DE3206808C2

DE3206808C2 -

Info

Publication number: DE3206808C2
Application number: DE3206808A
Authority: DE
Inventors: Tamio Takawashi; Toshimitsu Sakakibara; Shigeo Nagoya Aichi Jp Yamada
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1981-02-28
Filing date: 1982-02-25
Publication date: 1989-01-12
Also published as: DE3206808A1; JPS57144634A; JPH0144452B2; CH654776A5; US4554428A

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerschaltung für eine Funkenerosionsmaschine nach dem Oberbegriff des An spruches 1.

Aus der DE-OS 28 56 817 ist eine Steuerschaltung für eine Funkenerosionsmaschine mit einer Impulsspannungsquelle und einer Vorschubsteuerung bekannt, bei der eine Ver gleichsstufe zur Anwendung gelangt, die dazu dient, eine Differenz zwischen der aktuellen Elektrodenlage und einer vorgegebenen Vorschubgröße zu ermitteln. Die Ausgangs größe der Vergleichsstufe wird über einen Digital/Ana log-Wandler geführt und gelangt dann zu einem Differenz verstärker, der als zweite Eingangsgröße die Ausgangs spannung eines Operationsverstärkers erhält, der dazu dient, eine analoge die Bearbeitungsbedingungen wieder gebende Spannung mit einer Bezugsspannung zu vergleichen.

Fig. 1 zeigt ein Ausführung einer gewöhnlichen Steuerschaltung, die in einer ähnlichen Ausführung auch in den veröffentlichten und geprüften japanischen Patent anmeldungen (ALS) 32 112/1978 und (ALS) 3 439/1979 erläutert ist und bei der ein Gleichstromservomotor als Betätigungsglied 10 verwendet wird. Eine Impulsspannung, die einer Stromsteuerung unterworfen worden ist, wird dem Arbeitsspalt zwischen der Elektrode 12 und dem Werkstück 14 von einer Impulsquelle 16 zugeführt. Die Spannung zwi schen den Elektroden wird in einem Analog/Digital-Wandler 18 in Digitalform umgesetzt und dann einer Schaltung 20 mit Abtast-, Logikoperations- und Haltefunktionen zuge führt. In der Schaltung 20 wird die Spaltspannung durch einen Eingangsverriegelungskreis in bestimmten Interval len der Zeit Δ t abgetastet. Die so abgetastete Spannung wird durch eine Logikoperationsschaltung 24 in einen Po sitionsbefehlswert der Hauptwelle umgewandelt. Dieser Befehlswert wird von einem Ausgangsverriegelungskreis 26 gehalten, bis der nächste Befehlswert erzeugt ist. Der Befehlswert wird aus einer Paralleldigitalausgangsgröße in eine Reihendigitalausgangsgröße mit Hilfe eines Binär ratenmultiplizierers (BRM) 28 umgewandelt und als Zähl eingang einem Fehlerzähler 30, der ein Elektrodenposi tionssteuerservosystem bildet, zugeführt. Im Zähler 30 wird der Betrag der Hauptwellenbewegung, der durch einen Hauptwellenpositionsdetektor 44 erfaßt wird, der z. B. ein linear codierender Magnetabtaster sein kann, von dem Befehlswert subtrahiert. Das Ergebnis dieser Subtraktion, nämlich ein Positionsfehlersignal, wird mit einem Digi tal/Analog/Wandler 32 in ein Analogsignal umgewandelt. Dieses wird als Geschwindigkeitsbefehlssignal dem Posi tionssteuerservorsystem für die Elektrode 12 zugeführt, welches einen Geschwindigkeitsverstärker 34, einen Gleichstromservomotor 36 und eine Elektrodenantriebs einrichtung 38 enthält, so daß der Gleichstromservomotor 36 angetrieben wird und seinerseits eine Spindel 40 ver dreht, wodurch die Hauptwelle 42, an der die Elektrode 12 befestigt ist, geradlinig bewegt wird. Der Gleich stromservomotor 36 dreht sich solange, bis die Ver schiebung der Hauptwelle 42 die Größe des Positionsbe fehls erreicht hat, womit der Arbeitsspalt dann ausge steuert ist.

