DE2916115A1

DE2916115A1 - Regelsystem fuer einen abtaster

Info

Publication number: DE2916115A1
Application number: DE19792916115
Authority: DE
Inventors: Etuo Dipl Ing Yamazaki
Original assignee: Fujitsu Fanuc Ltd
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1978-04-24
Filing date: 1979-04-20
Publication date: 1979-10-25
Also published as: GB2020852B; DE2916115C2; US4266172A; GB2020852A; FR2424099B1; JPS54140279A; FR2424099A1

Description

Regelsystem für einen Abtaster 2 9 Ί Ό Ί 15 Priorität: 24-. April 1978 Japan 4-9065/1978

Die Erfindung bezieht sich, auf ein Regelsystem für einen Abtaster, das automatisch die Position des Starts einer Verlängsamungsregelung, die unmittelbar beginnt, bevor ein Stift eines Abtasterkopfs in Berührung mit einem Modell kommt, regelt.

Bei der Einwegformgebung wird ein Abtasterkopf durch einen Schnellvorschubvorgang von einem Endpunkt zu einem Anfangspunkt der Formgebung zurückgeführt, um die Arbeitszeit zu verringern. An dem Formgebungsanfangspunkt wird der Abtasterkopf einer Verlangsamungsregelung unterworfen, unmittelbar bevor sein Stift in Berührung mit einem Modell kommt, wodurch verhindert wird, daß der Abtasterkopf beschädigt wird und daß ein Werkzeug in ein Werkstück einschneidet. Fig. 1 erläutert den Bewegungsweg des Abtasterkopfs bei einer solchen Abtasterregelung. Der Formgebungsanfangspunkt wird durch einen Grenzschalter LSc festgestellt und der Formgebungsendpunkt wird durch einen Grenzschalter LSa festgestellt, wobei A die Formgebungsperiode ist. Wenn durch den Grenzschalter LSa festgestellt wird, daß der Abtasterkopf den Formgebungsendpunkt erreicht hat, wird ein Vorgang mit schnellem Vorschub in einer solchen Richtung ausgeführt, daß der Abtasterkopf von dem Modell getrennt wird. Wenn durch den Grenzschalter LSb festgestellt wird, daß sich der Abtasterkopf in seine oberste Stellung bewegt hat, wird die Vorschubachse umgekehrt, um einen Schnellvorschub des Abtasterkopfs zur Seite des Formgebungsanfangspunkts auszuführen. Wenn durch den Grenzschalter LSc festgestellt wird, daß der Abtasterkopf zu dem Formgebungsanfangspunkt zurückgekehrt ist, wird eine Vorschubachsenumschaltung ausgeführt, um den Abtasterkopf zum Annähern an das Modell schnell vorzuschieben.

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In diesem Annäherungsweg ist ein Grenzschalter LSd vorgesehen und nach der Betätigung dieses Grenzschalters LSd wird eine Verlangsamungsregelung ausgeführt, um die Betriebsart mit hoher Geschwindigkeit in eine übliche Annäherungsbetriebsart umzuschalten. Venn der Stift des Abtasterkopfs in Berührung mit dem Modell kommt, wird ein Auswahlvorschub durch ein Feststellsignal von dem Abtasterkopf ausgeführt. Nachdem ein vorbestimmter Betrag des Auswahlvorschubs ausgeführt worden ist, wird die Vorschubachse geschaltet, um das Abtasten des Modells mit dem Abtasterkopf zu beginnen. Die Bezugszeichen B, C und D bezeichnen Perioden des Schnellvorschubs, E bezeichnet eine Verlangsamungsperiode und F bezeichnet eine Auswahlvorschubperiode.

Die Grenzschalter LSa bis LSd werden vorher fest in bezug auf die Gestalt des Modells angeordnet. Insbesondere ist der Grenzschalter LSd in bezug auf die Verlangsamungscharakteristik so angeordnet, daß der Stift in Berührung mit dem Modell bei einer vorbestimmten Vorschubgeschwindigkeit gebracht wird.

