DE2649115B2 - Anordnung zur Überwachung einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine - Google Patents

Anordnung zur Überwachung einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Überwachung einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine, bei der vom programmierten Vorschub abhängige Teilsollwerte und von einem selbstabgleichenden Wegmeßsystem abgenommene Teilistwerte jeweils in bestimmten Zeitabständen addiert werden und aus der Differenz beider Werte der Drehzahlsollwert für den Regler des Vorschubantriebes gebildet wird. Hierbei besteht das selbstabgleichende Meßsystem aus einem induktiven, primärseitig gespeisten Meßgeber, dessen sekundärseitige Fehlerspannung von der Lage des primärseitig erzeugten Flußvektors zur Lage des Sekundärteils abhängig ist und eine der Fehlerspannung proportionale Zahl von Pulsen zur Nachführung des Vektors in Richtung des Abgleiches und als Maß für den zurückgelegten Wegistwert des Sekundärteils dient.
Eine solche Anordnung ist durch die »Siemens-Zeitschrift« 1973, Beiheft »Steuerungen und Antriebe zur Automatisierung der Werkzeugmaschine«, Seiten 12 bis 16, bekannt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, Fehler im selbstabgleichenden Meßkreis auf einfache Weise sofort erfassen zu können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in den Abtastpausen der Teilistwertabfrage die primärseitigen Speisespannungen des Meßgebers durch eine Umpolstufe nacheinander kurzzeitig umgepolt werden und daß die Fehlerausgangsspannung mittels eines Überwachungsgliedes überprüft wird.
Falls kein Polaritätswechsel der Fehlerausgangsspannung bei Umpolung der Einspeisung und damit Verdrehung des Flußvektors auftritt, kann dies als Indiz für eine Störung im Meßsystem genommen werden. Durch den gezielten und ständig wiederholten
ίο
Eingriff ins Meßsystem ist sichergestellt, daß Fehler sofort erkannt werden, so daß es z. B. nicht zu einem unzulässigen Auseinanderlaufen von tatsächlichem Istwert und Sollwert kommen kann. Damit lassen sich Schaden an Werkstück und Maschine zuverlässig verhindern.
An Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 ein Prinzipschaltbiid der Steuerungsanordnung,
Fig. 2 die Arbeitsweise des Meßgebers beim Selbstabgleich,
Fig. 3 die Verdrehung des Flußvektors durch Umpolen der Speisespannungen.
Durch einen elektrischen Antriebsmotor 4 soll ein Werkzeugmaschinenschlitten 7 in eine bestimmte Position verfahren werden. Hierzu ist dem Motor 4 ein Drehzahlregler 2 zugeordnet, der den Istwert von einer mit dem Motor 4 gekuppelten Tachometermaschine 5 erhält. Der Drehzahlsollwert des Drehzahlreglers 2 wird über einen Digital-Analog-Wandler 8 von einer Rechnersteuerung 1 geliefert, die diesen Wert aus den eingegebenen Steuerungsdaten und dem vom Meßgeber 6 gelieferten Wegistwert bildet.
Die Rechnersteuerung arbeitet in der Weise, daß nach bestimmten Kriterien - vor allem der gewünschten Geschwindigkeit - in einem Baustein 11 Sollimpulse erzeugt und in einem Zähler 12 addiert werden. Jeweils in bestimmten Abständen, z. B. in 8 Millisekunden, wird der Inhalt des Zählers 12 über ein Addierglied 22 in einen weiteren Zähler 13 addiert. Der Stand des Zählers 13 bildet dann den jeweiligen Wegsollwert, der jeweils durch den Teilsollwert des Zählers 12 verändert wird. Der Endsollwert ist dann erreicht, wenn die Zahl der vom Baustein 11 ausgegebenen Pulse dem insgesamt zurückzulegenden Weg 5 entspricht, was durch einen weiteren Zähler 20 überwacht wird, der dann das Ende E der SoII-wertvorgabe anzeigt. Gleichzeitig mit der Sollwertvorgabe holt die Rechnersteuerung 1 in gleichen Zeitabständen, also z. B. alle 8 Millisekunden, den im Teilistwertzähler 16 vorliegenden Teilistwert, d. h. die Veränderung des Wegistwertes in diesen 8 Millisekünden, ab und addiert ihn über ein Addierglied 22α zum Istwert im Zähler 15. Aus den Ständen der Zähler 13 und 14 wird in einem Lageregler 14 ein der Differenz von Soll- und Istwert proportionaler Wert gebildet und über ein Multiplizierglied 18 als Drehzahlsollwert dem Digital-Analog-Wandler 8 vorgegeben.
Die Änderungen des Wegistwertes werden dem Teilistwertzähler 16 über die Leitung 34 vom selbstabgleichenden Meßsystem zugeführt, dessen Wirkungsweise in Verbindung mit Fig. 2 näher erläutert sei.