Die vorstehend beschriebene Steuerschaltung wurde bisher für die Positionssteuerung entsprechend einer numerischen Steuerung (NC) verwendet; d. h., sie wird eingesetzt, um eine sogenannte "Steuerung mit variablem Wert" auszufüh ren. Die Ansprechgeschwindigkeit der Positionsservosteue rung liegt deshalb in der Größenordnung von maximal 20 kHz, weil bei üblichen Steuerungen mit variablem Wert die Genauigkeit im stationären Zustand wichtig ist und des halb eine höhere Ansprechgeschwindigkeit nicht benötigt wird. Fig. 3 zeigt, daß die Hauptwelle 42 einem schräg ansteigendem Positionsbefehl a vom BRM 28 mit einer Kur vencharakteristik b folgt, so daß für den Punkt P im Zeitpunkt t 1 ein Nachhängen Δ Z ₁ gegenüber der ange strebten Position Z ₁ auftritt.

Andererseits wird bei der Funkenerosionsbearbeitung eine Nachlaufsteuerung in bezug auf die Bedingungen des Ar beitsspaltes vorgenommen, und deshalb wird eine Ansprech geschwindigkeit von wenigstens 50 kHz für eine stabile Funkenerosionsbearbeitung benötigt. Obgleich also die Steuerschaltung gemäß Fig. 1 die Position der Elektrode mit hoher Genauigkeit für den stationären Zustand steuern kann, ist ihre Ansprechgeschwindigkeit zu gering, als daß sie in der Praxis als Servosystem unter den oben be schriebenen dynamischen Bedingungen Einsatz finden könn te. Diese Steuerschaltung ist also in dieser Beziehung ungenügend.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, die Steuerschaltung für eine Funkenerosionsmaschine der angegebenen Gattung derart zu verbessern, daß einerseits die Einstellung des Arbeitsspaltes mit hoher Genauigkeit erfolgen kann und andererseits die Ansprechgeschwindig keit bei der Einstellung des Arbeitsspaltes besonders hoch ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kenn zeichnungsteil des Anspruches 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Erfindungsgemäß wird die Differenzgröße, die von dem Fehlerzähler erzeugt wird, zu einer Logikoperations schaltung rückgekoppelt, wodurch das Frequenzansprechver halten des Servosystems wesentlich verbessert wird, bei dem eine besonders hohe Ansprechgeschwindigkeit in einem Hochfrequenzbereich erforderlich ist. Das erhöhte An sprechverhalten führt letzten Endes zu einer merkbaren Verbesserung der Bearbeitungsqualität.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildun gen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 5.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungs beispiels unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläu tert. Es zeigt

Fig. 1 das Schaltbild einer herkömmlichen Steuerschaltung für Funkenerosions bearbeitung;

Fig. 2 ein Ausführungs beispiel einer Steuerschaltung für die Funkenerosionsbearbeitung mit Merkmalen nach der Erfindung;

Fig. 3 das Diagramm einer Nachlaufcharakte ristik der konventionellen Schaltung gemäß Fig. 1; und

Fig. 4 das Diagramm der Nachlaufcharakte ristik der Steuer schaltung mit Merkmalen nach der Erfindung.

Die Fig. 2 zeigt eine Steuerschaltung mit Merkmalen der Erfindung für die Funkenerosionsbearbeitung. Sofern dieselben Bezugs zeichen wie in Fig. 1 gewählt sind, sind gleiche Baugrup pen damit bezeichnet, so daß eine genaue Beschreibung hier entfallen kann.

