DE3310618A1 - Control device for target positioning in machine tools with a spindle - Google Patents

Control device for target positioning in machine tools with a spindle

Info

Publication number
DE3310618A1
DE3310618A1 DE19833310618 DE3310618A DE3310618A1 DE 3310618 A1 DE3310618 A1 DE 3310618A1 DE 19833310618 DE19833310618 DE 19833310618 DE 3310618 A DE3310618 A DE 3310618A DE 3310618 A1 DE3310618 A1 DE 3310618A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
spindle
counter
target
pulse
control device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE19833310618
Other languages
German (de)
Inventor
Rüdiger Ing.(grad.) 6840 Lampertheim Fuchs
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BBC Brown Boveri AG Germany
Original Assignee
BBC Brown Boveri AG Germany
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BBC Brown Boveri AG Germany filed Critical BBC Brown Boveri AG Germany
Priority to DE19833310618 priority Critical patent/DE3310618A1/en
Publication of DE3310618A1 publication Critical patent/DE3310618A1/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/19—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path
    • G05B19/21—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path using an incremental digital measuring device
    • G05B19/23—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path using an incremental digital measuring device for point-to-point control
    • G05B19/231—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path using an incremental digital measuring device for point-to-point control the positional error is used to control continuously the servomotor according to its magnitude
    • G05B19/232—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path using an incremental digital measuring device for point-to-point control the positional error is used to control continuously the servomotor according to its magnitude with speed feedback only
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/37—Measurements
    • G05B2219/37183—Marker or index or coded information as well as position pulses
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/42—Servomotor, servo controller kind till VSS
    • G05B2219/42104—Loop switch, speed loop then position loop, mode switch
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/50—Machine tool, machine tool null till machine tool work handling
    • G05B2219/50249—Tool, probe, pen changer

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Automatic Control Of Machine Tools (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)

Abstract

In this control device for target positioning in machine tools, a spindle (1), for a tool exchange, is to be brought into a number of predetermined target positions. To detect the position of the spindle (1), a pulse generator (5) is provided on the spindle centre line, which delivers generator pulses (P) and a reset pulse per rotation to a pulse counter (7). Connected downstream of the pulse counter (7) is a digital/analog converter (8) which serves as a positional control and which, corresponding to the current counter state, forms a speed set point (nsoll2) for the drive of the spindle (1). To position the spindle (1) in a first target position, the counter (7) is preset to the number of counting pulses corresponding to the difference (Z1) between the target position to be approached and the zero mark of the pulse generator (5). The counter (7) counts downwards to zero. At counter state 0, the spindle (1) stops. Subsequently, the next target position is entered as the difference between the instantaneous spindle position and the target position in the form of a previously fixed counting pulse number (Z2). The direction of rotation of the spindle (1) is given by downward/upward switching of the counter (7). Further positioning of the spindle (1) in additional target positions takes place in a stepped manner, a start being made in each case from the angular position of the spindle (1) previously taken up. <IMAGE>

Description

Regeleinrichtung zur Zielpositionierung bei Werkzeug-Control device for target positioning with tool

maschinen mit einer Spindel Die Erfindung bezieht sich auf eine Regeleinrichtung zur Zielpositionierung bei Werkzeugmaschinen mit einer Spindel gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.machines with a spindle The invention relates to a control device for target positioning in machine tools with a spindle according to the preamble of claim 1.

Eine derartige Regeleinrichtung ist aus der DE-OS 30 27 581- bekannt.Such a control device is known from DE-OS 30 27 581-.

Während der Bearbeitung eines Werkstückes auf der Werkzeugmaschine arbeitet der Spindelantrieb drehzahlgeregelt, wobei ein analoger Drehzahl-Sollwert von einer Prozeßsteuerung vorgegeben wird. Den Drehzahl-Istwert liefert eine mit dem Motor verbundene Drehzahlerfassungseinrichtung. Für einen automatischen Werkzeug- oder Werkstückwechsel muß die Spindel in einer vorgegebenen Zielposition angehalten werden. Dies erfolgt durch. Umschalten des Drehzahl-Sollwerteinganges auf den Ausgang eines Ortsreglers (Winkellagereglers). Zur inkrementalen Lageerfassung der Spindelposition ist die Spindel mit einem Impulsgeber ausgerüstet, der eine bestimmte Anzahl von Geberpulsen pro Drehung an eine Auswerteeinrichtung weitergibt.While machining a workpiece on the machine tool the spindle drive works with speed control, with an analog speed setpoint is specified by a process control. The actual speed value is provided by a speed detection device connected to the engine. For an automatic tool or workpiece change, the spindle must be stopped in a specified target position will. This is done through. Switching the speed setpoint input to the output a local controller (angular position controller). For incremental position detection of the spindle position the spindle is equipped with a pulse generator that has a certain number from Forwards encoder pulses per rotation to an evaluation device.

Als mechanische Lösungen zur Spindelpositionierung sind der Einsatz eines Index-Stiftes oder einer Herzkurven-gesteuerten Rolle zur Arretierung der Spindel allgemein bekannt.The use of mechanical solutions for spindle positioning an index pin or a cardiac curve-controlled roller to lock the Well known spindle.