Bei einer solchen bekannten Abtasterkopfregelung steigt die Verlangsamungsperiode E allmählich an, wie es durch E¹ angegeben ist, wenn die Form eines Modells MDL in der AuswahlVorschubrichtung geneigt ist, da die Verlangsamungsregelung aufgrund der Betätigung des Grenzschalters LSd ausgeführt wird. Mit anderen Worten wird die Verlangsamungsperiode unnötig lang, was die Arbeitszeit beeinflußt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Regelsystem für einen Abtaster zu schaffen, bei dem die Formgebungszeit verringert wird.

Die Arbeitszeit soll dadurch verringert werden, daß die Verlangsamungsperiode, in welcher der Stift des Abtasterkopfs in Berührung mit dem Modell gebracht wird, im wesentlichen konstant gemacht wird.

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Bei dem erfindungsgemäßen Regelsystem für einen Abtaster, bei dem die Abtasterkopfregelung von einer Betriebsart mit hoher Geschwindigkeit in eine Verlangsamungsbetriebsart umgeschaltet wird, um einen Stoß zu verringern, wenn der Stift des Abtasterkopfs in Berührung mit dem Modell kommt, wird der Betrag der Änderung der Gestalt des Modells an einem Formgebungsanfangspunkt festgestellt, um den Punkt der Umschaltung der Betriebsart mit hoher Geschwindigkeit in die Verlangsamungsbetriebsart für den nächsten Formgebungsanfangspunkt in Übereinstimmung mit dem festgestellten Wert zu regeln, wodurch sichergestellt wird, daß die Betriebsartschaltung immer an einer im wesentlichen konstanten Stelle relativ zu dem Formgebungsanfangspunkt auf der Modellfläche ausgeführt wird.

Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Zeichnung erläutert, in der sind

Fig. 1 und 2 Darstellungen zur Erläuterung des Bewegungswegs eines Abtasterkopfs bei einer bekannten Einweg-Abtasterregelung,

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 4- eine Darstellung zur Erläuterung der Arbeitsweise der Ausführungsform nach Fig. 3» Fig. 5 eine Darstellung zur Erläuterung einer anderen Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 6 ein Blockschaltbild der Ausführungsform nach Fig. 5·

In Fig. 3 bezeichnet MT einen bewegbaren Maschinenteil, MX, MY und MZ Motoren, PX, PY und PZ Positionsdetektoren, wie Positionskodierer od. dgl., TR einen Abtasterkopf, ST einen Stift, MDL ein Modell, CT ein Schneidwerkzeug, W ein Werkstück, SEL eine Auswahleinrichtung, SQO einen Folgekreis, DX, DY und DZ Motorantriebskreise, GC1 und GC2 Gatekreise, ALU einen arithmetischen Formgebungskreis, APC einen Annäherungskreis, HSC einen Schnellvorschubkreis, C0MP1 und C0MP2 Komparatoren,

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DET einen Anstiegsdetektorkreis, ΟΝΤΑ und GNTB Zähler, BEG ein Register sowie A1 und A2 UND-Kreise.

Bei der Steuerung werden Feststellsignale £x, ij und €z des Abtasterkopfs TR dem arithmetischen Formgebungskreis ALU zugeführt, um eine Vorschubrichtung und eine Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks W für die Formgebung mit der Gestalt des Modells MDL zu berechnen.

Wenn gemäß Fig. 4- durch den Grenzschalter LSc festgestellt worden ist, daß der Abtasterkopf TR zum Formgebungsanfangspunkt durch einen horizontalen Schnellvorschubvorgang zurückgeführt worden ist, setzt der Folgekreis SQC ein Schnellannäherungssignal auf "1" und regelt den Gatekreis GC2, um dadurch ein Signal von dem Schnellvorschubkreis HSG an den Gatekreis GC1 anzulegen, das den Motorantriebskreis DZ regelt, um den Motor MZ anzutreiben, wodurch der Abtasterkopf CR in einer Betriebsart mit hoher Geschwindigkeit abgesenkt wird.

