DE3500915A1

DE3500915A1 - Numerisches steuersystem fuer werkzeugmaschinen von n achsen

Info

Publication number: DE3500915A1
Application number: DE19853500915
Authority: DE
Inventors: Vicente Mondragon Guipúzcoa Zugasti Arbizu
Original assignee: Aurki SCL
Current assignee: Aurki SCL
Priority date: 1984-03-29
Filing date: 1985-01-12
Publication date: 1985-10-10

Description

NUMERISCHES STEURSYSTEM FÜR WERZEUGMASCHINE
VON n ACHSEN" Bei den bisher bekannter numerischen teuersystemen arbeitete man mit einem einzigen Prozessor, was dazu führte, daß dessen Leistung im Hinblick auf die zu bewerkstelligende Arbeit übermäßig wäre und das Erzeugnis somit verteuert wird.
Beim System nach der vorliegenden Erfindung sind drei Prozessoren verfügbar, von denen einer der sog. Zentralprozessor ist und die drei anderen ihm von mehreren Funktionen entlasten, wodurch erreicht wird, daß die Größe jedes Prozessors minimal, sein Einsatz optimal und seine Kosten hering seien.
Von diesem Grundgedanke aus entwickelt die Erfindung ein numerisches Steuersystem für Werkzeugmaschine von n Achsen, dadurch gekennzeichnet, daß es aus den nachstehend näher beschriebenen Einzelteilen besteht, namlich: a) einem ersten Prozessor Init mitteln zur Verhandlung der von eine äußerlichen LSteuer- und Programmiertastenfeld empfangenen Information, sowie mit mitteln zur formellen Anpassung auf einem Sichtschirm und zwar al die Wünsche des Betreibers der von b) einem Zentralprozessor empfangenen Information, mit mitteln zum Empfang und zur Verarbeitung der durch den ersten Prozessor verhandelten Information, sowie mit Speichermitteln für das betreffende Programm und mit mitteln zum Befehl des allgemeinen Verlaufs von den n Achsen der Werkzeugmaschine c) einen dritten Prozessor bestehend aus: c1) Mitteln zum Befehl des Punttverlaufs von den n Achsen der tXerkzeugmaschine, c2) Mitteln zur Kontrolle und Einstellung des Istverlaufs von de n Achsen der Werkzeugmaschine auf den befehlten Punktverlauf, C3) Mitteln zur Übertragung seiner verarbeiteten Information auf den Zentralprozessor.
Es wird auch dadurch gekennzeichnet, daß die mittel zum Befehlen, Kontrollieren und Einstellen des Punktverlaufs von den n Achsen der Werkzeugmaschine über einige Ausgangssignale verfügen, die von den Reglern der Motoren, welche die Bewegung von den Achsen der Werkzeugmaschine bewirken, empfangen werden; lEttel zur Aussendung eines Signals im Verhältnis zur obengennanten Bewegung, das von Zählmitteln, welche ihre Information an den dri.tten Prozessor weitergeben, empfangen und ausgewertet wird.
Es wird ebenfalls dadurch gekennzeichnet, daß es jede Achse der Werkzeugmaschine aus: a) einem Signal entsprechend ihrer bewegung besteht, das an b) einen Impulsgenerator weitergegeben wird, welcher es in seinem Digitalteil verarbeitet und zu c) einem Zählkreis überträgt.
Darüber hinaus besteht es aus einem r.e~ mtkreis, der die der Bewegung jeder Achse entsprechenden Signale empfängt, wobei er sie in ihrem Analogteil verarbeitet und das verarbeitete Signal zu einem Signaldiskriminator je nach Achsenherkunft überträgt; die Information der Zählreisen und des S rnaldiskriminator wird danach an den dritten Prozessor weitergegeben.