Als elektrische Lösungen sind neben dem erwähnten Inkrementalsystem auch induktive Gebersysteme (Resolver) und berührungslose Wegaufnehmer, die den Luftspalt zu einer Exzenterscheibe messen (induktiv analoges System) allgemein bekannt.In addition to the aforementioned incremental system also inductive encoder systems (resolver) and non-contact position transducers that use the Measuring the air gap to an eccentric disk (inductive analog system) is generally known.

Erweiterte Forderungen an die Werkzeugmaschinen machen eine definierte Positionierung der Hauptspindel in mehreren Stellungen notwendig. Typische Anwendungsfälle sind die schrittweise Positionierung einer Drehmaschinen-Spindel, um in ein Werkstück auf einem Umfangskreis Löcher zu bohren oder die schrittweise Positionierung einer Werkzeugspindel, um mit einem Meßwerkzeug das bearbeitete Werkstück an mehreren definierten Stellen zu vermessen. Diese Forderungen sind mit den mechanischen Lösungen und den elektrischen Lösungen mit induktiver Meßwertaufnahme nur sehr schwer erfüllbar.Extended demands on the machine tools make a defined one Positioning of the main spindle in several positions is necessary. Typical use cases are the step-by-step positioning of a lathe spindle in order to move into a workpiece to drill holes on a circumferential circle or the step-by-step positioning of a Tool spindle in order to use one measuring tool to carry out the machined workpiece on several to measure defined locations. These demands are with the mechanical solutions and the electrical solutions with inductive recording of measured values are very difficult to achieve.

Der Erfindung liegt davon ausgehend die Aufgabe zugrunde, eine Regeleinrichtung zur Zielpositionierung bei Werkzeugmaschinen mit einer Spindel der eingangs genannten Art anzugeben, bei der eine schrittweise Winkel-Weiterpositionierung der Hauptspindel in mehrere Positioniereinstellungen möglich ist.On this basis, the invention is based on the object of a control device for target positioning in machine tools with a spindle of the type mentioned at the beginning Specify the type in which the main spindle is further angularly positioned in steps is possible in several positioning settings.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.This object is achieved by the features characterized in claim 1 solved.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Zielpositionierung in allen Pösitionierstellungen mit der gleichen, sehr hohen Genauigkeit erreicht wird, daß die Positionierzeit von einem Winkel zum anderen sehr kurz ist und daß die Befehlseingaben leicht zu bewerkstelligen sind.The advantages that can be achieved with the invention are, in particular, that the target positioning in all positioning positions with the same, very high accuracy is achieved that the positioning time from one angle to another is very short and that the commands can be entered easily.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Advantageous refinements of the invention are set out in the subclaims marked.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsform erläutert.The invention is illustrated below with reference to the drawings Embodiment explained.

Es zeigen: Fig. 1 eine Regeleinrichtung zur Zielpositionierung bei Werkzeugmaschinen mit einer Spindel, Fig. 2 die Abhängigkeit des Spindel-Drehzahl-Sollwertes von der Spindel-Winkellage, Fig. 3a,b,c die Drehungen der Spindel bis zum Stillstand in den Zielpositionen.The figures show: FIG. 1 a control device for target positioning Machine tools with a spindle, FIG. 2 shows the dependency of the spindle speed setpoint from the spindle angular position, Fig. 3a, b, c the rotations of the spindle to a standstill in the target positions.

In Fig. 1 ist eine Regeleinrichtung zur Zielpositionierung bei Werkzeugmaschinen mit einer Spindel dargestellt. Eine Spindel 1 wird über ein Getriebe 2 von einem Motor 3 (Gleichstrom- oder Drehstrommotor) angetrieben. Die Spindel 1 dient zum Halten und Treiben eines Werkzeuges, z.B. eines Bohrers oder Fräskopfes oder auch eines Werkstückes. Zur Ermittlung des Motordrehzahl-Istwertes nist ist eine Drehzahlerfassungseinrichtung 4 (Tachogenerator) mit dem Motor 3 verbunden.In Fig. 1 is a control device for target positioning in machine tools shown with a spindle. A spindle 1 is via a gear 2 of a Motor 3 (direct current or three-phase motor) is driven. The spindle 1 is used for Holding and driving a tool, e.g. a drill or milling head or else of a workpiece. A speed detection device is used to determine the actual engine speed value nist 4 (tachometer generator) connected to motor 3.

Zur Erfassung der Spindelposition (Winkellage) ist ein Impulsgeber 5 an der Spindelachse befestigt. Der Impulsgeber 5 weist z.B. N = 2500 Winkelinkremente auf und gibt somit 2500 Impulse pro Umdrehung der Spindelachse in Form zweier um 900 phasenversetzter Pulsketten PA und PB an eine Impulslogikschaltung 6 ab. Der Impulsgeber 5 ist zur Erzeugung von Null impulsen PN mit einer Nullmarke versehen. Pro 36oo-umdrehung der Spindelachse gibt der Impulsgeber 6 dabei einen Nullimpuls PN bei Durchlaufen der Nullmarke an die Impulslogikschaltung 6 ab.A pulse generator is used to record the spindle position (angular position) 5 attached to the spindle axis. The pulse generator 5 has e.g. N = 2500 angle increments on and thus gives 2500 pulses per revolution of the spindle axis in Form of two 900-phase-shifted pulse chains PA and PB to a pulse logic circuit 6 from. The pulse generator 5 is to generate zero pulses PN with a zero mark Mistake. The pulse generator 6 gives one for every 36oo revolution of the spindle axis Zero pulse PN when passing the zero mark to the pulse logic circuit 6.