Durch die Auswahleinrichtung SEL, die aufgrund eines Regelsignals von dem Folgekreis SQC arbeitet, wird ein Feststellsignal von dem Positionsdetektor PZ ausgewählt und an den Zähler CNTA gegeben. Der Inhalt des Zählers CNTA ist Null, wenn der Abtasterkopf am Formgebungsanfangspunkt liegt. Der Zähler CNTA gibt die derzeitige Position des Abtasterkopfs TR in Z-Achsenrichtung an. Es wird angenommen, daß in das Register REG der Wert der Schnellvorschubperiode D eingesetzt ist und daß der Zähler CNTB durch ein ursprüngliches Einstellen des Formgebungsanfangspunkts auf Null gestellt ist und die Position des Abtasterkopfs TR auf der Modellfläche in der Auswahlvorschubrichtung während der Formgebung anzeigt, a, b und c stellen jeweils die Inhalte der Zähler CNTA und CNTB und des Registers REG dar. Der Komparator C0MP2 vergleicht deren Inhalte und erzeugt ein Ausgangssignal "1", wenn die Bedingung a-b=c erfüllt ist. Wenn

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demgemäß der Inhalt b des Zählers CNTB durch die ursprüngliche Einstellung Null ist, falls ein Schnellvorschub in dem Schnellvorschubabschnitt D stattfindet, erzeugt der UND-Kreis A2 ein Ausgangssignal "1", das als Verlangsamungssignal Iw an den Folgekreis SQC angelegt wird, um ein verlangsamtes Annäherungssignal si auf "1" einzustellen.

Wenn das verlangsamte Annäherungssignal si "1" wird, wird der Schnellvorschubkreis HSC durch den Gatekreis GC2 zu dem Annäherungskreis APC umgeschaltet, um den Schnellvorschub zur Verlangsamungsregelung zu verschieben,

wodurch der Motor MZ mit geringer Geschwindigkeit angetrieben wird. Wenn der Stift ST in Berührung mit dem Modell MDL gebracht wird, erzeugt der Abtasterkopf TB ein Peststellsignal und der arithmetische Formgebungskreis ALU erzeugt ein Signal der Differenz zwischen einem Verschiebungssignal £ und einem Bezugsverschiebungssignal £0, wobei gilt ζ - \J£ χ + £ y + iz.

Wenn das Verschiebungssignal £ gleich dem Bezugsverschiebungssignal £ 0 wird, hält der Annäherungskreis APC seinen Betrieb an und der Komparator C0MP1 stellt fest, daß £ - £■ 0 =. 0 - gilt. Der Anstieg des Feststellsignals wird durch den Anstiegsfeststellkreis DET festgestellt und an den Folgekreis SQC angelegt, um dadurch den Auswahlvorschub einzuleiten. Während des Auswahlvorschubs wird ein Auswahlvorschubsignal pf "1", um den UND-Kreis A1 zu öffnen. Ausgangsimpulse des Positionsdetektors PZ werden durch die Auswähleinrichtung SEL ausgewählt und zu den Zählern CNTA und CNTB zum Zählen derselben Zeit gegeben. Der Zählwert des Zählers CNTB zum Zeitpunkt der Vervollständigung des Auswahlvorschubs entspricht in diesem Fall AL, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Mit anderen Worten wird der Abtasterkopf TR um AL aufgrund einer Verschiebung des Auswahlvorschubabstands im Abschnitt F abgesenkt und ^L wird als -AL gespeichert.

