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Verfahren und Vorrichtung zur Selbststeuerung eines Werk-
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zeuges entlang einer werkstückgebundenen Kontur Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zur selbsttätigen Steuerung der Bewegung eines beweglichen Werkzeuges
entlang einer an einem Werkstück vorliegenden abtastbaren Kontur, insbesondere zur
Steuerung eines Schweißkopfes entlang einer zu schweißenden Nahtfuge, nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner eine entsprechende Vorrichtung nach
dem Oberbegriff des Anspruches 10.
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Bei einer Reihe von Bearbeitungsgängen wie Schneiden, Sägen, Schweißen,
Löten, Kleberauf tragen, Lackieren usw.
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ist ein Werkzeug in einer definierten Relativlage zu einer Werkstückkontur
z. B. einer Schweißnaht zu führen.
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Form und Lage derartiger Konturen können aber häufig so großen Toleranzen
unterworfen sein, daß eine automatische Bearbeitung und Werkzeugführung nach einer
einheitlichen Schablone nicht möglich ist, weil z. B. die Toleranzen größer sind
als die Fugenbreite der Schweißnaht oder die Dicke der zu verschweißenden Bleche.
In solchen
Fällen muß die Lage und Form einer jeden Werkstückkontur
einzeln ausgemessen und das Werkzeug aufgrund der Meßergebnisse geführt werden.
Da bei allen genannten Fertigungsverfahren die Kontur nicht direkt am Einwirkungsort
des Werkzeuges gemessen werden kann, muß der Konturverlauf an einer der Einwirkungsstelle
des Werkzeuges vorauslaufenden Stelle des Werkstückes bestimmt werden. Das Meßergebnis
muß zwischengespeichert und erst dann zur Werkzeugsteuerung herangezogen werden,
wenn das Werkzeug vorher ausgemessene Punkte erreicht hat.
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Erfindungsgemäß wird dementsprechend in der im kennzeichnenden Teil
von Anspruch 1 gekennzeichneten Weise verfahren.
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Ferner wird erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil von Anspruch
1o näher gekennzeichnete Vorrichtung vorgeschlagen.
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Es kann auf besonders einfache und wirksame Weise eine Rückkopplung
der Werkzeugposition an die Meßeinrichtung erfolgen, wenn nach Anspruch 2 verfahren
wird. Die feste räumliche Zuordnung von Werkzeug und Meßeinrichtung bringt es mit
sich, Positionierungsfehler durch entsprechende Mitverschiebung der Meßeinrichtung
wieder zu kompensieren, was allerdings nur mit einer der Vorauslaufstrecke entsprechenden
Verzögerung erfolgen kann. Die Kontursteuerung wird durch diese Rückkopplung genauer
als ohne sie. Aufgrund der festen Zuordnung von Werkzeug und Meßeinrichtung können
nur die Relativwerte zwischen dem beweglichen Werkzeug und der Kontur an der vorauslaufenden
Meßstelle ermittelt werden, d. h. es wird nur die koordinatenmäßige Differenz zwischen
zwei formgleichen aber um die Vorauslaufstrecke gegeneinander in Richtung der Führungskoordinate
versetzten Konturen ermittelt. Mit dieser erfindungsgemäßen Besonderheit befassen
sich weitere Ausgestaltungsformen,
die weiter unten angesprochen
sind. Im übrigen wird durch die Unterteilung der Vorauslaufstrecke in äquidistante
Weginkremente und in entsprechende Steuertakte die Zuordnung von zueinandergehörigen
Wertepaaren der Koordinaten ermöglicht. Zweckmäßigerweise stehen die Weginkremente
in einem ganzzahligen Verhältnis zu der Vorauslaufstrecke. Ein Fehler in dieser
Hinsicht ist aber um so leichter tolerierbar, je feiner die Unterteilung in Weginkremente
ist und um so geringere Abweichungen der zu bearbeitenden Kontur von einer geradlinig
parallelen Ausrichtung zur Führungskoordinate zu verzeichnen sind.
