DE2729372C3 - Anordnung zur Überwachung einer rechnergeführten numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine - Google Patents
Anordnung zur Überwachung einer rechnergeführten numerisch gesteuerten WerkzeugmaschineInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Überwachungsan-Ordnung der im Oberbegriff des Anspruches 1
genannten Art, wie sie tus der /»Siemens-Zeitschrift«,
1975, Heft 6, S. 346 bis 351, Lekannt ist
Bei einer Störung in der Ant: ebseinheit oder bei
einer Störung der numerischen Steuerung, einer Störung des Rechners oder bei einem Fehler im
Programm besteht die Gefahr, daß die Antriebseinheiten außer Kontrolle geraten. Hierdurch können schwere
Schäden an der Werkzeugmaschine verursacht werden. Um derartige Schäden zu vermeiden, ist bei einer -to
numerischen Steuerung bereits die Überwachung des Schleppabstandes durchgeführt worden (VDI-Zeitschrift, 1958, Seiten 1569 bis 1570). Wenn eine derartige
Überwachung des Schleppabstandes bei einer rechnergeführten Steuerung durchgeführt werden soll, so wird
der Schleppabstand erst in einem relativ späten Programmschritt gebildet
Im Rahmen der analogen Drehzahlregelung eines Antriebs ist es bereits bekannt, zusätzlich in einem Kanal nochmals die Differenz zwischen Drehzahlsollwert
und Drehzahlistweri zu bilden und den Absolutwert der Differenz auf einen vorgegebenen Grenzwert zu überwachen. Wird der Grenzwert überschritten, so wird
nach einer vorgegebenen Zeitverzögerung ein Alarmsignal ausgegeben. Der Grenzwert wird dabei einmal bei
der Inbetriebnahme an einer Triggerstufe eingestellt. Hierdurch läßt sich nur der Absolutwert der Abweichung erfassen, jedoch nicht die relative Abweichung,
deren Überwachung bei einem großen Drehzahlbereich von Vorteil wäre (vgl. zum Beispiel Zeltschrift »Der
Elektroniker«, Nr. 10/1975, EL 7, Bild 3, und zugehörige Beschreibung).
Zwar ist es grundsätzlich bekannt, den Quotienten zwischen Soll- und Istwert zu bilden und zur Regelung
heranzuziehen (vgl. zum Beispiel Winfried Oppelt, »Kleines Handbuch technischer Regelvorgänge«, Verlag Chemie 1972, S. 264); nicht jedoch im Rahmen einer
speziellen zusätzlichen Überwachungsvorrichtung.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Störung sehr rasch ein Störungssi -gnal zu erzeugen und damit die rechtzeitige Einleitung
von geeigneten Schutzmaßnahmen zu ermöglichen.
Erfindungsgemäß wird diese Aulgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen
Maßnahmen gelöst *
Bei der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine wird
nicht erst der Schleppabstand überwacht, sondern die Überwachung wird bereits in einem früheren Programmschritt durchgeführt, wobei jeweils das Verhältnis von Drehzahisollwert zu Teüistwert berechnet und
im Hinblick auf einen rargegebenen Toleranzbereich überwacht wird Dies ist möglich, da die Teilistwerte in
vorgegebenen Zeitintervallen, beispielsweise alle 4 msec, vom Rechner abgeholt werden und daher ein
solcher Teilistwert auch ein Maß für die gefahrene Geschwindigkeit darstellt Die gefahrene Geschwindigkeit ergibt sich aus dem im genannten Zeitintervall
zurückgelegten Weg als Teüistwert dividiert durch die
vorgegebene Dauer eines Zeitintervalls. Im eingeschwungenen Zustand des Antriebs, dh, wenn keine
Verzögerung und keine Beschleunigung auftritt steht der jeweilige Teilistwert in direkter Beziehung zum
Drehzahlsollwert Das erfindungsgemäß gebildete Verhältnis von Drehzshlsollwert zu Teüistwert wird mit
einer oberen und einer unteren Toleranzgrenze verglichen. Liegt das Vergleichsergebnis länger als eine
vorgegebene Zeitspanne außerhalb dieser Toleranzgrenzen, so wird ein Störungsfall angenommen. Die
genannte Zeitspanne von beispielsweise 160 msec wird zunächst abgewartet um den Einfluß von Beschleunigungs- und Verzögerungsvorgängen zu überbrücken.