Die Impulslogikschaltung 6 leitet Geberimpulse P (mit beispielsweise vierfach höherer Frequenz) aus den Pulsketten ab und führt diese dem Takteingang CL eines Impulszählers 7 zur Ermittlung der Spindelposition zu.The pulse logic circuit 6 conducts encoder pulses P (with, for example four times higher frequency) from the pulse chains and leads them to the clock input CL of a pulse counter 7 to determine the spindle position.

An den Ausgang des Impulszählers 7 ist ein als Ortsregler dienender Digital/Analog-Wandler 8 angeschlossen, der ausgangsseitig einen Drehzahl-Sollwert n50112 in Abhängigkeit der eingangsseitig zugeleiteten Spindelposition an den ersten schaltbaren Pol eines Umschalters 9 abgibt. Dem zweiten schaltbaren Pol des Umschalters 9 liegt ein Drehzahl-Sollwert n50111 einer Prozeßsteuerung 18 an. Der Umschalter 9 schaltet einen dieser zwei Werte mit positivem Vorzeichen als Drehzahl-Sollwert n5011 an eine Vergleichsstelle durch.At the output of the pulse counter 7 is a serving as a local controller Digital / analog converter 8 connected, the output side a speed setpoint n50112 depending on the spindle position supplied on the input side to the first switchable pole of a switch 9 emits. The second switchable pole of the switch 9, a speed setpoint n50111 of a process controller 18 is available. The switch 9 switches one of these two values with a positive sign as the speed setpoint n5011 to a reference junction.

Die Impulslogikschaltung 6 ermittelt die Drehrichtung der Spindel 1 anhand der phasenversetzten Pulsketten PA, PB und führt einer Zählrichtungslogik 10 entsprechende Ist-Drehrichtungssignale CW/CCWist (CW = im Uhrzeigersinn, CCW = gegen den Uhrzeigersinn) zu. Die Zählrichtungslogik 10 gibt ausgangsseitig Signale UP/DOWN zur Ansteuerung der Zählrichtung des Zählers 7 ab (UP = Aufwärtszählen, DOWN = Abwärtszählen). Diese UP/DOWN-Signale werden ferner einem Umpoler 10a zugeleitet, der eine positive bzw. negative Referenzspannung URef an den Wandler 8 abgibt.The pulse logic circuit 6 determines the direction of rotation of the spindle 1 based on the phase-shifted pulse chains PA, PB and carries out a counting direction logic 10 corresponding actual direction of rotation signals CW / CCWist (CW = clockwise, CCW = counterclockwise). The counting direction logic 10 emits signals on the output side UP / DOWN to control the counting direction of counter 7 down (UP = up counting, DOWN = down counting). These UP / DOWN signals are also fed to a pole reverser 10a, which outputs a positive or negative reference voltage URef to the converter 8.

Die Zählrichtungslogik 10 empfängt als weitere Eingangs- größe ein Signal CO bei Auftreten des Zählerstandes tOtt Das Signal Cg wird ferner einem UND/Gatter 11 eingangsseitig zugeführt. Als weitere Eingangsgrößen liegen dem UND-Gatter 11 das dem Zählerstand entsprechende Ausgangssignal des Impulszählers 7 sowie gegebenenfalls ein Positionierbefehl POS an. Der Positionierbefehl POS tritt dann auf, wenn die Spindel 1 in einer Zielpositionierung stillgesetzt werden soll.The counting direction logic 10 receives as further input size a signal CO when the counter reading tOtt occurs. The signal Cg is also a AND / gate 11 supplied on the input side. The AND gate is used as further input variables 11 the output signal of the pulse counter 7 corresponding to the counter reading and, if applicable a positioning command POS. The positioning command POS occurs when the Spindle 1 is to be stopped in a target positioning.

Der Zielpositionierbefehl POS steuert desweiteren den Umschalter 9 derart an, daß der Umschalter 9 bei Vorliegen des Positionierbefehls den Drehzahl-Sollwert soll2 und bei Fehlen des Positionierbefehls den Drehzahl-Sollwert soll1 durchschaltet.The target positioning command POS also controls switch 9 in such a way that the changeover switch 9 sets the speed setpoint when the positioning command is present soll2 and, in the absence of the positioning command, the speed setpoint soll1 is switched through.