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Wie schon angedeutet, stellen die Relativkoordinaten an der Meßstelle
nicht einen unmittelbar für den Konturenverlauf repräsentativen Satz von Konturdaten
dar, vielmehr müssen zu diesen Konturdaten weitere Konturdaten hinzuaddiert werden,
die für die Kontur an der Einwirkungsstelle des Werkzeuges repräsentativ sind. Derartige
Summenkoordinaten können als ein Satz von zukünftig geltenden Sollwerten in den
Speicher eingegeben werden (Anspruch 3).
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Die Positionierung kann - sich taktweise wiederholend - als Regelvorgang
erfolgen und so die Positionierung des Werkzeuges besonders genau vorgenommen werden,
dadurch daß nach Anspruch 4 verfahren wird.
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Es gibt verschiedene Möglichkeiten, d. h. verschiedene charakteristische
Wertepaare, die einen Soll/Ist-Vergleich der Werkzeugposition durchzuführen gestatten.
In jedem Fall ist der Vergleich zwischen einer sich laufend mit der momentanen
Werkzeugposition
ändernden für die Querposition charakteristischen gleitenden Größe einerseits als
Istwert und einem entsprechenden früher von der Kontur gewonnenen gespeicherten
und taktweise konstanten Wert andererseits als Sollwert durchzuführen. Der Soll/Ist-Vergleich
kann demgemäß mit den absoluten Werten, d. h. mit den auf einen gestellfesten Punkt
der Vorrichtung bezogenen Werten der Querkoordinaten erfolgen (Anspruch 5). Diese
Verfahrensweise hat insofern einen gewissen Nachteil, als relativ große Zahlenwerte
gespeichert und entsprechend hohe Speicherkapazitäten vorg~-sehen werden müssen
und als die mehr oder weniger gute Konstanz des Bezugspunktes mit in die Meß- und
Führungsgenauigkeit mit eingeht. Die Größe des Bezugsrahmens kann demgegenüber kleiner
gehalten werden und dementsprechend die Genauigkeit gesteigert und die Größe der
zu speichernden Zahlenwerte reduziert werden, indem man als Bezugspunkt irgendeinen
nahegelegenen Koordinatengrundwert, z. B. den Anfangspunkt der Kontur wählt (Anspruch
6). Es brauchen dann nur die Konturschwankungen gegenüber diesem Punkt in Betracht
gezogen zu werden. Die zu verarbeitenden Werte und das Verhältnis ihrer Schwankungsbreite
zu ihrem Mittelwert ist wesentlich größer als in dem zuvor erörterten Fall. Die
momentane Position kann aber auch aus den Sollwerten über eine Modellregelstrecke
künstlich ermittelt werden (Ansprüche 7 und 8). Diese Möglichkeit kann gelegentlich
bei Umbauten bestehender Schweißeinrichtungen zweckmäßig sein.
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Besonders kleine Speicherwerte erhält man, wenn man lediglich die
Größe der Änderungstendenz der Kontur ermittelt (Anspruch 9). Hierbei ist jedoch
kein Soll/Ist-Vergleich möglich, weil sich diese Tendenz nicht laufend als gleitender
Wert an der Einwirkungsstelle des Werkzeuges ermitteln läßt.
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Die Erfindung ist anhand mehrerer in den Zeichnungen dargestellter
Ausführungsbeispiele nachfolgend noch erläutert; dabei zeigen: Fig. 1 die schematische
Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Selbststeuerung der Bewegung
eines Schweißkopfes entlang einer Schweißnahtkontur, Fig. 2 und 3 Blockschaltbild
(Fig. 2) und erläuternde Darstellung der Bewegungsebene (Fig. 3) bei Zugrundelegung
eines rahmenfesten Bezugspunktes, Fig. 4 und 5 ebenfalls Blockschaltbild und Bewegungsebene
bei Zugrundelegung des jeweiligen Nahtanfangs als Bezugspunkt, Fig. 6 und 7 ein
weiteres Blockschaltbild sowie die entsprechende Bewegungsebene bei Zugrundelegung
taktweise errechneter Bezugspunkte u n d Fig. 8 und 9 Blockschaltbild und Bewegungsebene
bei Verwendung der Änderungstendenz der Kontur.
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In der Fig. 1 ist am Beispiel einer Lichtbogenschweißmaschine eine
erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.
Es sollen die beiden Plattenteile 1 und 2 längs der Naht 3 verschweißt werden. Der
Schweißvorgang soll in Richtung des Pfeiles 4 erfolgen.
