DE2917291A1 - Spindelregelsystem - Google Patents

Spindelregelsystem

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Description

Spindelregelsystem
Priorität: 28. April 1978 Japan k
Die Erfindung bezieht sich auf ein Spindelregelsystem zum Anhalten einer Spindel einer Werkzeugmaschine an einer vorbestimmten Stellung.
Bei einer Werkzeugmaschine kann einem Drehvorgang eines an einer Spindel befestigten Werkstücks ein Fräsvorgang, ein Stanzvorgang od.dgl. des in einer gewünschten Drehwinkelstellung angeordneten Werkstücks folgen. Hierfür enthält die Spindelregelung eine Umlaufregelung für die Drehvorgänge und eine Stellungsregelung zum Positionieren der Spindel an der gewünschten Umlaufwinkelst ellung.
Bei einem bekannten SpindeIregelsystem wird ein Motor für Drehvorgänge und ein Motor zum Positionieren verwendet.
Im Falle der Positionierung der Spindel an einer gewünschten Umlaufwinkelstellung wird die Spindel durch die Regelung der Positionsregelung in eine bestimmte Stellung gebracht, in der ein besonderes Umlaufpositions3ignal erhalten wird, und dann wird die Spindel gedreht, um in eine befohlene Winkelstellung durch die Regelung des Positionsmotors positioniert zu werden.
Dieses bekannte Verfahren verwendet gemeinsam einen Detektor zum Erzeugen des besonderen Stellungsnignals in der besonderen Umlaufstellung (beispielsweise Anfangsstellung) der Spindel und einen Drehmelder oder ähnlichen Detektor, der mit dem Positioniermotor gekoppelt ist, um dessen Umlaufwinkel festzustellen. Mit diesem Verfahren ist jedoch die gegenwärtige Stellung der Spindel zu jedem Zeitpunkt nicht erhältlich, so daß es beim Umschalten von Drehvorgängen zur Positionierregelung notwendig ist, die Spindel einmal in einer besonderen Stellung anzuhalten
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und dann den Positioniermotor erneut zu starten, um die Positioniersteuerung unter Verwendung eines Umlaufstellungsbefehls und eines Rückkopplungssignals von dem Drehmelder auszuführen. Das bekannte Verfahren hat deshalb den Nachteil, daß did Spindel nicht schnell in einer befohlenen Stellung positioniert werden kann.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Spindelregelsystem zu schaffen, mit dem es möglich ist,die Spindel in eine befohlene Stellung ohne die Notwendigkeit des einmaligen Anhaltens in einer besonderen Stellung zu bringen.
Gemäß der Erfindung ist bei dem Spindelregelsystem ein Impulsmotor iiit der Spindel gekoppelt und Impulss von dem Impulsgenerator werden gezählt, um die Umlaufstellung der Spindel festzustellen, und dann wird die Spindel auf der Basis der festgestellten Stellung positioniert.
Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Zeichnung beschrieben, in der sind
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform der Erfindung und
Fig. 2 ein Blockschaltbild des Haupttei]p einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
In Fig. 1, die eine numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine -emäß der Erfindung zeigt, bezeichnet SP sine Spindel, wie eine Drehscheibe od.dgl., G1 bis G5 Zahnräder, M1 einen Motor für Drehvorgänge, M2 einen Motor zur Positionierung, CL1 und CL2 Kupplungen, CC einen Regelkreis, TR einen Bandleser, PWC einen Leistungsregelkrei3, DA1 und DA2 Digital-Analog-Umsetzer, ADD1 und ADD2 Addiereinrichtungen, AMPI und AMP2 Verstärker, TG1 und TG2 Tachogeneratoren, PC einen Impulsgenerator, CN einen Zähler, CNA einen Zähler für den gegenwärtigen Wert, PG einen Impulsgenerator, GT ein Gate, ER ein Fehler- register, RG ein Register für einen Umlaufbefehlswert,
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INT einen Interpolator und SVX und SVY Achsenservomotoren.
