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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen für
oder auf eine numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine,
insbesondere auf eine numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine, die es
gestattet, daß die augenblickliche Position seines bewegbaren
Maschinenteils korrekt auf der Seite einer numerischen
Steuereinrichtung erkannt werden kann.
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Ein Beispiel einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine, bei
der Signale zwischen einer Werkzeugmaschine und einer
numerischen Steuereinrichtung übertragen werden, ist in der
EP-A-002566 vorgeschlagen worden, die eine numerisch
gesteuerte Werkzeugmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1
offenbart.
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In den letzten Jahren ist eine Anordnung in Gebrauch gekommen,
bei welcher ein Zähler auf der Seite einer Werkzeugmaschine
zum Abzählen von von einem Positions-Sensor ausgegebenen
Erfassungssignalen vorgesehen ist und die augenblickliche
Position (der Koordinatenwert) eines bewegbaren Maschinenteils (z. B.
eines Motors) auf der Grundlage des Zählwerts des Zählers
auf der Seite einer numerischen Steuereinrichtung erhalten
wird. Das Vorsehen eines derartigen Zählers auf der Seite der
Werkzeugmaschine schließt die Notwendigkeit des Durchführens
einer Null-Rückführung auf das Einschalten der Stromquelle auf
der Seite der numerischen Steuereinrichtung hin aus, hat
jedoch die Notwendigkeit des Vorsehens einer Signalleitung zum
Übertragen des Zählwerts des Zählers zu der numerischen
Steuereinrichtung zur Folge, was ein Problem hinsichtlich des
Anwachsens der Anzahl von Signalleitungen zwischen der
Werkzeugmaschine und der numerischen Steuereinrichtung aufwirft.
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Als eine Lösung dieses Problems ist eine Anordnung
vorgeschlagen worden, bei welcher eine Schalteinrichtung, die zum
Auswählen des Erfassungssignals des Positions-Sensors und des
Zählwerts
des Zählers betätigbar ist, in der Werkzeugmaschine
vorgesehen worden ist und das Ausgangssignal der Schalteinrichtung
zu der numerischen Steuereinrichtung übertragen wird. Mit dem
Vorsehen einer derartigen Schalteinrichtung ist es möglich,
das Erfassungssignal des Positions-Sensors und den Zählwert
des Zählers mittels nur einer Signalleitung zu übertragen.
Indessen tritt, wenn die Werkzeugmaschine aus irgendeinem Grunde
während der Übertragung des Zählwerts des Zählers zu der
numerischen Steuereinrichtung aktiviert wird, eine Abweichung
zwischen der tatsächlichen augenblicklichen Position des
bewegbaren Maschinenteils und der augenblicklichen Position des
bewegbaren Maschinenteils, die auf der Seite der numerischen
Steuereinrichtung erkannt worden ist, auf.
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Die vorliegende Erfindung bietet eine Lösung für die zuvor
genannten Probleme und hat zur Aufgabe, die Anzahl von
Signalleitungen zwischen der numerischen Steuereinrichtung und
der Werkzeugmaschine zu verringern und um zu ermöglichen, daß
die augenblickliche Position des bewegbaren Maschinenteils
jederzeit korrekt auf der Seite der numerischen
Steuereinrichtung erkannt werden kann.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine numerisch gesteuerte
Werkzeugmaschine vorgesehen, die auf der Seite der
Werkzeugmaschine ein Positionserfassungsmittel zum Erzeugen eines
Erfassungssignals jedesmal dann, wenn sich ein bewegliches
Maschinenteil um einen vorbestimmten Betrag bewegt, und ein
Serielldaten-Erzeugungsmittel zum Erzeugen von seriellen Daten hat,
wobei die seriellen Daten über eine Signalleitung zu einer
numerischen Steuereinrichtung für die Werkzeugmaschine
übertragbar sind und wobei auf der Seite der Werkzeugmaschine ein
Schaltmittel zum wahlweisen Übertragen von Ausgangssignalen
über dieselbe Signalleitung zu der numerischen
Steuereinrichtungsseite und ein Steuermittel zum Steuern des Schaltmittels,
um wahlweise die Ausgangssignale zu übertragen, vorgesehen
sind, dadurch gekennzeichnet, daß das
Serielldaten-Erzeugungsmittel serielle Daten aus dem Erfassungssignal des
Positionserfassungsmittels
erzeugt, wobei auf der Seite der
Werkzeugmaschine ein Nachführungsmittel zum Reproduzieren des
Erfassungssignals, das von dem Positionserfassungsmittel während der
Übertragung der seriellen Daten erzeugt wird, vorgesehen sind,
wobei das Schaltmittel betreibbar ist, um wahlweise über die
Signalleitung das Ausgangssignal von den Nachführungsmitteln,
das Erfassungssignal aus dem Positionserfassungsmittel und die
seriellen Daten aus dem Serielldaten-Erzeugungsmittel zu
übertragen, und wobei das Steuermittel treibbar ist, um das
Schaltmittel zu steuern, um das Ausgangssignal von den
Nachführungsmitteln zu der Seite der numerischen Steuereinrichtung
unmittelbar nach der Übertragung der seriellen Daten zu dieser
zu übertragen.