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Ein Schweißbrenner 5 ist zu diesem Zweck fest an einem Schlitten 6
montiert, der auf einer Führung 7 durch einen Antrieb 8 verschoben werden kann und
somit die Richtung der x-Koordinate (Führungskoordinate) bestimmt, die man sich
in Richtung der Vorderkante des Plattenteiles 1, wie dargestellt, gelegt denken
kann. Um den Schweißbrenner nicht nur in x-Richtung bewegen zu können, sondern auch
in der dazu senkrecht stehenden y-Richtung (Folgekoordinate), ist die Führung 7
fest an einem zweiten Schlitten 9 angebaut und mit diesem auf einer zweiten Führung
10 durch einen regelbaren Antrieb 11 verschiebbar. Dieser Einrichtung ist je Koordinate
eine nicht dargestellte Meßeinrichtung zeugeordnet, welche als maschinell abtastbare
Skala in den Führungen oder als Drehwinkelzähler an den Antrieben ausgebildet sein
kann und welche die Stellung des Schweißbrenners 5 bezogen auf das nicht dargestellte
Maschinengestell mißt und die entsprechenden Lagekoordinaten in dem Koordinatensystem
festlegt. An dem ersten Schlitten 6 ist außerdem eine dem Schweißbrenner 5 in Bearbeitungsrichtung
x um die definierte Vorauslaufstrecke d voreilende Meßeinrichtung 12 angebracht,
welche die Abweichung der Schweißnaht 3 auf der Höhe M der Meßeinrichtung gegenüber
der augenblicklichen Stellung des Schweißbrenners 5 im Punkt W feststellt. Aus diesen
Meßwerten werden dann in noch näher zu erläuternder Weise Stellsignale für den Antrieb
11 gewonnen, die den Schweißbrenner 5 beim dargestellten Beispiel der Kontur 3 entlang
steuern, wenn der Schlitten 6 in der x-Richtung die Wegstrecke d zurückgelegt hat.
Um hier exakte Zuordnungen der einzelnen Koordinatenpaare zu erhalten, wird der
Vorschub des Werkzeuges in der x-Richtung - durch den Stellmotor 8 -jeweils
ein
Taktsignal gibt. Durch die Taktsignale werden Vorschubtakte gegeben. Aus der jeweiligen
Stellung des Stellmotors 8 oder des Schlittens 6 kann in sehr einfacher Weise laufend
die tatsächliche momentane Stellung des Brenners 5 in x-Richtung ermittelt werden.
Das gleiche kann bezüglich des zweiten Schlittens 9 geschehen, d. h. es kann auch
hier in Abhängigkeit von der Stellung des Schlittens 9 auf der zweiten Führung 10
bzw. aus der Drehwinkellage des Antriebsmotors auch die jeweilige momentane y-Koordinate
für die Lage des Schweißbrenners 5 festgelegt werden.
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Die vom Schweißbrenner 5 vom Punkt W bis zur Meßlinie M zurückzulegende
Wegstrecke in x-Richtung, nämlich die Vorauslaufstrecke d ist in eine Vielzahl (n)
von Weginkrementen von jeweils konstanter Größe unterteilt, die durchfahren werden
und in einem ganzzahligen Verhältnis zur Strecke d stehen, so daß ein Taktsignal
dem Fahrweg d/n zugeordnet wird.
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Der in Fig. 1 dargestellten Anlage ist eine Steuereinrichtung zugeordnet,
für die es verschiedene Möglichkeiten der Ausgestaltung gibt und deren verschiedene
Ausführungsbeispiele in den Fig. 2, 4, 6 und 8 in Blockdarstellung gezeigt sind.
Darin sind gewisse Funktionsblocks in gleicher Bedeutung enthalten, und zwar zunächst
ein Leistungsverstärker 13, der die von der Steuereinheit verarbeiteten Signale
verstärkt und in einer für den y-Antrieb 11 geeigneten Weise verstärkt und/oder
umgeformt an diesen weit~rleitet.
Ferner ist darin der Schlittenantrieb
11 (9) für die Folgekoordinate, also für die y-Richtung enthalten. Dieser kann als
Schrittschaltmotor ausgebildet sein, der zugleich die zurückgelegte Wegstrecke über
einen Drehwinkelzähler mißt. Die absolute Position des zweiten Schlittens 9 innerhalb
der Gesamteinrichtung wird durch den Funktionsblock 15 laufend festgestellt. Diese
Werte können z. B.