Durch die frühere Gewinnung einer Störungsmeldung ist der Schutz vor Schäden der Maschine und der
Werkstücke verbessert worden.
Bei kleinen Geschwindigkeiten sind die Teilistwerte ebenso wie der Drehzahlsollwert nahezu NuIL Das
Ergebnis der Verhältnisbildung würde zu ungenau. Eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anordnung sieht
daher vor, daß die Überwachung des Verhältnisses von Drehzahlsollwert zu Teüistwert bei kleinen Geschwindigkeiten abgeschaltet wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher
beschrieben.
Die Figur zeigt das Blockschaltbild einer rechnergeführten Steuerung für eine Werkzeugmaschine. Von
einem Lochstreifenleser 2 oder einer anderen Dateneingabevorrichtung gelangen Eingabedaten in einen
Rechner 1. Von einem Bedienfeld 3 können ebenfalls Daten in den Rechner 1 eingegeben werden. Vom
Rechner 1 sind lediglich die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Baueinheiten dargestellt Der
Rechner 1 enthält beispielsweise Zeichenprüfer, Dekodierer, Zwischenspeicher, Interpolatoren, Vergleicher
und Anpaßschaltungen für ein Lagemeßsystem 4 bzw. eine Antriebseinheit 5, sowie Taktgeber zur Erzeugung
eines Zeitrasters.
Zur Lageregelung ist ein Interpolator Il vorgesehen,
der Lagesollwerte ausgibt, die in einem Lagesollwertspeicher 12 jeweils für eine Zykluszeit gespeichert
werden. In einem Vergleicher 13 werden die Lagesollwerte mit Lageistwerten verglichen, die vom Lagemeßsystem 4 geliefert werden. Das Lagemeßsystem 4
enthält beispielsweise einen mit dem Maschinenschlitten 6 gekuppelten Drehmelder 7, dessen analoge
Ausgangsspannung einem Analog-Digitalwandler 8
3 4
zugeführt wird. Die Impulse des Analog-Digitalwand- hin und her pendeln. Dadurch ergibt sich auch ein
lers 8 werden in einem Zähler 9 auf summiert Der entsprechender kleiner Schleppabstand Dieser darf
Zählerstand des Zählers 9 stellt einen Teilistwert dar. jedoch beim Stillstand der Antriebseinheit eine Grenze
Dieser Teilistwert wird zyklisch, beispielsweise alle nicht übersteigen, die durch die Art der Maschine und
4 msec, in den Rechner 1 eingegeben. Hierzu wird eine 5 die Art des verwendeten Lagemeßsystems bestimmt ist
Torschaltung 17 durchlässig gesteuert Die Teilistwerte Ein weiterer Grenzwertmelder 33 ist auf diesen
werden in einem addierenden Register 18 zum Stillstandsgrenzwert eingestellt Wird dieser Stillstands-Gesamtistwert
aufsummiert Der Gesamtistwert wird grenzwert überschritten, so erfolgt in der bereits
im Vergleicher 13 mit dem vom Interpolator 11 beschriebenen Weise eine Abschaltung der Antriebseingelieferten
Lagesollwert verglichen. Das Vergleichser- in heit und eine Störungsmeldung. Damit die Stillstandsgebnis
ist der Schleppabstand, der in einem als überwachung nur beim Stillstand der Antriebseinheit
Zwischenspeicher dienenden Schleppabstandsspeicher wirksam ist, ist ihr Ausgang oder ihr Eingang über eben
14 gespeichert wird. Der Schleppabstand wird in einem elektronischen Schalter 35 geführt, der nur im Stillstand
Verstärker 15 mit einem Verstärkungsfaktor multipli- geschlossen ist Die Ansteuerung des Schalters 35 ist
ziert, der von einer geeigneten Eingabevorrichtung 19 15 nicht näher dargestellt und kann über eine Abfrage des
geliefert wird. Das Ergebnis stellt den Drehzahlsollwert Drehzahlsollwertes erfolgen.