Es besteht im allgemeinen aus einem Zählsystem, das je Spindel entsprechend seiner Verschiebung mindestens zwei um einen ot Winkel zueinander verschobenen sinusförmigen Signale empfängt sowie aus: a) einem Prozessor, b) je Spindel aus b1) einem Impulsgenerator, welcher die sinusförmige Signale empfängt und Mittel zum Rechtckmachen jedes empfangenen sinusförmigen Signals und zur Erzeugung eines Impuls je eine Zustandsänderung bei jeder beliebigen Xechteckwelle aufweist, wobei die vorerwähnten Impulse an b2) einen Zählkreis weitergegeben werden, welcher seine Information zum Prozessor überträgt; o) einem Multiplexkreis, welcher die sinusförmigen Signale von sämtlichen Spindeln empfängt und sie an d) einen Phasenschieber weiteribt, der Mittel v zur Kombination der Signale von jeder einzelnen Spindel miteinander und zur Erzeugung von um¢/n zueinader phasenverschobenen $sinusförmigen Signale, wobei diese pbasenverschobenen Signale zu e) einem Rechteckmacher übertragen werden, der über Mittel zum Rechtckmachen der phasenverschobenen Wellen und zur Weitergabe seiner Information an den Prozessor verfügt.
Weiterhin wird es dadurch gekennzeichnet, daß es einen zwischen dem Prozessor und dem Multiplexkreis anaeordneten Wähler auf weist, bestehend aus mitteln zum befehlen den Multiplexkreis.
daß er an den Phasenschieber die information einer bestimmte Spindel weitergibt. b - 4 In diesem Einzelfall e handelt sich debei um Mikroprozessoren.
Die aus dem Zentralprozessor u2c (4) herkommende Information muß lesbar sowie in der vom Anwender verlangten Weise, Anordnung und Größe erscheinen, wodurch der erste Prozessor u1c (3) über Mittel zur Verarbeitung solcher Information aus dem Zentralprozessor u2c (4) und zur zweckmäßigen Anpassung für ihre Sichtbarmachung auf dem Schirm (1).
über das Tastenfeld (2) befiehlt und ruft der Betreiber Information der l-laschine ab, indem der erste Prozessor ulc (3) über Mittel zur Verarbeitung dieser Befehle und Abrufungen sowie zur weitergabe an den Zentralprozessor u2c (4) verfügt.
Normalerweise haben die @ Verkzeugmaschinen, die diese numerischen Steuersysteme anwenden, vier Achsen (X, Y, Z, W) mit ihren zugeordneten Bewegungsantriebsspindeln (9).
Der Zentralprozessor u2c (4) verfügt über Mittel zum Berechnen und Befehlen des allgemeinen Verlaufs, den die Spindeln (9 gemäß dem vorab festbestimmten Programm und den vom Anwender über das Tastenfeld (2) erteilten Anweisungen verfolgen mussen Die Information über den allgemeinen Verlauf wird vom Zentralprozessor u2c (4) zum dritten Prozessor u c (5) übertragen, 3 der über Mittel zur Verwandlung der empfangenen Information sowie zur inkremental- bzw. punktförmigen Berechnung des Verlaufs, den die Spindeln verfolgen mussen, verfügt.
Der dritte Prozessor uDc (5) verfügt über I¢ittel (6) ur Aussendung von Analogsignalen entsprechend den den Reglern (7) der Motoren (8), die die Bewegung der Spindeln (9) bewirken, befohlenen Verlaufeswegen.
Es wird zudem dtdurch gekennzeichnet, daß die Befehlmittel befehlen, daß die übertragene Information sequentiell sei.
Es wird weiter dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem Eingangkreis zwischen dem Prozessor und dem Rechteckmacher besteht.
Es wird ferner dadurch gekennzeichnet, daß ein Signaladapter zwischen den Mitteln zur Aussendung eines Signals und den Impulsgeneratoren je eine Achse verfügbar ist.
Es wird noch durch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Aussendung eines Signals ei,tsprechend der Bewegung jeder Achse der Werkzeugmaschine Visierlineale sind.
Es wird daneben dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Prozessor Mittel zur Anschluß des gesamtsystems an andere Peripheriebaugruppen hat.
Es wird überdies dadurch gekennzeichnet, da!3 der dritte Prozessor Mittel zum VerbJijden und zum Befehlen seiner Funktionierung an elektrischen Speise- bzw. Versorgungsqueller hat.
Des weiteren wird es dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Prozessor Zählmittel des Analogteils des vom SiZnaldiskrirninator empfangenen Signals aufweist.
Die Abbildung 1 ist ein Blockschaltbild des Steuersystems nach der vorliegenden Erfindung.
Die Abbildung 2 ist ein Blockschaltbild des Zählsystems (12).
Der Zentralprozessor u2c(4) besitzt in seinem Speicher ein vorher festgesetztes Anpassungsprogramm des Steuersystems an eine bestimmte Maschine.