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durch den Antrieb 11 ermittelt werden, wenn er als Schrittschaltmotor
mit Drehwinkelzähler ausgebildet ist. Eine andere Möglichkeit der absoluten Positionsermittlung
bestünde in einer maschinenlesbaren z. b. fotoelektrisch abtastbaren Skala an der
Führung 1o und in einem entsprechenden Lesekopf am Schlitten 9; hier könnten z.
B. die Skalenstriche abgezählt und als Maß für die laufende Schlitten- bzw.
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Werkzeugposition in y-Richtung verwendet werden. Die Aufgabe der mit
dem ersten Schlitten fest verbundenen Meßeinrichtung 12 ist durch den Funktionsblock
12 angedeutet, in den - in y-Richtung gesehen - die Relativlage der Konturpunkte
an der vorauslaufenden Stelle M gegenüber der lagemäßig sich ihrerseits verändernden
Einwirkungsstelle W gemessen werden. Ferner ist als Funktionsblock 19 eine Ein richtung
vorgesehen, die den jeweiligen Anfangswert SO der y-Koordinate am Nahtbeginn eines
jeden Werkstückes ermittelt und festhält und der Steuereinrichtung laufend mitteilt.
Ein wichtiger Baustein ist der Speicher 17 (Fig. 2, 4 und 6), der für so viele Arbeitstakte
ausgelegt ist, als die Vorauslaufstrecke d in Weginkremente unterteilt ist. Bei
einem ausgeführten Beispiel der Anmelderin betrug die Vorauslaufstrecke 70 mm, die
in 128 Weginkremente zu Je o,547 mm unterteilt war. Je Arbeitstakt wird eingangsseitig
ein neuer
Wert aufgenommen und gespeichert und ausgangsseitig ein
über die geforderte Speicherzeit gespeicherter alter Wert ausgegeben. Hierbei werden
die Werte nicht über exakt zeitgleiche Zwischenräume gespeichertf sondern über eine
bestimmte Taktzahl hinweg; die Takte können zeitlich einer gewissen Streuung unterliegen.
Eine gewisse Modifikation bezüglich des Speichers ist im Blockschaubild nach Fig.
8 vorgesehen; hier sind zwei Speicher 17a und 17b vorgesehen, deren erster (17a)
auf eine Speicherzeit von nur einem Takt und deren zweiter Speicher 17b auf die
restliche Speicherzeit, also auf n-l Takte ausgelegt ist.
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Bei der Wahl der Speicher sind verschiedene Gesichtspunkts zu beachten.
Da die Meßwerte gegebenenfalls eine längere Zeit im Speicher bleiben, sollte es
ein Digitalspeichor sein. Besonders geeignet sind Schieberegister. Werden digitale
Regelsignale benutzt, dann ist das Schieberegister direkt zwischenzuschalten. Bei
analoger Regelsignalverarbeitung muß das zu speichernde Signal zunächst digital
umgesetzt werden, als Digitalsignal im Schieberegister gespeichert und anschließend
wieder analog umgesetzt werden.
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Wie bereits erwähnt, wird das Werkzeug bzw. der erste Schlitten 6
entlang der Führungskoordinate x in gleichbleibenden Weginkrementen weiterbewegt.
Ein Vorschub in Richtung der Führungskoordinate wird der Steuereinrichtung also
laufend vorgegeben. Für eine gute Koordinierung zusammengehöriger Koordinatenpaare
muß der Steuereinrichtung mitgeteilt werden, wann jeweils wieder ein weiteres Weginkr.ment
in x-Richtung zurückgelegt worden ist. Dieses Taktsignal gibt der als Funktionsblock
8 (6) dargestellte Antrieb, der ähnlich wie der y-Antrieb mit einem Drehwinkelzähler
gekoppelt sein kann. Daneben bestünde
natürlich auch die Möglichkeit
einer maschinenlesbaren Skala an der Führung 7 und eines entsprechenden Lesekopfes
am Schlitten 6, sowie eines Zählers, der die äquidistanten Weginkremente an der
Skala abzählen und ein Taktsignal geben würde. Ein in den Blockschaubildern 2, 4
und 6 übereinstimmendes Funktionssymbol ist noch der Summationspunkt 14, an dem
ein Soll/Ist-Vergleich einer laufenden Weggröße als Istwert und einer entsprechenden
gespeicherten taktweise konstanten Größe als Sollwert durchgeführt wird.