Wenn ein üblicher Spindelumlauf(dreh)-Befehl und ein Drehzahlbefehl als Hilfsfunktionsbefehle durch den Bandleser TR von einem Befehlsband gelesen werden, legt der Regelkreis CC einen Spindel-Ein-Befehl SON und einen Spindeldrehzahlbefehl SVE an den Leistungsregelkreis PVC, der auf die Befehle anspricht, um ein Kupplungsregelsignal CLC1 einzuschalten, ein Kupplungsregelsignal CLC2 auszuschalten, die Kupplung CL1 einzuschalten und die Kupplung CL2 auszuschalten. Ein Drehzahlbefehl SPV wird von dem Leistungssteuerkreis PVC an den D-A-Umsetzer DA1 zum Umsetzen in ein Signal einer analogen Spannung gegeben. Da ein Schaltsignal S0F1 eingeschaltet ist, wird das Signal der analogen Spannung über die Addiereinrichtung ADD1 und den Verstärker AMP1 an den Motor M1 angelegt, um d:\esen anzutreiben. Der Umlauf des Motors M1 wird auf die Spindel SP über die Kupplung CLI und die Zahnräder G1 und G2 übertragen. Mit dem Umlauf der Spindel SP wird der Rotor des Impulsmotors PC über die Zahnräder G4 und G5 gedreht. Der Impulsgenerator PC gibt einen Rückkopplungsimpuls FBP für jeweils einen Umlauf der Spindel SP und einen Impuls RP an einer besonderen Umlaufwinkelstellung tier Spindel SP ab. Der Zähler CN wird durch den Impuls RP rückgestellt und zählt die Rückkopplungsimpulse FBP und der Zählwert des Zählers CN zeigt die gegenwärtige Umlaufwinkelstellung der Spindel SP an.
Wenn der Bandleser TR einen Spindelpositionierbefehl liest, setzt der Regelkreis CC einen Positi( nsbefehlswert in das Register RG und stellt den Inhalt des Zählers CN in dem Zähler CNA für den gegenwärtigen Wert vorein und öffnet das Gate GT. Als Ergebnis werden Impulse entsprechend einer Differenz zwischen dem Inhalt des Registers RG und dem Inhalt des Zählers CNA als Befehls impulse an das Fehlerregister ER von dem Impulsgenerator PG
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angelegt und die Rückkopplungsimpulse FBP werden negativ zu dem Fehlerregister ER über das Gate GT rückgekoppelt. Andererseits gibt der Regelkreis CC einen Positionierbetriebsartbefehl SPOS an den Leistungsregelkreis PVC, wodurch das Kupplungsregelsignal CLC1 ausgeschaltet wird, das Kupplungsregelsignal CLC2 eingeschaltet wird, das Schaltsignal S0PF1 ausgeschaltet und das Schaltsignal S0F2 eingeschaltet wird.
Als Folge wird die Regelung des Motors M1 angehalten und die Regelung des Motors M2 gestartet. Das bedeutet, daß die Differenz zwischen der gegenwärtigen Stellung der Spindel SP und der befohlenen Stellung in dem Fehlerregister ER gespeichert wird und der Wert dieser Differenz durch den D-A-Umsetzer DA2 in ein Signal einer analogen Spannung umgesetzt wird, di3 über die Addiereinrichtung ADD2 und den Verstärker AMP2 an den zweiten MotoT M2 gegeben wird, um dessen Drehbewegung zu regeln. Die Drehbewegung des Motors M2 wird auf die Spindel SP über die Kupplung CL2 und die Zahnräder G3 und G2 übertragen, wodurch die Spindel SP angetrieben wird. Gleichzeitig wird der Impulsgenerator PC angetrieben und die sich ergebenden Rückkopplungsinpulse J?BP werden zu dem Fehlerregister ER rückgekoppelt. Venn der Inhalt des Fehlerregisters ER demgemäß Null wird, werden der Motor M2 und die Spindel SP angehalten, um die Positionierung zu vervollständigen. Gemäß Fig. 1 dienen die Tachogeneratoren TG1 und TG2 als Geschwindigkeitsdetektoren für die Geschwindigkeitsrückkopplung und der Befehl SOF ist ein Spindelumdrehungsbefehl "Aus", der erzeugt wird, wenn der Umlauf der Spindel für Drehvorgänge angehalten wird. INTD bezeichnet einen Interpolationsdatenwert, der an den Interpolator INT gegeben wird, um Verteilung^*nnulse XP uud YP zum Antreiben der Servosystem^ SVX und SVY zu erzeugen.