Das UND-Gatter 11 gibt ausgangsseitig ein Meldesignal INPOS ab, wenn die Spindel 1 in der gewünschten Zielposition stillsteht. Dieses Meldesignal INPOS wird ferner einem UND-Gatter 12 zugeleitet. Als weitere Eingangsgröße liegt dem UND-Gatter 12 ein Differenzwinkel-Eingangssignal DIF an. Ausgangsseitig ist das UND-Gatter 12 mit einem AUswahlglied 13 verbunden.The AND gate 11 emits a message signal INPOS on the output side, if the spindle 1 stands still in the desired target position. This message signal INPOS is also fed to an AND gate 12. Another input variable is the AND gate 12 provides a differential angle input signal DIF. This is the output side AND gate 12 connected to an AUselector 13.

Dem Auswahlglied 13 liegen eingangsseitig Auswahlsignale POS1 oder POS2 zur Positionierung der Spindel in zwei verschiedene Zielpositionen an. Sollen mehr als zwei verschiedene Spindelpositionen vorgesehen werden, sind entsprechend weitere Eingangskanäle für das Auswahlglied 13 vorgesehen. Die Zielposition POS 1 ist definiert durch eine Anzahl Z1 von Zählimpulsen zwischen der Zielposition und. der Nullmarke (= Zielentfernung), während der Zielposition POS2 eine Anzahl Z2 von Zählimulsen entspricht. Zur Vorgabe der Anzahl Z1 bzw. Z2 in das Auswahlglied 13 sind Programmierschalter 14 bzw. 15 vorgesehen. Werden mehr als zwei Spindelpositionen gewünscht, sind entsprechend weitere Programmierschalter vorgesehen.The selection element 13 has selection signals POS1 or on the input side POS2 for positioning the spindle in two different target positions. Should more than two different spindle positions are provided accordingly further input channels for the selection element 13 are provided. The target position POS 1 is defined by a number Z1 of counting pulses between the target position and. the zero mark (= target distance), during the target position POS2 a number Z2 of counting pulses corresponds. For specifying the number Z1 or Z2 in the selection element 13 programming switches 14 and 15 are provided. Will be more than two spindle positions further programming switches are required accordingly intended.

Ausgangsseitig gibt das Auswahlglied 13 die Zielinformation an die Preset-Eingänge des Zählers 7 ab. Desweiteren besteht-eine Verbindung zwischen dem Preset-Enable-Eingang Pe des Zählers 7 und dem Auswahlglied 13.On the output side, the selection element 13 outputs the target information to the Preset inputs of counter 7. There is also a connection between the Preset enable input Pe of counter 7 and selection element 13.

iur Einstellung der Drehrichtung des Motors 3 ist eine Drehrichtungsvorgabe 16 vorgesehen. Diese empfängt eingangsseitig über einen Umschalter 17 oder direkt von einer Prozeßsteueranlage 18 Drehrichtungssignale CW bzw.To set the direction of rotation of the motor 3, a direction of rotation is specified 16 provided. This receives on the input side via a switch 17 or directly from a process control system 18 direction of rotation signals CW or

CCW. Ausgangsseitig gibt die Drehrichtungsvorgabe 16 entsprechende Soll-Drehrichtungssignale CW/CCWsOll an die Zählrichtungslogik 10 ab.CCW. On the output side, the preset direction of rotation 16 gives corresponding Set direction of rotation signals CW / CCWsOll to the counting direction logic 10.

Der vom Umschalter 9 durchgeschaltete Drehzahl-Sollwert nsoll wird einer Vergleichsstelle 19 mit positivem Vorzeichen zugeleitet. Der Vergleichsstelle 19 liegt mit negativem Vorzeichen der mit Hilfe der Drehzahlerfassungseinrichtung 4 ermittelte Motordrehzahl-Istwert nist an. Die Vergleichstelle 19 bildet die Regelabweichung nsoll - nist und führt diese einer Regel- und Steuereinrichtung mit Drehzahlregler 20 zu. Gegebenenfalls sind Drehzahlregler und Vergleichsstelle 19 auch zusammengefaßt. Die Regel- und Steuereinrichtung 20 beeinflußt ausgangsseitig einen zur Speisung des Motors 3 dienenden Stromrichter 21. Der Stromrichter 21 liegt eingangsseitig an einem Netz 22 und gibt ausgangsseitig eine veränderbare Spannung an den Motor 3 ab.The speed setpoint value nsoll switched through by the switch 9 becomes fed to a comparison junction 19 with a positive sign. The comparison junction 19 has a negative sign with the aid of the speed detection device 4 determined actual motor speed value nact. The comparison point 19 forms the control deviation nsoll - nist and runs this in a regulating and control device with a speed controller 20 to. If necessary, the speed controller and reference junction 19 are also combined. On the output side, the regulating and control device 20 influences a supply of the motor 3 serving converter 21. The converter 21 is on the input side on a network 22 and outputs a variable voltage to the motor 3 from.

Nachfolgend wird die Funktionsweise der Regeleinrichtung beschrieben.The functioning of the control device is described below.