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Die Wirkungsweise der verschiedenen Ausführungsbeispiele ist nachfolgend
erläutert. Die in den Fig. 2 und 3 veranschaulichte Verfahrensweise wählt jeweils
einen rahmenfesten Punkt der Gesamteinrichtung als Bezugspunkt. Zu Beginn des Schweißvorganges
muß zunächst die Meßeinrichtung 12 über den Nahtanfang A hinweggeführt werden, wobei
das noch außerhalb des Werkstückes befindliche Werkzeug noch inaktiv ist. Die je
Werkstück individuelle Anfangskoordinate SO der Naht wird für diese Anfangsphase
der Steuereinrichtung durch den Anfangswertgeber 19 mitgeteilt; der Schalter 20
steht auf der nicht dargestellten anderen Schaltposition. Während dieser Zeit läuft
der Schweißkopf geradlinig in x-Richtung auf den Nahtanfang A zu, wobei - beginnend
mit der ersten möglichen Relativmessung -taktweise der Speicher 17 aufgefüllt wird.
Sobald der Schweißkopf den Anfangspunkt der Naht erreicht hat, wird der Schalter
20 in die dargestellte Position umgeschaltet und gleichzeitig wird der Schweißkopf
eingeschaltet (Schweißstrom, Elektrodendraht-Vorschub, Schutzgas etc.).
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Die dem Speicher zugeführten Werte setzen sich zusammen aus
dem
laufenden Absolutwert der y-Koordinate an der Stelle W und dem Relativwert der Konturpunkte
an der Stelle M gegenüber W. Während der Anfangsphase ist der erwähnte Absolutwert
ständig gleich SO, später ändert er sich laufend; er sei y(t)W abs genannt; der
Klammerausdruck (t) soll die zeitliche Änderung bzw. das Gleiten dieser Größe formelmäßig
zum Ausdruck bringen. Der oben genannte Relativwert sei entsprechend y(t)>l rel
genannt. Beide Größen werden an dem Summationspunkt 21 zu der laufenden Größe y(t)#
abs zusammenaddiert, welche Größe der gleitende Wert der Absolutkoordinate der Kontur
an der Stelle M ist. Durch das dem Speicher 17 am Ende eines jeden Weginkrementes
mitgeteilte Taktsignal wird der beim Taktsignal vorliegende Wert als Festwert festgehalten
und beispielsweise über sieben Takte hinweg im Speicher zwischengespeichert. Durch
einen Querstrich über dem Symbol y soll die Festwerteigenschaft ausgedrückt sein.
Die gespeicherten Werte sind durch die Pfeile Yi abs in Fig. 3 symbolisiert. Aufgrund
der Wahl des Absolutwertes Yi MA bzw. y(t)WA als charakteristische Größen für die
y-Koordinate des zu führenden Schweißkopfes ist der Bezugsrahmen des Speichers recht
groß gesteckt und es müssen relativ große Zahlenwerte gespeichert werden. Die einzelnen
Absolutwerte Yi abs wandern nacheinander taktweise durch den Speicher hindurch und
werden - ausgehend von der jeweiligen Stelle M, an der sie festgehalten wurden -
nach Zurücklegen der Vorauslaufstrecke d taktweise nacheinander auf den Summationspunkt
14 geschaltet, an dem zu diesem Zeitpunkt seitens der Einrichtung 15 auch die laufende
Absolutkoordinate in y-Richtung der Kurve an der Stelle W geschaltet wird. Es treffen
hier
also taktweise gleichzeitig entsprechende Werte zusammen,
von denen einer ein fester Sollwert und ein anderer ein gleitender Istwert ist.