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Dann wird die Formgebung der Fläche des Modells MDL ausgeführt und während der Formgebung ist das Auswahlvorschubsignal pf "0", so daß der Zähler CNTB den Zählwert 4L hält. Wenn durch den Grenzschalter LSc festgestellt worden ist, daß der Abtasterkopf TR durch den Schnellvorschub von dem Formgebungsendpunkt zu dem Formgebungsanfangspunkt zurückgeführt worden ist, wie vorstehend beschrieben wurde, wird ein Rückstellsignal von dem Folgekreis SQC zu dem Zähler CNTA gegeben, um diesen zurückzustellen, und gleichzeitig wird eine Schnellvorschubannäherung durch den Schnellvorschubkreis HSC eingeleitet. Während dieser Annäherung werden die Ausgangsimpulse von dem Positionsdetektor PZ durch den Zähler CNTA gezählt und der Komparator C0MP2 führt die Berechnung a-b=c für die vorstehend beschriebene Entscheidung aus. Da der Inhalt des Zählers CNTB -4L beträgt, wenn der Schnellvorschub über einen Abstand D¹ - (-4L) = D ausgeführt wird, siehe Fig.. 4-, wird das Verlangsamungs signal Iw "1" und der Abstand der Verlangsamung wird derart, daß E=E¹ gilt.

Als Ergebnis wird der Abtasterkopf TR mit verlangsamter Geschwindigkeit vorgeschoben, um den Stift ST in Berührung mit dem Modell MDL zu bringen. Wenn der Auswahlvorschub gestartet wird, zählen die Zähler CNTA und CNTB die Ausgangsimpulse von dem Positionsdetektor PZ. Der Zählinhalt des Zählers CNTB zeigt somit die Stellung des Stifts ST auf der Fläche des Modells MDL auf der Grundlage des Punkts an, an dem der Stift ST in Berührung mit dem Modell MDL bei der ersten Annäherung kommt. Wenn die Fläche des Modells MDL allmählich ansteigt, wird zu dem Zählinhalt des Zählers CNTB +AL addiert.

Der Zeitpunkt der Verlangsamung Iw, der wie vorstehend erwähnt "1" wird, entspricht der Flächengestalt des Modells MDL an dem Formgebungsanfangspunkt und die Verlangsamungsstrecke wird zu allen Zeiten konstant

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gemacht, was eine Verkürzung der für die Bearbeitung notwendigen Zeit ermöglicht.

Fig. 5 zeigt eine Darstellung der Wirkungsweise einer anderen Ausführungsform der Erfindung, wobei ein Abstand zwischen der Modellfläche und der Verlangsamungsanfangsposition als Datenwert zum Bestimmen der Verlängsamungsanfangsposition relativ zu der Modellfläche vorgesehen ist. Bei der Bestimmung des Verlangsamungsanfangspunkts bei einer Annäherung, beispielsweise AP2, werden die derzeitige Position a des Stifts ST in der Z-Achsenrichtung, berücksichtigt auf der Basis eines Bezugspegels des Punkts P1 der Berührung des Stifts ST mit dem Modell MDL bei einer vorangehenden Annäherung, beispielsweise AP1, und ein Inkrement b der Bewegung des Stifts ST in der Z-Achsenrichtung während des AuswahlVorschubs, gleichermaßen berücksichtigt auf der Basis eines Bezugspegels des Berührungspunkts P1, in einem Zähler gespeichert. Venn die Bedingung a - b = 1 gehalten wird, wird die Verlangsamung eingeleitet.

Ein Befehl für den Verlangsamungsanfangspunkt bei der ersten Annäherung AP1 bei dieser Ausführungsform wird durch Niederdrücken eines Verlangsamungsknopfs auf einer Bedienungsschalttafel durch eine Bedienungsperson gegeben.

Gemäß Pig. 6 bezeichnet M einen Maschinenteil, welcher der Abtasterregelmaschine einschließlich der Motorantriebskreise in Fig. 3 gleichartig ist, SEI/1 eine Auswahleinrichtung, SQC einen Folgekreis, GC3 und GC4 Gatekreise, A.LTJ1 einen arithmetischen Formgebungskreis, APC1 einen Annäherungskreis, HSC1 einen Schnellvorschubkreis, C0MP3 und C0MP4 Komparatoren, DET1 einen Anstiegsfeststellkreis, CNTa und CNTb Zähler, REG1 ein Register und A3 bis A5 UND-Kreise.