Während der Bearbeitung eines Werkstückes wird der von der Prozeßsteuerung vorgegebene Drehzahl-Sollwert nsolll über den Umschalter 9 an die Vergleichstelle 19 abgegeben. Für einen Werkzeugwechsel muß die Spindel 1 der Werkzeugmaschine in eine der vorgegebenen Zielpositionen gebracht werden, was durch den als Ortsregler (Winkellageregler) dienenden Digital/Analog-Wandler 8 in Verbindung mit den weiteren Bauteilen erfolgt. Es wird dabei vorausgesetzt, daß der vorgegebene Drehzahl-Sollwert soll1 so-gewählt ist, daß eine Stillsetzung der Spindel in einer bestimmten Zielposition während einer einzigen Spindelumdrehung erfolgen kann, d.h. es muß sichergestellt sein, daß die Anfangsdrehzahl genügend klein ist, damit das Anfahren an die Zielposition ohne Überschwingen gelingen kann, wobei die Polarität der Anfangsdrehzahl die Richtung der Zielannäherung bestimmt.While a workpiece is being machined, the process control predetermined speed setpoint nsolll via switch 9 to the comparison point 19 submitted. For a tool change, spindle 1 must be the Machine tool be brought into one of the specified target positions, which is done by the position controller (Angular position controller) serving digital / analog converter 8 in connection with the other Components takes place. It is assumed that the specified speed setpoint soll1 is selected so that the spindle is stopped in a specific target position can take place during a single spindle revolution, i.e. it must be ensured be that the initial speed is sufficiently low that the approach to the target position can succeed without overshoot, the polarity of the initial speed being the direction the target approach determined.

Zur Positionierung der Spindel 1 in eine erste Zielposition wird der Positionierbefehl POS sowie eines der Anwahlsignale z.B. POS1, eingegeben. Folglich unterbricht der Umschalter 9 den von der Prozeßsteueranlage 18 kommenden Drehzahl-Sollwert ns,lll und schaltet den Drehzahl-Sollwert n,,112 des Digital/Analog-Wandlers 8 durch. Das Auswahlglied 13 übernimmt über den Programmierschalter 14 die Anzahl Z1 der Zählimt,ulse zwischen der Zielposition und der Nullmarke (= Zielentfernung) als Absolutziel. Die Anzahl Z1 wird über den Preset-Eingang Pr genau dann in den Impulszähler 7 eingegeben, wenn der Nullimpuls PN des Impulsgebers 5 erscheint.To position the spindle 1 in a first target position, the Positioning command POS and one of the selection signals e.g. POS1 entered. Consequently the changeover switch 9 interrupts the speed setpoint coming from the process control system 18 ns, lll and switches the speed setpoint n ,, 112 of the digital / analog converter 8 through. The selection element 13 takes over the number Z1 of the programming switch 14 Counts, ulse between the target position and the zero mark (= target distance) as Absolute goal. The number Z1 is then entered into the pulse counter via the preset input Pr 7 entered when the zero pulse PN of pulse generator 5 appears.

Der Zähler 7 zählt im Takt der eingehenden ZEhlerimpulse P von der eingegebenen Zahl Z1 bis zum Wert O ab. Der aktuelle Zählerstand wird jeweils dem Digital/Analog-Wandler 8 zugeleitet. Da der als Ortsregler dienende Digital/Analog-Wandler 8 proportional arbeitet, besteht ein fester Zusammenhang zwischen der jeweiligen Zielentfernung (= aktueller Zählerstand) und dem Drehzahl-Sollwert hsoll2 (= RegleraUsgangsspannung). Die Ausgangsspannung des Wandlers 8 ist in der Zielposition 0, so daR die Spindel 1 stehen bleibt.The counter 7 counts in time with the incoming counter pulses P from the entered number Z1 down to the value O. The current count is always the Digital / analog converter 8 supplied. Since the digital / analog converter serving as a local controller 8 works proportionally, there is a fixed relationship between the respective Target distance (= current counter status) and the speed setpoint hsoll2 (= controller output voltage). The output voltage of the converter 8 is in the target position 0, so that the spindle 1 stops.

Bei Erreichen des Zählerstandes 0 wird der Zählrichtungslogik 10 ein cO-Signal zugeleitet. Die Zählrichtungslogik steuert darauf hin den Zähler von Abwärtsauf Aufwärtsschalten um. Bei einem geringfügigen berschwingen der Spindel 1 um einige Winkelinkremente summiert der Zähler 7 die Anzahl der Inkremente der tYberschwingung. Anschließend dreht die Spindel 1 in Gegenrichtung in die Zielposition zurück, bis der Zählerstand 0 erreicht ist.When the counter reading 0 is reached, the counting direction logic 10 turns on cO signal supplied. The counting direction logic then controls the counter from downwards Shift up to. With a slight overshoot of the spindle 1 by a few The counter 7 adds up the number of increments of the tY harmonic in angular increments. The spindle 1 then rotates back in the opposite direction to the target position until the counter reading 0 has been reached.

Bei Erreichen des Zählerstandes 0 wird desweiteren ein Cg-Signal an das UND-Gatter 11 abgegeben, worauf ein Meldesignal INPOS die Positionierung der Spindel 1 in der gewünschten Spindellage anzeigt. Das Meldesignal INPOS liegt ferner am Eingang des UND-Gatters 12 an.When the counter value 0 is reached, a Cg signal is also activated the AND gate 11 output, whereupon a message signal INPOS the positioning of the Shows spindle 1 in the required spindle position. The INPOS message signal is also present at the input of the AND gate 12.