Der Prozessor u2c (4) verfügt über mittel zur Informationabrufung und zur Befehlslieferung an die ersten u1c (3) und dritten u3c (5) Prozessoren.
4Die Bewegung jeder einzelnen Spindel (9) wird von einem herkömmlichen statischen Mittel, nit Linear- bzw. Rotationsverstellung, erfaßt, obwohl ein Visierlineal (10) in diesem Einzelfall gewählt worden ist, das über konventionelle Mittel zur Aussendung eines Sighals, in der Regel eines sinusförmigen Signals, entsprechend den Bewegungs - bzw.
Verschiebestrecken der Spindeln (9), verfügt.
Da die Erfassungsmittel unterschiedlich sein können und somit auch die Signalart sowie deren Zuordnung der Bewegung der Spindeln (9), ist zum Emfang jedes Signals ein Signaladapter (11) zur Verfügung, der den einheitlichen Empfang der Signale durch die Verschiebezählmittel (12) ermöglicht, welche ihre Information an den dritten Prozessor u3c (5) weitergeben.
Die empfangene Information entspricht dem Istverlauf der Spindeln (9), wodurch der dritte Prozessor U3C (5) über Mittel zum Vergleich obigen Istverlaufs mit dem befohlenen Sollverlauf und auf diese Weise zur Korrektionsmöglichkeit falls es erforderlich wäre, verfügt.
Durch die Linien (X, Y, e, w), jeweils bestehend mindestens aus zwei Leitern, lird die ,qer Bewegung und Verschiebung von den Spindeln (9) der Werkzeugmaschine entsprechende Information übertragen.
Die übertragene Information ist,Je eihe Spindel Achse, durch zwei zueinander n/2 verschobenen sinusförmigen Wellen, d.h. eine Welle Funktion sehwt und eine andere Funktion coswt, gebildet.
Die Information aus jeder Achse wird von einem Impulsgenerator (18X, 18Y, 18Z, 18W) empfangen, der Mittel zum Rechteckmachen der Welle senwt und der 0yelle coswt sowie Mittel zur Erzeugung eines Impuls, jedesmal wenn irgendeine von den beiden Rechteckwellen von 0 bis 1 oder von 1 bis 0 verändert wird, aufweist.
Die erzeugten Impulse werden zum jeweiligen Zählkreis (17X, 17Y, 17Z, 17W) übertragen, der seine Information an einen Mikroprozessor (5) weitergibt.
Es ist eine Zuordnung zwischen den Größenordnungen der Wellen sinwt und coswt und den Werschiebewegen der Spindeln vorhanden, aber die itatur von den physikalischen Miteln sowie deren Ersparnis verhindern die Überschreitung einer unteren Schwelle der Größenordnungen der Wellen, wobei ein Präzisionsmangel bei der Ablesung demzufolge herbeigeführt wird.
In der annahme, daß diese untere Schwelle 20µ je Wellenperiode beträgt, wird der Zählkreis von 5 µ zu 5 Al zählen.
Die Erfordernisse der jetzigen Technik zwingen zu Messungen von 1 p Präzision, was bei vorliegenden Erfindung folgendermaßen erzielt wird: Die über die Linien bzw. Leitungen (X, Y, Z, W) mit den Wellen sinwt und cmswt übertragene Information wird ebenfalls an einen Gesamtkreis (20) weitergereben, der die Signale in ihrem Analogteil verarbeitet und ihre Information zu einem Signaldiskriminator (21) überträgt.
Die ellen sinwt und coswt werden direkt durch einen Multiplexkreis (26) empfangen.
Ein Wähler (24) erteilt dem Multiplexkreis (26) den Befehl, daß er die von einer bestimmten Linie, z.B. X, empfangene Information weitergibt, oder, daß er die von den Linien (X, Y, Z, W) empfangene Information, Linie für Knie, sequentiel zu einen Phasenschieber (27) überträgt, der aus sovielen Phasenverschiebungskreisen besteht, wie Meßgenauigkeit verlangt wird.
Jeder Phasenverschiebungskreis verfügt über Mittel, die unter Zusammenstellung bzw. Kombination der Funktion sinwt und coswt der empfangenen Information eine verschobene Welle von Punktion sin (wt + yn) erzeugen.