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Nach dem Feststellen von £ - £0 = O durch den Komparator C0MP3, wenn der Stift ST in Berührung mit dem Modell MDL an dem Punkt P1 bei der Verlangsamungsbetriebsart bei der ersten Annäherung AP1 gemäß Fig. 5 gebracht worden ist, werden die Zähler CNTa und CNTb über den Anstiegsfeststellkreis DET1 und den UND-Kreis A3 zurückgestellt.

Dann wird der Auswahlvorschub ausgeführt. Während dieses Auswahlvorschubs ist das Auswahlvorschubsignal pf "1", um den UND-Kreis A4 zu öffnen. Die Ausgangsimpulse von dem Z-Achsen-Positionsdetektor PZ werden durch die Auswahleinrichtung SEL1 ausgewählt und den Zählern CNTa und CNTb zum gleichzeitigen Zählen zugeführt. Zu diesem Zeitpunkt entsprechen die Zählinhalte der Zähler CNTa und CNTb zum Zeitpunkt der Vervollständigung des Auswahlvorschubs Δ11 gemäß Fig. 5· Dies bedeutet, daß der Abtasterkopf TR um Λ11 aufgrund einer Verschiebung der Auswahlvorschubstrecke in der Periode F abgesenkt wird und Δ11 als - Δ11 gespeichert wird.

Als nächstes wird die Formgebung der Fläche des Modells MDL ausgeführt. Da das Auswahlvorschubsignal pf "0" wird, hält der Zähler CNTb den Zählwert A H· Der Zähler CNTa setzt das Zählen der Ausgangsimpulse von dem Positionsdetektor PZ fort. Wenn durch den Grenzschalter LSc festgestellt worden ist, daß der Abtasterkopf TR zu dem Formgebungsanfangspunkt von dem Formgebungsendpunkt durch den Schnellvorschub zurückgebracht worden ist, wie im Fall der vorangehenden Ausführungsform, wird eine Schnell-Vorschubannäherung durch den Annäherungskreis APC1 gestartet. Auch bei diesem Annäherungsvorgang werden Ausgangsimpulse von dem Positionsdetektor PZ durch den Zähler CNTa gezählt und der Komparator C0MP4 führt die Berechnung a - b = c auf der Basis des Inhalts in dem Register REG 1 aus, wie vorstehend beschrieben wurde. Da der Inhalt des Zählers CNTb - Λ11 ist, wenn der

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Abtasterkopf TR schnell in eine Position DS verschoben wird, die einen Abstand 1 von dem Punkt P2 auf der Modellfläche bei der zweiten Annäherung AP2 gemäß Fig. 5 hat, wird das Verlangsamungssignal Iw "1" und die Verlangsamungsstrecke wird 1.

Wenn der Abtasterkopf Tfi in der Verlangsamungsvorschubsbetriebsart verschoben worden ist, um den Stift ST in Berührung mit dem Modell MDL zu bringen, werden die Zähler CNTa und CKTb gelöscht. Nach dem Start des Auswahlvorschubs beginnen die Zähler CNTa und CNTb, die Ausgangsimpulse von dem Positionsdetektor PZ zu zählen» Als Folge zeigt der Zählwert des Zählers CNTb die Position des Stifts ST auf der Fläche des Modells MDL auf der Basis des Berührungspunkts des Stifts mit dem Modell bei der unmittelbar vorangehenden Annäherung an. Wenn die Fläche des Modells MDL ansteigt} wird der Zahlwert positiv, im entgegengesetzten Fall wird er negativ.