dar. Der Drehzahlsollwert wird in einen als Zwischen- Wenn die Antriebseinheit 5 führt, ändert sich der
speicher ausgebildeten Drehzahlsollwertspeicher 16 Lagesollwert kontinuierlich. Damit bildet sich ein
eingegeben und zyklisch an die Antriebseinheit 5 Schleppabstand und hieraus ein Drehzahlsollwert
ausgegeben, beispielsweise ebenfalls alle 4 msec- 2» welcher der zu verfahrenden Geschwindigkeit ent-
Die Antriebseinheit 5 enthält einen Digital-Analog- spricht Im eingeschwungenen Zustand jteht der im
Wandler 20 zur Umwandlung des digital ausgegebenen Zähler 9 gespeicherte Teiiistwert in einem direkten
Drehzahlsollwertes in eine analoge Spannung. Die Zusammenhang zum Drehzahlsollwert, der im Dreh-Ausgangsspannung
des Digital-Analog-Wandlers 20 zahlsollwertspeicher 16 steht In einem Dividierer
wird in einem Vergleicher 21 mit einem Drehzahlistwert 25 37 wird das Verhältnis von Drehzahlsollwert zu
verglichen. Die sich ergebende Regeldifferenz steuert Teilistwert gebildet Das Ergebnis wird in einem ersten
einen Drehzahlregler 22 aus, dessen Ausgangsspannung Grenzwertmelder 31 mit einer unteren Toleranzgrenze
einem Steuersatz 23 zugeführt wird. Der Steuersatz 23 und in einem weiteren Grenzwertmelder 32 mit einer
steuert einen als Stellglied vorgesehenen Stromrichter oberen Toleranzgrenze verglichen. Die Ausgangssigna-24,
der einen Antriebsmotor 25 speist Der Antriebsmo- 30 Ie der beiden Grenzwertmelder 31 und 32 werden in
tor wirkt auf den Maschinenschlitten 6. Mit dem einem ODER-Gatter 38 zusammengefaßt und über ein
Antriebsmotor 25 ist ein Tachogenerator 26 zur Verzögerungsglied 39 geführt Das Verzögerungsglied
Erfassung des Drehzahlistwertes gekoppelt 39 ist vorgesehen, um Beschleunigungs- und Verzöge-
Zur Abschaltung des Antriebs im Störungsfalle ist ein rungsvorgänge zu überbrücken. Wenn auch nach Ablauf
Schalter 27 zwischen dem Steuersatz 23 und dem 35 der Ansprechverzögerung des Verzögerungsgliedes 39
Stromrichter 24 vorgesehen. Es ist jedoch auch möglich, einer der beiden Grenzwertmelder 31 oder 32 anzeigt,
daß mit einem Schutzsignal an einer anderen geeigneten daß das Verhältnis aus Drehzahlsollwert zu Teilistwert
Stelle der Wirkungskette eingegriffen wird. Beispiels- außerhalb der betreffenden Toleranzgrenze liegi, so
weise kann Jer Drehzahlsollwert auf Null gesetzt wird über das ODER-Gatter 34 die Antriebseinheit 5
werden. Ebenso kann die Ausgangsspannung des 40 stillgesetzt und eine Störung angezeigt
Drehzahlreglers 22 abgeschaltet ,werden'oder es kann Bei sehr kleinen Geschwindigkeiten sind der Drehdie Einspeisung für den Stromrichter 24 oder die zahlsollwert und der Teilistwert nahezu Null. Das Speisung des Antriebsmotors 25 unterbrochen werden. Ergebnis der im Dividierer 37 durchgeführten Verhält-Vorzugsweise wird die gesamte Werkzeugmaschine nisbildung würde zu ungenau. Es wird deshalb durch stillgesetzt. Zusätzlich kann eine Störungsanzeige 36 45 entsprechende Ansteuerung des elektronischen Schalbetätigt werden. ters 40 im Ausgang des Dividierers 37 abgeschaltet. Die
Drehzahlreglers 22 abgeschaltet ,werden'oder es kann Bei sehr kleinen Geschwindigkeiten sind der Drehdie Einspeisung für den Stromrichter 24 oder die zahlsollwert und der Teilistwert nahezu Null. Das Speisung des Antriebsmotors 25 unterbrochen werden. Ergebnis der im Dividierer 37 durchgeführten Verhält-Vorzugsweise wird die gesamte Werkzeugmaschine nisbildung würde zu ungenau. Es wird deshalb durch stillgesetzt. Zusätzlich kann eine Störungsanzeige 36 45 entsprechende Ansteuerung des elektronischen Schalbetätigt werden. ters 40 im Ausgang des Dividierers 37 abgeschaltet. Die
Zur Überwachung der Antriebseinheit 5 und des Ansteuerung des elektronischen Schalters 40 ist nicht
Rechners 1 sind Grenzwertmelder 30, 31, 32, 33 dargestellt Sie kann ebenfalls durch eine Abfrage des
vorgesehen, deren Ausgai.gssignale in ODER-Gattern Drehzahlsollwertes erfolgen.