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Die Ausführungsform der Fig. 2 ist für einen Fall geeignet, bei dem eine kleinere Positioniereinheit als die minimale Positioniereinheit erforderlich ist, die von dem Impulsgenerator GC bei der ersten Ausführungsform erhalten wird. Gemäß Fig. 2 bezeichnet CN1 einen Zähler zum Feststellen der gegenwärtigen Stellung der Spindel, dem Rückkopplungsimpulse FBP und Impulse RP für eine besondere Drehstellung von demselben Impulsgenerator wie beim ersten Ausführungsbeispiel zugeführt werden. CNA1 bezeichnet einen Zähler für einen gegenwärtigen Wert, in dem der Inhalt des Zählers CN1 vor dem Starten der Positionierung voreingestellt wird. RG1 ist ein Befehlsregister, das einen positiven Zahlenteil LP und einen Bruchteil SSP enthält. M2 bezeichnet einen Positioniermotor, Res einen mit dem Motor M2 gekoppelten Drehmelder, PG1 und PG2 Impulsgeneratoren, GT1 ein Gate, ER1 und ER2 Fehlerregister, DA5 einen D-A-Umsetzer, MDU einen Motorantriebskreis, CPC einen Befehlsphasengenerator, EXC einen Drehmelderanregungskrei3 und WSP einen Wellenformungskreis.
Gemäß Fig. 2 erzeugt der Impulsgenerator PG1 Befehlsimpulse, die in der Zahl einer Differenz zwischen dem Inhalt des positiven Zahlenteils LP des Registers RG1, d.h. dem positiven Zahlenteil des Positionierbefehlsv:erts,und dem Inhalt des Zählers CNA1, entsprechen und die Befehlsimpulse werden an das Fehlerregister ER1 gegeben. Die Rückkopplungsimpulse FBP werden negativ zu dem Fehlerregister ER1 über das Gate GT1 zurückgekoppelt und der Inhalt des Fehlerregisters ER1 wird über den D-A-Umsotzer DA3 und den Motorantriebskreis MDU an den Motor M2 angelegt, um diesen anzutreiben. Wenn folglich dieselbe Zahl von Rückkopplungsimpulsen FBP als Befehlsimpulse erhalten wird, wird der Positioaiervorgang, der den positiven Teil betrifft, vervollständigt. Andererseits wird der Inhalt des Bruchteils das Registers RG1, d.h. der Bruchteil des Positionierbefehlswerts, durch den
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— O —
Impulsgenerator PG2 in Bruchteilbefehlsimpulse der ;| entsprechenden Zahl umgesetzt, die zu dem Befehlsdaten- | generator CPC gegeben werden. jf
Der Befehlsphasengenerator CPC ist wie ein Zähler aufgebaut, der immer Bezugsimpulse CLK einer konstanten Jj
Frequenz zählt und der ein rechteckförmiges Ausgangs- | signal mit einer Periode entsprechend η Bezugsimpulsen CLK £ erzeugt. Wenn die Befehlsimpulse von dem Impulsgenerator § PG2 zu dem Befehlsphasengenerator CPC gegeben werden,
wird dessen Ausgangssignal phasenmäßig entsprechend ; dem Wert des Bruchteils SSP vorgeschoben. Der Wellenformungs- : kreis WSP erzeugt ein Rückkopplungsphasensignal derselben j Periode wie das oben erwähnte Befehlsphasensignal. Das % Fehlerregister ER2 zählt die Bezugsimpulse CLK in dem
Zeitintervall zwischen dem Anstieg des Befehlsphasensignals und dem Anstieg des Rückkopplungsphasensignals, d.h.
durch die Phasendifferenz zwischen diesen beiden Signalen,
und legt den Zählwert als digitale Größe an den 1 D-A-Umsetzer DA3 für jede Periode an. Das Fehlerregister · ER2 wiederholt diesen Vorgang, um den zweiten Motor M2 < über dei. Motorantriebskreis MDU anzutreiben. Mit der Ί Drehbewegung des Motors M2 wird der Motor des Drehmelders
Res gedreht, uji die Phase des Rückkopplungsphasensignals
vorzuschieben. Als Folge wird der Motor M2 angetrieben,
bis die Differenz zwischen der Befehlsphase und der
Ruckkopplungsphase Null wird. Auf diese Weise wird der
Motor M2 um einen Winkel gedreht, der dem numerischen {j Wert entspricht, der in den Bruchteil SSP des Registers r RG1 eingesetzt ist.