Jede Phasenverschiebungskreis führt zu einen verschieden n und n ist von der bei der Messung verlangten Präzision abhängig.
Da oben angenommen wurde, daß der Zählkreis (2X) von 5µ zu 5p zählt und die verlangte Präzision µ beträgt, wird es dann erforderlich, daß die verschobenen Wellen 1/5 der Anfangs verschiebung bzw. Phasenverschiebung, vorhanden bei den Signalwellen, die #/2 beträgt, zueinander verschoben sind, wodurch die Verschiebung n/iO sein wird. Zur Deckung des Abstands von 5>i bzw. t/2 werden vier Phasenverschiebungskreise nötig sein, indem sie jeweils die Punktionen sin (wt + #/10), ein (wt + p O), sin (wt + 3#/10), sin (wt +4#/10) herbeiführen.
Die vom Phasenschieber (27) herkommende Information wird zu einem Rechteckmacher t28) übertragen, der über Mittel zum Rechteckmachen der phasenverschobenen Wellen verfügt und seine Information an einen Eingangskreis (25) weitergibt, dessen Information auf einen Mikroprozessor (5) zwecks Ablesung übertragen wird.
An der Abbildung 1 ist es ersichtlich, daß das System auch über Anschlußmittel (13), wie einen R5232C oder V24, zur Verbindung des eigenen Systems mit anderen peripheriebaugruppen (14), wie z.B. einem größeren Prozessor, verfügt.
Es sind ebenfalls verfügbar Eingangs/Ausgangsmittel (15), die an die Versorgungsquelle (16) angeschlossen sind, weller als ein Steuer/,Jntrollschrank ausgestaltet werden kann.
Die Kontrolle bzw. Überwachung von obenerwähnten Anschlußmitteln (13) sowie EinganggAusgangsmitteln (15) erfolgt duch den dritten Prozessor u3c (5).
Zwischen dem dritten Prozessor u3c (5) und dem Zentralprozessor u2c (4) ist eine Dauervetindung vorhanden, damit damit dieser Information befiehlt und abruft, die jener erfüllt und liefert.
Die Verorgungsquelle 416) ist diejenige, die die elektrischen fluidischen oder mechanischen unter dem Befehl des dritten Prozessors u3c (5) steuert, wobei sie dementsprechend die Relais der Maschine aussteuert, die Kontakte scließt-öffnet, usw.
Ein der Zwecke der vorliegendeii Erfindung liegt darin, den Zentralprozessor mit der Hilfe von zwei weiteren Nebenprozessoren zu entlasten, und solcher Zweck würde nicht geändert werden, wenn es auch einen Rückgang bedeuten sollte, falls die punktionen der ersten Prozessors vom Zentralprozessor etwa übernommen werden.
- Leerseite -

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1.- Numerisches Steuersystem für Werkzeugmaschinen von n Achsen, dadurch gekennzeichnet, daß es aus: a) einem ersten Prozessor besteht, ausgerüstet mit Mitteln zur Verhandlung der von einem äußerlichen Steuer-und Programmiertastenfeld empfangenen Information sowie mit Mitteln zur zweckmäßigen Anpassung auf einen Sichtschirm und an die Wünsche des Anwenders der von b) einem Zentralprozessor empfangenen Information, versehen mit Mitteln zum Empfang und Verarbeitung der durch den ersten Prozessor verhandelten Information sowie mit Speichermitteln für das betreffende Programm und mit Mitteln zum Befehlen der allgemeinen Laufbahn von den n Achsen der Werkzeugmaschine an c) einen dritten Prozessor bestehend aus: c1) Mitteln zum Befehlen der Punktlaufbahn von den n Achsen der Werkzeugmaschine und e2) itteln zur Überwachung und Einstellung der Istlaufbahn von den n Achsen der Werkzeugmaschine auf die befehlte Punktlaufbahn sowie c) Mitteln zur Übertragung seiner verarbeiteb Information auf den Zentralprozessor.
2.- Numerisches Steuersystem für Werkzeugmaschine von n Achsen, nach vorhergehendem Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Befehl, tiberwachung und Einstellung der Punktlaufbahn von den n Achsen der Werkzeug-Maschine Mittel zur Aussendung einiger Ausgangssignale aufweisen, die von den Reglern der Motoren, die die Bewegung von den Achsen der Werkzeugmaschine bewirken, empfangen werden Mittel zur Aussendung eines Signals entsprechend der vorgenannten Bewegung, das von Zählmitteln empfangen und ausgewertet wird, welche ihre Information zum dritten Prozessor überträgt.