Die Differenz beider Werte, die Sollwertabweichung wird über die Leitung 18 wieder
auf die Eingangsseite des Verstärkers 13 geschaltet. Solange noch eine Sollwertabweichung
wertiiäßig feststellbar ist, wird der y-Antrieb entsprechend beaufschlagt; eine
solche Beaufschlagung entfällt erst, wenn die Sollwertabweichung zu Null geworden
ist. Die Takte sind zeitlich ausreichend lang bemessen, so daß für ein entsprechendes
Abklingen des Regelvorganges und eine genaue Positionierung genügend Zeit zur Verfügung
steht. Durch eine entsprechend feine Unterteilung in Weginkremente ist es möglich,
den taktweise vorgenommenen Werkzeugvorschub quasi-kontinuierlich ablaufen zu lassen.
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Der Bezugsrahmen ist in der Ausgestaltungsvariante nach den Fig. 4
und 5 enger gezogen und dementsprechend ist die Größe der zu speichernden Werte
kleiner. Es wird hier zunächst die Absolutkoordinate des Werkzeuges Y(t)W abs vom
entsprechenden Anfangswert SO der Naht abgezogen und so 0 die Erhebung y(t)WA des
Nahtverlaufes bzw. der Werkzeugeinwirkungsstelle gegenüber dem Anfangswert A der
Naht ermittelt. Dies wird als Istwert der Einwirkungsstelle genommen. Außerdem wird
von diesem letztgenannten Wert der gleitende von der Meßeinrichtung 12 ermittelte
Relativkovrdinatenwert y( t)M rel abgezogen und so die Erhebung der Kontur an der
Meßstelle M gegenüber dem Anfangswert SO gleich y(t)MA ermittelt. Dieser Wert wird
taktweise festgehalten und in den Speicher eingegeben und die vom Speicher
ausgegebenen
Werte YiMA als Sollwerte der Werkzeugposition verwertet. Die gespeicherten durch
den Speicher taktweise hindurchlaufenden Werte sind als entsprechende Pfeile, die
von der Bezugslinie y = SO ausgehen in Fig. 5 eingetragen. Der Soll/Ist-Vergleich
wird in beschriebener Weise an der Stelle 14 durchgeführt und die Sollwertabweichung
zur Schlittenpositionierung auf den Verstärkereingang geschaltet (Leitung 18).
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Die bisherigen Ausgestaltungsvarianten gingen von während des ganzen
Vorschubvorganges abgreifbaren Koordinatengrößen aus. In der sich weitgehend an
die Variante nach den Fig. 4 und 5 anlehnenden Variante nach den Tig. 6 und 7 werde
eine der erforderlichen koordinatenmäßigen Zeitfunktionen künstlich aus Speicherwerten
beschafft. Hierzu werden die vom Speicher 17 ausgeworfenen taktweise konstant bleibenden
Koordinatenwerte yMA,die - aneinandergereiht -gewissermaßen treppchenförmig den
Konturverlauf repräsentieren, über eine Modellregelstrecke 22 geleitet und darin
derart zeitlich verschliffen, daß eine kontinuierliche dem Funktionsablauf So-y(t)w
abs entsprechende gerechnet Zeitfunktion y(t)WA ger entsteht, die die Grundwertabweichung
der Kontur an der Stelle W gegenüber dem Anfangswert SO am Punkt A entspricht. Die
Modellregelstrecke simuliert das regeldynamische Verhalten der Werkzeugpositionierung.
Von dieser künstlich ermittelten Funktion wird die von der Meßeinrichtung 12 laufend
gemessene Relativkoordinate y(t)# rel der Kontur an der Meßstelle M gegenüber der
Einwirkungsstelle W des Werkzeuges in dem Addierwerk 23 abgezogen und so laufend
die Grundwertabweichung der derKontur an der Meßstelle M gegenüber dem Punkt A
ermittelt.
Dise Funktion wird taktweise festgehalten und als Festwert YMA in den Speicher eingegeben,
aus dem es nach Durchlaufen der Vorauslaufstrecke als Sollwert ausgeworfen wird.