Ähnlich wie im Falle der Fig. 1 wird das der Spaltspannung entsprechende Signal in Digitalwerte umge setzt und dann in sehr kurzen Intervallen der Zeit Δ t mit Hilfe der Schaltung 20, die Abtast-, Logikoperations- und Haltefunktionen hat, in Hauptpositionsbefehlswerte umgewan delt. Die Logikoperationsschaltung 24 erhält die Differenz (oder den Nachlauffehler) Ze als Ausgangswert vom Fehler zähler 30, d. h., die Differenz zwischen einem Halteausgang Zc nullter Ordnung und einem Positionsdetektorsignal Zf, und addiert den Differenzausgang zu dem Hauptwellenbefehls wert, so daß ein Halteausgang nullter Ordnung für das näch ste Intervall Δ t im voraus berechnet wird. Dadurch wird trotz der Haltesteuerung nullter Ordnung im Positionssteuerservo system eine vollständig geschlossene Schleife bezüglich der Position erhalten und der Spalt kann mit hoher Genauigkeit gesteuert werden. Der Halteausgang null ter Ordnung wird in Form von Paralleldaten im Fehlerzähler 30 in jedem sehr kurzen Intervall Δ t voreingestellt. Wenn der Halteausgang nullter Ordnung im Fehlerzähler 30 vorein gestellt ist, gibt letzterer ein Impulsausgangssignal, wodurch der Gleichstromservomotor 36 ein ausreichend ho hes Anlaufdrehmoment erteilt bekommt. Es versteht sich in diesem Zusammenhang von selbst, daß die Größe des Im pulssignals so gewählt wird, daß unter Berücksichtigung des Gleichstromservomotors 36, der Belastungseigenschaften und des vorbestimmten kurzen Intervalls Δ t kein Überschwin gen auftritt.

Die zugehörige Positionsnachlaufcharakteristik ist in der Fig. 4 dargestellt. Hinsichtlich des impulsförmigen Posi tionsbefehls c zeigt die Hauptwelle 42 die Nachlaufcharak teristik d, und am Punkt P zum Zeitpunkt t ₁ tritt nur ein sehr kleiner Fehler Δ Z ₂ gegenüber der angestrebten Posi tion Z ₁ auf. Die Nachlaufcharakteristik zeigt also eine recht hohe Genauigkeit.

Die Schaltung, die die Abtast-, Logikopera tions- und Haltefunktionen bei der oben beschriebenen Aus führungsform aufweist, kann durch eine ge schaltete Logik, einen Mikroprozessor oder dergleichen er setzt werden. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiell ist nur eine einzige Achse gesteuert, jedoch kann das technische Konzept der Erfindung auch dort angewendet werden, wo meh rere Achsen gesteuert werden sollen und eine Interpolation nötig ist.

Aus der vorstehenden Beschreibung der Steuerschaltung geht hervor, daß der Haltekreis nullter Ordnung und eine vollständig geschlossene Schleife mit dem Positionssteuerservo system kombiniert sind. Es ist deshalb im Servo betrieb die Ansprechgeschwindigkeit des Hauptwellenposi tionssystems verbessert. Außerdem kann der Arbeitsspalt mit hoher Genauigkeit gesteuert werden, wodurch eine Verbesserung in der Funkenerosionsbearbei tung auftritt.

Claims

1. Steuerschaltung für eine Funkenerosionsmaschine mit einem Impulsgenerator und einem Positionssteuerservo system, das die Größe des Arbeitsspaltes gemäß der am Spalt anliegenden Spannung steuert und das eine Ab tastschaltung, eine Logikoperationsschaltung und eine Haltefunktionsschaltung aufweist, sowie einen Fehler zähler, der die gemäß der Logikoperation verarbeite ten Positionsdaten und Ist-Wertdaten, welche die tat sächliche Elektrodenposition wiedergeben, empfängt und diese Daten miteinander vergleicht, um Differenz daten zu bilden, die zur Nachregelung der Arbeits spaltgröße verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die im Fehlerzähler (30) gebildeten Differenz daten (Ze) zur Logikoperationsschaltung (24) zurückgeführt werden, und
b) die Logikoperationsschaltung (24) die zurückge führten Differenzdaten (Ze) zu den momentan in der Logikoperationsschaltung (24) vorhandenen Positionsdaten addiert, um dem Fehlerzähler (30) korrigierte Positionsdaten zuzuführen.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Fehlerzähler (30) ein Digital/Analog-Wandler (32) nachgeschaltet ist, um der Elektrodenantriebsein richtung (38) ein Analogsignal zuzuführen.

3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenantriebseinrichtung einen Antriebsmotor (36) und ein Getriebe (40) für das Übersetzen der Motordrehung in eine Vertikalbewegung der Elektrode (12) aufweist.

4. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe des Ausgangssignals des Fehlerzählers (30) und eines Wertes des nachfolgenden Positionssteuerbefehls der Logikoperationsschaltung (24) zugeführt wird.

5. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Logikoperationsschaltung (24) und die Haltefunktions schaltung (22, 26) durch einen Mikroprozessor gebil det sind.