Wird nun der Befehl DIF (Differenzwinkel) eingegeben, so wird über ein Preset-Signal der Differenzwinkel (Differenzziel) zur nächsten Zielposition in Form des Wertes Z2 über den Programmierschalter 15 oder weitere in den Zähler 7 eingeschrieben.If the command DIF (differential angle) is now entered, then over a preset signal of the difference angle (difference target) to the next target position in the form of the value Z2 via the programming switch 15 or others in the counter 7 registered.

Die Wunsch-Drehrichtung CW oder CCW wird durch die Beeinflussung des Signals UP oder DOWN durch eine feste interne Vorgabe (Umschalter 17) oder durch die Polarität eines noch außen (Prozeßsteueranlage 18) anstehenden beliebigen Drehzahlsollwertes bestimmt und über die Drehrichtungsvorgabe 16 und die nachgeschaltete Zählrichtungslogik 10 festgelegt.The desired direction of rotation CW or CCW is determined by influencing the Signals UP or DOWN by a fixed internal specification (switch 17) or by the polarity of any external speed setpoint (process control system 18) pending determined and via the direction of rotation specification 16 and the downstream counting direction logic 10 set.

Der Zähler 7 arbeitet nun den Zählerstand Z2 entsprechend den eingehenden Geberimoulse P (Clockimpulse) ab, bis erneut der Zählerstand 0 erreicht ist und damit wiederum das Signal INPOS gebildet wird. Je nach Anzahl der gewünschten Spindelpositions-Stellungen schließen sich nun weitere schrittweise Winkel-Weiterpositionie- rungen an.The counter 7 now works the counter reading Z2 according to the incoming Encoder pulse P (clock pulses) until the counter value 0 is reached again and so that the INPOS signal is generated in turn. Depending on the number of required spindle position positions further step-by-step angular further positioning- struggles at.

Allgemein gibt das Auswahlglied 13 die Zielinformation als "Absolutziel" an den Zähler 7 weiter, wenn ein Anwahlsignal POS1, POS2... vorliegt. Die Zielinformation wird als "Differenzziel" vorgegeben, wenn ein Befehl DIF ansteht.In general, the selection member 13 gives the target information as "absolute target" to counter 7 when a selection signal POS1, POS2 ... is present. The target information is specified as the "difference target" when a DIF command is pending.

In Fig. 2 ist hierzu die Abhängigkeit des vom Wandler 8 abgegebenen Drehzahl-Sollwertes n50ll2 von der Winkeldifferenz x zwischen Ist- und Soll-Winkellage der Spindel dargestellt. Bei einer Drehung der Spindel im Uhrzeigersinn (CW) und Abwärtszählen des Impulszählers 7 verringert sich der positive Sollwert n50ll2 mit abnehmender Winkeldifferenz x, d.h. bei Zielannäherung (siehe Pfeil A). Bei einer Winkeldifferenz x = O wird auch der Drehzahl-Sollwert n50112 zu null. Bei einem ftberschwingen über die Zielposition hinaus wird der Zähler 7 wie erwähnt auf Aufwärtszählen geschaltet und summiert die Anzahl der Inkremente der ftberschwingung (siehe Pfeil B). Gleichzeitig wird der vorher positive Drehzahl-Sollwert ns,112 negativ. Folglich wird anschließend die Spindel entgegen dem Uhrzeigersinn (CCW) angetrieben und der Zähler wird auf Abwärtszählen geschaltet (siehe Pfeil C). Bei einem erneuten tiberschwingen über die Zielposition hinaus wird der Zähler zur Addition der Anzahl der Inkremente der tiberschwingung wieder auf Aufwärtszählen geschaltet (siehe Pfeil D). Gleichzeitig wird der Drehzahl-Sollwert soll2 wieder positiv, was anschlieRend einen erneuten Drehrichtungswechsel der Spindel zur Folge hat. Die Spindel dreht danach wieder in Uhrzeigerrichtung und der Zahler wird auf Abwärtszählen geschaltet, um eine Winkeldifferenz x von null zu erreichen.In FIG. 2, the dependency of the output from the converter 8 is shown Speed setpoint n50ll2 from the angular difference x between the actual and setpoint angular position the spindle shown. When the spindle is turned clockwise (CW) and When the pulse counter 7 is counted down, the positive setpoint n50ll2 also decreases decreasing angular difference x, i.e. when approaching the target (see arrow A). At a Angular difference x = O, the speed setpoint n50112 also becomes zero. At a If the counter 7 overshoots the target position, it will count upwards as mentioned switched and totaled the number of increments of the overtone oscillation (see arrow B). At the same time, the previously positive speed setpoint ns, 112 becomes negative. Consequently the spindle is then driven counterclockwise (CCW) and the The counter is switched to counting down (see arrow C). If you overshoot again beyond the target position, the counter is used to add the number of increments the overshoot is switched to counting up again (see arrow D). Simultaneously the speed setpoint Soll2 becomes positive again, which is followed by a new one Changes the direction of rotation of the spindle. The spindle then turns again clockwise and the counter is switched to counting down to one angle difference x to reach from zero.