Der mit dem Motor 4 gekuppelte, als Meßgeber dienende Drehmelder 6 hat zwei um 90° versetzte Wicklungen 61 und 62 im Stator und eine mit dem Rotor drehbare Wicklung 63. Die induzierte Fehlerspannung UF in der Wicklung 63 ist dann Null, wenn die senkrecht zur Spulenachse weisende Spulenrichtung δ der Rotorwicklung 63 mit der Richtung α des resultierenden Flußvektors übereinstimmt, der durch das Verhältnis der beiden Spannungen i/l und L'2 in den Primärwicklungen 61 und 62 bedingt ist (Sinus-Cosinuseinspeisung). Solange die Spulenrichtung δ nicht mit der Feldrichtung α übereinstimmt, wird in der Rotorwicklung 63 die Spannung
UF=sin (ό—α)
induziert. Das selbstabgleichende Wegmeßsystem arbeitet nach dem Prinzip, daß die beiden Spannungen t/l und t/2 und damit der Flußvektor t- so verdreht wird, daß die Winkeldifferenz δ—α laufend zu null gemacht wird. Ist der Rotor mit dem, zu bewegenden Maschinenteil gekuppelt, so ist also der Flußvektor 0 laufend der Drehung des Maschinenteils nachzuführen. Hierzu wird die Fehlerspannung UF in einem Demodulator 31 phasenabhängig demoduüert und auf einen Analog-Digital-Wandler 32 gegeben, der eine entsprechende Pulsfrequenz liefert. Die Pulse werden einer digitalen Spannungserzeugung 33 zugeführt, die die beiden Spannungen Ul und t/2 bildet, welche die Feldrichtung im Meßgeber (Drehmelder) ständig der Spulenrichtung nachdrehen und damit die Fehlerspannung UF abbauen.
Die vom Analog-Digital-Wandler 32 stammenden Pulse sind jeweils gleichzeitig auch ein Maß für die Istwertänderung und können daher dem TeiJistwertzähler 16 zugeführt werden, und zwar entsprechend dem im Demodulator 31 gewonnenen Vorzeichen.
Zur Überpfüfung der Funktionsfähigkeit des Meßsystems wird in den Abtastpausen, z. B. jeweils 2 Millisekunden nach der Übernahme des Teilistwertes, eine halbe Millisekunde der Flu3vektor 0, der durch die beiden Spannungen Ll und t/2 gegeben ist, gedreht, und zwar zunächst durch Umpolen der Spannung t/l in die Lage
0" (Spiegelung an der Achse 0 sin)
und anschließend durch Umpolen der Spannung Ul in die Lage
0' (Spiegelung an der Achse 0 cos).
Da hierdurch der Vektor jeweils in einen anderen
ι η Quadranten gelangt, muß mindestens einmal während dieser kurzzeitigen Vektordrehungen die Polarität der Fehlerspannung UF gewechselt haben (Fig. 3).
Schaltungsmäßig wird diese Prüfung dadurch möglich, daß zwischen der digitalen Spannungserzeugung 33 und dem Drehmelder 6 eine Urnpolstufe 36 vorgesehen ist, die auf ein Kommando P hin die einzelnen Spannungen Ul und t/2 nacheinander kurzzeitig umpolt. Der hieraus resultierende Polaritätswechsel der Fehlerspannung am Ausgang des Demodulators 31
2« wird im Überwachungsglied 35 erfaßt; sein Fehlen dient als Kriterium für eine Störung ST.
Die kurzzeitige Spannungsumpolung hat keinen Einfluß auf das abgefragte Meßresultat, da der durch die kurzzeitige elektrische Verdrehung des Flußvektors aufgetretene Meßwertsprung ebenso kurzfristig anschließend durch die Selbstabgleichung des Meßsystems wieder beseitigt wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Anordnung zur Überwachung einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine, bei der vom programmierten Vorschub abhängige Teilsollwerte und von einem selbstabgleichenden Wegmeßsystem abgenommene Teilistwerte jeweils in bestimmten Zeitabständen addiert werden und aus der Differenz beider Werte der Drehzahlsollwert für den Regler des Vorschubantriebes gebildet wird, wobei das selbstabgleichende Meßsystem aus einem induktiven, primärseitig gespeisten Meßgeber besteht, dessen sekundärseitige Fehlerspanriiuug in Höhe und Polarität von der Lage des primärseitig erzeugten Flußvektors zur Lage des Sekundärteils abhängig ist und eine der Fehlerspannung proportionale Zahl von Pulsen zur Nachführung des Vektors in Richtung des Abgleiches und als Maß für den zurückgelegten Wegistwert des Sekundärteils dient, dadurch gekennzeichnet, daß in den Abtastpausen der Teilistwertabfrage die primärseitigen Speisespannungen (ΙΛ, U2) des Meßgebers (6) durch eine Umpolstufe (36) nacheinander kurzzeitig umgepolt werden und daß die Fehlerausgangsspannung (Uf) mittels eines Überwachungsgliedes (35) überprüft wird.
DE2649115A 1976-10-28 1976-10-28 Anordnung zur Überwachung einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine Expired DE2649115C3 (de)

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