Der Vorteil dieser Verfahrensweise mit der künstlichen Ermittlung der Funktion y(t)WA
ger gegenüber der Verfahrensweise nach den Fig. 4 und 5 besteht darin, daß ein Addierwerk
weniger und statt dessen lediglich eine Modellregelstrecke benötigt wird. Der Soll/Ist-Vergleich
wird wiederum am Summationspunkt 14 durchgeführt, auf den jedoch nun drei Größen
geschaltet sind, nämlich einmal die für jedes Werkstück konstant bleibende aber
individuelle Anfangskoordinate SO und die laufend von dem Funktionsblock 15 gelieferte
absolute y-Koordinate Y(t)W abs der Einwirkungsstelle W. Diese beiden Größen gemeinsam
ergeben jeweils den laufenden Istwert für die Einwirkungsstelle. Dieser gleitenden
Größe wird der taktweise konstant bleibende entsprechend große Sollwert entgegengehalten.
Die bei dieser Differenzbildung ermittelte Sollwertabweichung wird über die Leitung
18 auf den Verstärker geschaltet, der den y-Antrieb entsprechend ansteuert, bis
die Sollwertabweichung innerhalb des laufenden Taktintervalles zu Null geworden
ist.
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Die Ausführungsvaniante nach den Fig. 8 und 9 beschreitet einen völlig
anderen Weg als die bisherigen Ausführungsbeispiele. Diese Ausgestaltungsform verzichtet
auf die Positionsregelung des Schlittens und auf einen Soll/Ist-Vergleich, sondern
sie schreibt dem Schlittenantrieb für die y-Richtung taktweise jeweils feste Änderungsschritte
vor.
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Hierzu wird taktweise die Änderungstendenz iN YMder Kontur 3 an einer
gegenüber der Meßstelle M um einen Takt zurückliegenden
Stelle
M' ermittelt, diese über die verbleibende Restanzahl von Takten gespeichert und
sie werden taktweise als Änderungstendenz A yw an der Einwirkungsstelle W an den
Schlittenantrieb wieder ausgegeben. Da durch die Meßeinrichtung 12 lediglich die
Relativlage der Kontur an der Meßstelle gegenüber der Einwirkungsstelle, also nur
eine einzelne Relativkoordinate Y(t)M rel nicht aber die Veränderung der Koordinate
innerhalb eines Taktschrittes z. B. gegenüber der voraufgegangenen Meßstelle M'
ermittelt werden kann, muß die Relativkoordinate in einem ersten Speicher 17a um
einen Takt zwischengespeichert und zwischen diesen beiden Relativkoordinaten YM,
l rel und Y(t)M rel die Differenz gebildet werden. Da aber innerhalb des Taktes,
der zwischen diesen beiden Meßzeiten liegt, sich der Bezugspunkt, nämlich die y-Lage
der Einwirkungsstelle W des Werkzeuges ebenfalls z. B. von W' nach W, also um #
Yw verändert hat, muß auch noch diese am Ende der gesamten Speicherstrecke abgreifbare
Größe berücksichtigt werden. Die drei erwähnten Koordinaten y(t)M rel YM' rel und
liegen am Ende eines laufenden Arbeitstaktes in den benötigten und geeigneten Größen
alle gleichzeitig in dem dargestellten Steuersysten vor. Das vom voraufgegangenen
Takt stammende Signal Yfil, rel ist durch den Speicher 17a um einen Takt verzögert
und zeitlich in den laufenden Takt herübergeholt. Das Signal a YW liegt während
des laufenden Taktes ständig in der Leitung 18 vor und das gleitende Signal y(t)M
rel hat am Ende des laufenden Taktes - der Zeitpunkt wird durch ein vom Funktionsblock
8 (6) herrührendes Taktsignal gegeben - die erforderliche Größe erreicht. Diese
drei Größen werden an dem Summationspunkt zusammengeführt, wobei Y rel negativ zu
berücksichtigen
ist und dadurch die Änderungstendenz A YM, der
Kontur an einer gegenüber der Meßstelle M um einen Takt zurückliegenden Stelle M'
gebildet. Dieses Signal wird über die verbleibende Zeit, d. h. über (n-l) Takte
im zweiten Speicher 17b gespeichert und zu gegebener Zeit als das nunmehr für den
Punkt W gültige Xnderungssignal a YW ausgegeben. Der Vorteil dieser Einrichtung
besteht darin, daß keine Absolutmessungen mehr an den Führungen erforderlich sind.
Dadurch wird der Arbeitsraum sehr vergrößert und der mechanische Aufbau vereinfacht.
Es können Schrittmotoren verwendet werden. Auch die Steuerung kann sehr einfach
gestaltet werden.
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L e e r s e i t e