In den Fig. 3a,b,c sind die Drehungen der. Spindel 1 bis zum Stillstand in den Zielpositionen in mehreren Varianten dargestellt. Dabei soll die Spindel 1 in einer ersten Zielposition bei 90o und in einer zweiten Zielposition bei 00 positioniert werden.In Figs. 3a, b, c are the rotations of the. Spindle 1 to to the Standstill in the target positions shown in several variants. The Spindle 1 in a first target position at 90o and in a second target position be positioned at 00.

Gemäß Fig. 3a durchläuft die Spindel 1 die bei 00 angeordnete Nullmarke im Uhrzeigersinn (CW) und bleibt bei der Zielposition 900 stehen. AnschlieRend dreht sich die Spindel 1 entgegen dem Uhrzeigersinn (CCW) und bleibt bei der Zielposition 00 stehen. Der gesamte Drehwinkel der Spindel beträgt 2 x 900 = 1800.According to FIG. 3 a, the spindle 1 runs through the zero mark located at 00 clockwise (CW) and stops at target position 900. Then turns spindle 1 turns counterclockwise (CCW) and remains at the target position 00 stand. The total angle of rotation of the spindle is 2 x 900 = 1800.

Gemäß Fig. 3b durchläuft die Spindel 1 die 0°-Marke wiederum im Uhrzeigersinn und bleibt bei der ersten Zielposition 900 stehen. Anschließend dreht sich die Spindel im Uhrzeigersinn um 2700 weiter und bleibt bei der zweiten Zielposition 00 stehen. Der gesamte Drehwinkel der Spindel beträgt 900 | 2700 = 3600. Die Variante gemäß Fig. 3b eignet sich insbesondere, wenn eine Drehung der Spindel 1 im Uhrzeigersinn vorgeschrieben und eine Drehrichtung entgegen dem Uhrzeigersinn zu vermeiden ist.According to FIG. 3b, the spindle 1 passes the 0 ° mark again in a clockwise direction and stops at the first target position 900. The spindle then turns continues clockwise by 2700 and stops at the second target position 00. The total angle of rotation of the spindle is 900 | 2700 = 3600. The variant according to Fig. 3b is particularly suitable when a clockwise rotation of the spindle 1 prescribed and an anti-clockwise direction of rotation is to be avoided.

Aus den Fig. 3a,b ist der Vorteil der Regeleinrichtung zur Zielpositionierung deutlich ersichtlich: Die Einstellung einer neuen Winkellage erfolgt nicht immer wieder von der eigentlichen Spindel-Nullage (Nullmarke) aus, sondern zeitsparend von der vorher eingenommenen Winkellage. Es können damit mehrere Umdrehungen Weg und somit Zeit eingespart werden, wie insbesondere ein Vergleich mit der Variante gemäß Fig. 3c zeigt.The advantage of the control device for target positioning is shown in FIGS. 3a, b clearly visible: A new angular position is not always set again from the actual spindle zero position (zero mark), but time-saving from the previously assumed angular position. It can move several turns and thus time can be saved, especially a comparison with the variant according to Fig. 3c shows.

GemäR Fig. 3c dreht sich die Spindel 1 nach Durchlaufen der Nullmarke um 4500 im Uhrzeigersinn, um in die erste Zielposition 900 zu gelangen. AnschlieRend dreht sich die Spindel um weitere 6300 zur Positionierung in die zweite Zielposition bei 00. Der gesamte Drehwinkel beträgt 10800. Bei dieser Variante erfolgt die Einstellung der neuen Winkellage immer wieder von der Spindel-Nullmarke, was in nachteiliger Weise sehr zeitraubend ist und durch die erfindungsgemäße Regeleinrichtung vermieden wird.According to Fig. 3c, the spindle 1 rotates after passing through the zero mark clockwise at 4500 to get to the first target position 900. Then the spindle rotates by a further 6300 for positioning in the second Target position at 00. The total angle of rotation is 10800. This variant takes place the setting of the new angular position again and again from the spindle zero mark, what is disadvantageously very time consuming and by the control device according to the invention is avoided.

Claims (4)