34 und 38 miteinander verknüpft werden, deren 50
Ausgangssignal den Schalter 27 und die Störungsanzei- m
ge 36 beeinflußt
Der Grenzwertmelder 30 überwacht den im Schleppabstandsspeicher 14 gespeicherten Schleppabstand im
Hinblick auf einen Maximalwert. Da φε Antriebseinheit 55
5 eine bauartbedingte Maximalgeschwindigkeit hat,
übersteigt der Schleppabstand normalerweise die im
Grenzwertmelder 30 vorgegebene Grenze nicht. Wird
die Grenze dennoch überschritten, so liegt eine Störung
vor. Das Ausgangssignal des Grenzwertmelders 30 t>o
ändert sich und schaltet über den Schalter 27 die
Antriebseinheit 5 ab. Außerdem wird die Störungsanzeige 36 angesteuert.
übersteigt der Schleppabstand normalerweise die im
Grenzwertmelder 30 vorgegebene Grenze nicht. Wird
die Grenze dennoch überschritten, so liegt eine Störung
vor. Das Ausgangssignal des Grenzwertmelders 30 t>o
ändert sich und schaltet über den Schalter 27 die
Antriebseinheit 5 ab. Außerdem wird die Störungsanzeige 36 angesteuert.
Im Stillstand einer Antriebseinheit sind Lageistwert
und Lagesollwert gleich. Der Schleppabstand und der 0;
Drehzahlsollwert sind Nu/i. Dennoch kann der Lageistwert aufgrund von maschinenspezifischen Störgrößeneinflüssen um eine oder mehrere Kleinste Wegeintieitep
Drehzahlsollwert sind Nu/i. Dennoch kann der Lageistwert aufgrund von maschinenspezifischen Störgrößeneinflüssen um eine oder mehrere Kleinste Wegeintieitep
Claims (2)
1. Anordnung zur Überwachung einer rechnergeführten numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine,
bei der von einem Lagemeßsystem in vorgegebenen Intervallen Teilistwerte erfaßt, in den Rechner eingegeben und zu einem Gesamtistwert aufsummiert
werden, der mit einem Lagesollwert verglichen wird, wobei der sich beim Vergleich ergebende Schleppabstand in einen zyklisch ausgegebenen Drehzahl-
Sollwert für die Antriebseinheit umgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich
zur Lagemessung eine an sich bekannte Quotientenbildung aus Soll- und Istdrehzahl zur Überwachung
der Istdrehzahl im eingeschwungenen Zustand dadurch eingeführt wird, daß der Rechner in jedem
hinreichend kleinen Zeitintervall das Verhältnis von Drehzahlsollwert zu Teilistwert berechnet und im
Hinblick ?j.'f eine obere und eine untere Toleranzgrenze übe/wacht, bei deren Überschreitung Stö-
rungsmeldungen erzeugt werden.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachung des Verhältnisses
von Drehzahlsollwert zu Teilistwert bei kleinen Geschwindigkeiten abgeschaltet wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19772729372 DE2729372C3 (de) | 1977-06-29 | 1977-06-29 | Anordnung zur Überwachung einer rechnergeführten numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19772729372 DE2729372C3 (de) | 1977-06-29 | 1977-06-29 | Anordnung zur Überwachung einer rechnergeführten numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2729372A1 DE2729372A1 (de) | 1979-01-04 |
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DE2729372C3 true DE2729372C3 (de) | 1985-03-14 |
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ID=6012699
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19772729372 Expired DE2729372C3 (de) | 1977-06-29 | 1977-06-29 | Anordnung zur Überwachung einer rechnergeführten numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine |
Country Status (1)
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---|---|
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1977
- 1977-06-29 DE DE19772729372 patent/DE2729372C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
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