Auch bei dieser Ausführungsform entspricht der Zeitpunkt, zu dem das Verlangsamungssignal Iw "1" wird, der Flächengestalt des Modells MDL am Formgebungsanfangspunkt und die Verlangsamungsstrecke wird zu allen Zeiten konstant gemacht, was eine Verkürzung der zur Bearbeitung notwendigen Zeit ermöglicht.

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Zusammenfassung **

In einem Regelsystem für einen Abtaster, in dem die Regelung eines Abtasterkopfs von einer Betriebsart mit hoher Geschwindigkeit in eine Verlangsamungsbetriebsart umgeschaltet wird, um einen Stoß zu verringern, wenn der Stift des Abtasterkopfs in Kontakt mit dem Modell kommt, wird der Betrag der Änderung der Gestalt des Modells an einem Formgebungsanfangspunkt festgestellt, um den Umschaltpunkt von der Betriebsart mit hoher Geschwindigkeit in die Verlangsamungsbetriebsart für den nächsten Formgebungsanfangspunkt in Übereinstimmung mit dem festgestellten Wert zu regeln, wodurch sichergestellt wird, daß die Betriebsartumschaltung immer in einer im wesentlichen konstanten Position relativ zu dem Formgebungsanfangspunkt auf der Modellfläche ausgeführt wird, wodurch die Formgebungszeit verringert wird.

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Leer seife

Claims

REINLÄNDER & BERNHARDT

PATENTANWÄLTE 2316115

6/365 Orthstraße 12

D-8000 München 60

FUJITSU FAMJC LIMITED

No.5-1» Asahigaoka,
3-chome, Hino-shi, Tokyo Japan

Pat ent ansprüche

Regelsystem für einen Abtaster, in dem ein Schnellvorsch ib vor gang eines Abtasterkopfs in einen Verlangsamungsvorgang umgeschaltet wird, um einen Stoß zu verringern, wenn ein Stift des Abtasterkopfs in Berührung mit einem Modell kommt,

gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Feststellen des Betrags einer Änderung der Gestalt des Modells an einem

ΊΟ Formgebungsanfangspunkt, um den Punkt der Umschaltung von dem Schnellvorschubvorgang des Abtasterkopfs zu dem Verlangsamungsvorgang für den nächsten Formgebungs— anfangspunkt in Übereinstimmung mit dem festgestellten Wert zu regeln, wodurch sichergestellt wird, daß die Betriebsartumschaltung immer an einen im wesentlichen konstanten Punkt relativ zu dem Formgebungsanfangspunkt auf der Modellfläche_ ausgeführt wird.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststelleinrichtung als Betrag der Änderung der Gestalt des Modells zum Formgebungsanfangspunkt eine Verschiebung des Abtasterkopfs in Z-Achsenrichtung durch, einen Auswahlvors chub von dem Punkt, der Berührung des Stifts des Abtasterkopfs mit dem Modell an einem Formgebungsanfangspunkt feststellt.

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3. System nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Annäherungsvorgang des Abtasterkopfs an das Modell die Strecke des Schnellvorschubvorgangs die Strecke ist, bei welcher der Betrag der Änderung der Gestalt des Modells an dem Formgebungsanfangspunkt von dem Abstand des unmittelbar vorangehenden Sehnellvorschubvorgangs subtrahiert wird, und daß dem laufenden Schnellvorschubvorgang ein Verlangsamungsvorgang folgt.
4. System nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet,daß der Verlangsamungsvorgang eingeleitet wird, wenn der Abtasterkopf durch den laufenden Annäherungsvorgang zu einer vorbestimmten Anfangsposition des Verlangsamungsvorgangs von einem Bezugspunkt schnell vorgeschoben wird, welcher der Formgebungsanfangspunkt bei dem unmittelbar vorangehenden Annäherungsvorgang ist.
5. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststelleinrichtung einen Zähler zum Zählen von Impulsen von einem Z-Achsen-Positionsdetektor des Abtasterkopfs enthält.

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