A n s p r ü c h e Regeleinrichtung zur Zielpositionierung bei Werkzeugmaschinen mit einer durch einen Motor angetriebenen Spindel, wobei eine Drehzahlerfassungseinrichtung zur Ermittlung desMotordrehzahl-Istwertes, eine Vergleichstelle für einen Drehzahl-Istwert-Sollwert-Vergleich, eine Regel- und Steuereinrichtung mit Drehzahlregler sowie ein Stellglied zur Motorsteuerung vorgesehen sind und zur Spindelpositionierung in eine vorgebbare Zielposition ein Impulsgeber, ein Impulszähler und ein Ortsregler dienen, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulszähler (7) auf die der Differenz zwischen der anzufahrenden Zielposition und der momentanen Ausg-angsposition der Spindel (1) entsprechende Anzahl der Zählimpulse des Impulsgebers () voreinstellbar ist. A n p r ü c h e control device for target positioning in machine tools with a spindle driven by a motor, wherein a speed detection device for determining the actual engine speed value, a comparison point for a speed-actual value-setpoint comparison, a regulating and control device with a speed controller and an actuator for controlling the motor are provided and for spindle positioning in a predefinable target position Pulse generator, a pulse counter and a local regulator are used, characterized in that that the pulse counter (7) points to the difference between the target position to be approached and the number of counting pulses corresponding to the current starting position of the spindle (1) of the pulse generator () can be preset. 2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gewünschte Drehrichtung der Spindel (1) durch Umschalten des Impulszählers (7) auf Ab-bzw. Aufwärtszählen über eine Drehrichtungsvorgabe (16) mit nachgeschalteter Zählrichtungslogik (10)einstellbar ist. 2. Control device according to claim 1, characterized in that the desired direction of rotation of the spindle (1) by switching the pulse counter (7) on down or. Up counting via a direction of rotation specification (16) with a downstream Counting direction logic (10) is adjustable. 3. Regeleinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Zählimpulse des Impulsgebers (5) zwischen der anzufahrenden Zielposition und der momentanen Ausgangsposition der Spindel über Programmierschalter (14,15) in ein Auswahlglied (13) eingebbar ist. 3. Control device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the number of counting pulses of the pulse generator (5) between the target position to be approached and the current starting position of the spindle Programming switch (14,15) can be entered into a selection element (13). 4. Regeleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Auswahlglied (13) mit Anwahlsignalen (POS1, POS2, DIF) zur Auswahl verschiedener Zielpositionen und zur Absolut/Differenzbewertung der Zielpositionen beaufschlagbar ist. 4. Control device according to claim 3, characterized marked, that the selection element (13) with selection signals (POS1, POS2, DIF) to select different Target positions and for the absolute / differential evaluation of the target positions can be applied is.
DE19833310618 1983-03-24 1983-03-24 Control device for target positioning in machine tools with a spindle Ceased DE3310618A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19833310618 DE3310618A1 (en) 1983-03-24 1983-03-24 Control device for target positioning in machine tools with a spindle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19833310618 DE3310618A1 (en) 1983-03-24 1983-03-24 Control device for target positioning in machine tools with a spindle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE3310618A1 true DE3310618A1 (en) 1984-09-27

Family

ID=6194448

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19833310618 Ceased DE3310618A1 (en) 1983-03-24 1983-03-24 Control device for target positioning in machine tools with a spindle

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE3310618A1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2917291A1 (en) * 1978-04-28 1979-10-31 Fujitsu Fanuc Ltd SPINDLE CONTROL SYSTEM
DE3027581A1 (en) * 1980-07-21 1982-02-25 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Position control of speed regulated NC machine tool - has position and velocity loops to provide high speed positioning

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2917291A1 (en) * 1978-04-28 1979-10-31 Fujitsu Fanuc Ltd SPINDLE CONTROL SYSTEM
DE3027581A1 (en) * 1980-07-21 1982-02-25 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Position control of speed regulated NC machine tool - has position and velocity loops to provide high speed positioning

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1615332B1 (en) Method for operating an electronically commutated motor
DE2818526C2 (en) Control device for driving a work spindle of a machine tool and for stopping the work spindle in a predetermined angular position
DE60303981T2 (en) Vehicle steering control system
EP0046180B1 (en) Positioning control system with a digital incremental measuring device
DE10337282B4 (en) Measuring device unit with a magnetic pointer position detector
DE10105693C2 (en) High-resolution incremental position sensor with pulse switching strategy
DE2838671C2 (en) Control device for driving a work spindle and for stopping the work spindle in a predetermined angular position
DE2754732A1 (en) AUTOMATIC MEASURING PROCEDURE FOR A NUMERICALLY CONTROLLED MACHINE TOOL AND DEVICE FOR PERFORMING THIS PROCESS
DE3815534C2 (en)
DE2754945A1 (en) DIGITAL FUNCTION TOTAL FOR ABSOLUTE ANGLE POSITIONS
DE60310821T2 (en) Motor vehicle steering control system
DE2713869A1 (en) POSITIONING SYSTEM IN A NUMERICALLY CONTROLLED DEVICE
DE10041027A1 (en) Digital motor speed control for industrial drives has programmed control function is adaptable
EP0833130B1 (en) Position measuring system and method
DE3417016C1 (en) Method for determining the position and speed of objects
EP0340480B1 (en) Method to determine the speed of a machine
DE3310618A1 (en) Control device for target positioning in machine tools with a spindle
DE102004019284A1 (en) Device for operating a synchronous motor
DE3310619C2 (en) Control device on machine tools for target positioning of a work spindle driven by a motor
DE2834740A1 (en) Drive for record player - has motor rotating with tachogenerator carrying microcomputer, which scans stored sine-cosine function
EP0407654B1 (en) Indicator device and method of determining the absolute position of a pointer in the same
EP0281798A2 (en) Position control for the rapid positioning with a D.C. servo-motor
DE2912362A1 (en) Vehicle speed or revolution rate indicating instrument - has indicator needle position motor and needle position slip contacts
DE3025105C2 (en)
DE19602371A1 (en) Rotation monitoring device for stepper-motor positioning of tools and workpieces

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8131 Rejection