des Interpolationsendes unter gleichzeitiger Erhöhung der Wegauflösung umschaltbar ist,

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Wegauflösung in Abhängigkeit von der Größe des vorgegebenen Werkzeugradius steuerbar ist.

10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Bahninterpolator so aufgerüstet ist, daß er auch als Korrekturinterpolator betreibbar ist.

11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Korrekturinterpolation ein zusätzlicher nach dem Suchschrittverfahren arbeitender Linearinterpolator vorge ehen ist.

12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Linearinterpolator ohne Endpunktregister ausgeführt ist.

13. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Ausgängen ( GA 1, GA 2 ) des Vor-Rückwärtsinterpolators ( VRG ) Zählregister(ARX, ARY) nachgeschaltet sind, deren Ausgänge mit ersten Eingängen ( KE 1, KE 2 ) eines Vergleichsrechners ( VRK ) verbunden sind, dessen zweitem Eingang ( KE 3 ) die Größe des vorgesehenen Werkzeugraiiius zuführbar ist, und daß ein erster Koinzidenzausgang ( KA 1 ) des Vergleichsrechners ( VRK ) mit einem Richtungseingang ( GE 2 ) und parallel dazu mit einem die Wegauflösung beeinflussenden Steuereingang ( GE 3 ) des Vor-Rückwärtsinterpolators ( VRG ) verbunden ist und daß ein zweiter Koinzidenzausgang ( KA 2 ) des Vergleichsrechnes ( VRK ) auf einen Stopbefeblseingang ( GE 1 ) des Vor-Rückwärtsinterpolators ( VRG ) geschaltet ist.

14. Schaltungsanordnung für einen Vergleichsrechner nach den Ansprüchen 5 oder 13, zur inkrementalen Bildung digitaler Größen nach dem Satz des Pythagoras aus in einem Zahlensystem digital vorgegebenen qrößen, wobei die Inhalte von ersten Zählregistern durch von einem Taktgenerator erzeugte Taktimpulse schrittweise bis zur jeweils vorgegebenen variablen Größe verändert, mit jedem Taktimpuls in einer Rechenschaltung verdoppelt und um den ert Eins verändert und die so gebildeten inerte fortlaufend akkumuliert werden, dadurch gekennzeichnet, daß zweite durch Taktimpulse veränderbare Zählregister ( ARX, ARY ), denen ein erster steuerbarer Multiplikator ( P 1 ) vorgeschaltet ist, vorgesehen sind, daß alle Zählregister ( ARX, ARY, ARlt ) über einen ersten ster erbsen Multiplexer ( M 2 ) und einen zeiten steuerbaren Multiplikator ( P 2 ) an eine Rechenschaltung ( RS ) angeschlossen sind, der ein vorzeichensteuerbarer digitaler Differenz-ummator (AD, LG) nachgeschaltet ist, und daß ein Ausgang des Differenz-Summators ( D, JjG ) auf einen Eingang eines Vergleichers ( V 1 ) geführt ist, dessen Nullkoinzidenzausgang mit einem ztoppeingang des Taktgenerators verbindbar ist.

15. Schaltungsanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausgang des Vergleichers ( V 1 ) an Steuereingänge der Multiplikatoren ( P 1, P 2 ) schaltbar ist.

16. Schaltungsanordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleicher ( V 1 ) als Differenzbildner ausgestaltet ist.