3.- Numerisches Steuersystem für Werkzeugmaschine von n Achsen, nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es je eine Achse der !erkzeuFmaschine aus: a) mitteln besteht zur aussendung eines seiner Bewegung entsprechenden Signals, das auf b) einen Impulsgenerator übertragen wird, der es in seinem Digitalteil verarbeitet und es auf c) einen Zählkreis überträgt.

Das Steursystem hat auch einen Gesamtkreis, der die der Bewegung jeder Achse entsprechenden Signale empfängt, wobei sie in ihrem Analogteil verarbeitet werden und das verarbeitete Signal auf einen Signaldiskriminator je nach Achsenherkunft übertragen wird, indem die Information aus den Zählkreisen und dem Signaldiskriminator an den dritten Prozessor weitergeleitet wird.
4.- Numerisches Steuersystem für Werkzeugmaschine. von n Achsen, nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dß ein Signaladapter je eine Achse zwischen den Mitteln zur Aussendung eines Signals und den Impuls generatoren verfügbar ist.
5.- Numerisches Steuersystem für Werkzeugmaschine von n Achsen, nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Aussendung eines Signals entsprechend der Bewegung jeder Achse der maschine Visier-lineale sind.
6.- Numerisches Steuersystem füt Werkzeugmaschine von n Achsen, nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Prozessor Mittel zum Anschluß des gesamten Systems an andere Peripheriebaugruppen aufweist.
7.- Numerisches Steuersystem für Werkzeugmaschine von n Achsen, nach Patentansprüche 1, dadurch gekennzeichnet, dB der dritte Prozessor Mittel zum Anschluß und Befehl ihres Betriebs an Schaltquellen, die die Antriebe der l.Eschine steuern, aufweist.
8.- Numerisches Steuersystem lür Werkzeugmaschine von n Achsen, nach Patentansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Prozessor Zählmittel für den Analogteil des über den Signaldiskriminator empfangenen Signals aufweist.
9.- Numerisches Steuersystem für Werkzeugmaschine von n Achsen, nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Zählsystem der Verschiebung von den Spindeln hat, das Je eine Spindel entsprechend ihrer Verschiebung mindestens zwei um einen Winkels verschobene sinusförmige Signale emfängt, und bestehend aus a) einem Prozessor, b) je eine Spindel bl) einem Impulsgenerator, der die sinusförmigen Signale empfängt und Mittel zum Rechtckmachen jedes empfangenen sinusförmigen Signals sowie Mittel zum Erzeugen eines Impuls je eine Zustandsänderung bei jeder von den Rechteckwellen hat, wobei obige Impulse an b2) einen Zählkreis weitergeleitet werden, der seine Information zum Prozessor überträgt; c) einem Multiplexkreis, der die sinusförmigen Signale von sämtlichen Spindeln empfängt und sie zu d) einen Phasenschieber überträgt, der Mittel zur Kombination der Signale jeder Spindel zueinander und zur Erzeugung von zueinander α/n phasenverschobenen sinusförmigen Signalen aufweist, wobei diese phasenverschobenen Signale zu e) einem Rechteckgenerator übertragen werden, der 2Ettel zum Rechteckmachen der phasenverschobenen Wellen und zum Übertragen seiner Information auf den Prozessor.
10.- Numerisches Steuersystem für Werkzeugmaschine von n Achsen, nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß es einen zwischen dem Prozessor und dem Multitlexkreis angeordneten Wähler und Mittel zum Befehlen an den MultiDlexkreis, daß er die Information aus einer bestimmten Spindel zum Phasenschieber überträgt, aufweist.
11.- Numerisches Steuersystem für Werkzeugmaschine von n Achsen, nach Patentansprüche10, dadurch gekennzeichnet, daß die Befehlmittel befehlen, daß die übertragene Information sequentiell sei.
12.- Numerisches Steuersystem für Werkzeugsystem von n Achsen, nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Eingangskreis zwischen dem Prozessor und dem Vechteckmacher aufweist.
13.- NUMERISCHES STEUERSYSTEM FÜR ,YERKZZUGIASCHINE VON n ACHSEN.