Wenn bei dieser zweiten Ausführungsform das Fassungsvermögen des Bruchteils mit η ausgewählt ist und wenn
das Zählerfassungsvermögen des Befehlsphasengenerators CPC
derart ausgewählt ist, daß das Fassungsvermögen einer ;, Periode des Befehlsphasensignals η wird, ist es möglich, t
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die Positionierung der Spindel mit 1/n anstelle mit der Einheit der Rückkopplungimpulse FBP von dem Impulsgenerator auszuführen. Bei der zweiten Ausführungsform ist der Befehlsphasengenerator so eingestellt, daß er am Beginn des Positioniervorgangs zurückgestellt wird und daß die Phase des Ausgangssignals eine Bezugsphase
ist (entsprechend dem Gitterpunkt, an dem der Bruchteil Null ist).
Gemäß der Erfindung wird ein Impulsgenerator mit einer Spindel gekoppelt und eine Einrichtung zum Zählen von Rückkopplungsimpulsen von dem Impulsgenerator ist vorgesehen, so daß die gegenwärtige Drehstellung der Spindel festgestellt werden kann und es nicht notwendig ist, die Spindel einmal in einer bestimmten Stellung anzuhalten, wenn die Spindel in einer gewünschten Drehwinkelstellung positioniert ist. Die Spindel kann deshalb schnell in der befohlenen Stellung positioniert werden.
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Claims (3)

  1. REINLÄNDER & BERNHARDT
    •: · PATENTANWÄLTE ; ··' ΙΌ \ I Zö \
    6/369 Orthstraße 12
    D-8000 München 60
    FUJITSU FANUC LIMITED
    No.5-1» Asahigaoka, 3-chome Hino-shi, Tokyo, Japan
    Patentansprüche
    M.) Spindelregelsystem für eine Spindelregelanordnung mit einem ersten Motor zum Antrieb einer Spindel und mit einem zweiten Motor zum Positionieren der Spindel, gekennzeichnet durch
    einen mit der Spindel gekoppelten Impulsgenerator zum Erzeugen von Impulsen in zahlenmäßiger Proportionalität zum Drehwinkel der Spindel und durch Zählereinrichtungen zum Zählen der Impulse von dem Impulsgenerator, wobei während der Drehung der Spindel durch den ersten Motor die Impulse von dem Impulsgenerator durch die Zählereinrichtungen gezählt werden, um die Drehstellung der Spindel festzustellen, und wobei die Positionierung der Spindel durch den zweiten Motor auf der Basis der Drehstellung der Spindel geregelt wird, die durch die Zahlereinrichtungen festgestellt ist.
  2. 2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Positionieren der Spindel durch den zweiten Motor der zweite Motor so geregelt wird, daß eine Differenz zwischen der gegenwärtigen Stellung der Spindel, die durch die Zählereinrichtungen festgestellt worden ist, und einer befohlenen Stellung auf Null reduziert wird.
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  3. 3. System nach Anspruch * , gekennzeichnet durch ein Register zum Setzen des positiven Zahlenteils und eines Bruchteils eines Positionierbefehlswerts, durch Einrichtungen zum Erzeugen eines Signals einer Phase entsprechend dem Inhalt des in das Register gesetzten Bruchteils und durch einen mit dem zweiten Motor gekoppelten Drehmelder, wobei während der Positionierung der Spindel durch den zweiten Motor der zweite Motor derart geregelt wird, daß eine Differenz zwischen der gegenwärtigen Stellung der Spindel und dem Inhalt des in das Register gesetzten positiven Zahlenteils auf Null verringert wird und daß eine Differenz zwischen einer Phase entsprechend dem Inhalt des in das Register gesetzten Bruchteils und einer durch den Drehmelder erhaltenen Phase auf Null verringert wird.
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DE2917291A 1978-04-28 1979-04-27 Spindelregelsystem Ceased DE2917291A1 (de)

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