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Die Anzahl von Signalleitungen zwischen der Werkzeugmaschine
und der numerischen Steuereinrichtung kann verringert werden,
da auf der Seite der Werkzeugmaschine das Schaltmittel zum
wahlweisen Übertragen des Ausgangssignals der
Nachführungsmittel, des Erfassungssignals aus dem Positions-Sensor und der
seriellen Daten aus dem Serielldaten-Erzeugungsmittel zu der
numerischen Steuereinrichtung über dieselbe Signalleitung
vorgesehen ist. Des weiteren ist es, da die Nachführungsmittel
zum Reproduzieren des Erfassungssignals, welches von dem
Positions-Sensor während der Übertragung der seriellen Daten
ausgegeben ist, selbst dann, wenn sich das bewegbare
Maschinenteil während der Übertragung der seriellen Daten bewegen
sollte, möglich, eine korrekte Übereinstimmung zwischen der
tatsächlichen augenblicklichen Position des bewegbaren
Maschinenteils und der augenblicklichen Position des bewegbaren
Maschinenteils, die auf der Seite der numerischen
Steuereinrichtung erkannt worden ist, zu schaffen.
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Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung.
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Fig. 2 zeigt ein Impuls/Zeit-Diagramm zur Erklärung der
Operationen eines Dreh-Codierers 12 und eines
Impuls-Detektors 16 u. 34.
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Fig. 3 zeigt ein Impuls/Zeit-Diagramm zur Erklärung des
Betriebs des Ausführungsbeispiels, das in Fig. 1
dargestellt ist.
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Fig. 4 zeigt ein Impuls/Zeit-Diagramm zur Erklärung der
Operationen eines Parallel/Seriell-Umsetzers 18 und eines
Umsetzers 19.
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Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild, das beispielhaft den Aufbau
einer Nachführungsschaltung 21 darstellt.
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Fig. 6 zeigt ein Blockschaltbild, das beispielhaft den Aufbau
eines Umsetzers 22 darstellt.
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Fig. 7 zeigt ein Impuls/Zeit-Diagramm zur Erklärung der
Operationen der Schaltungen, die in Fig. 5 u. Fig. 6
dargestellt sind.
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Fig. 1 zeigt in Form eines Blockschaltbildes eines
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Bezugszeichen 1
bezeichnet eine Werkzeugmaschine, das Bezugszeichen 3 bezeichnet
eine numerische Steuereinrichtung. Das Bezugszeichen 11
bezeichnet einen Motor, und das Bezugszeichen 12 bezeichnet
einen Dreh-Codierer. Das Bezugszeichen 13 bezeichnet eine
Schalteinrichtung, die Schalter S1 bis S6, 14, 15 enthält, und
das Bezugszeichen 39 bezeichnet Treiber. Das Bezugszeichen 16
bezeichnet einen Impuls-Detektor, das Bezugszeichen 17
bezeichnet einen Zähler, das Bezugszeichen 18 bezeichnet einen
Parallel/Seriell-Umsetzer, die Bezugszeichen 19 u. 22 bezeichnen
Umsetzer. Das Bezugszeichen 20 bezeichnet eine Steuerschaltung,
das Bezugszeichen 21 bezeichnet eine Nachführungsschaltung,
das Bezugszeichen 23 bezeichnet ein NAND-Glied, und die
Bezugszeichen 24, 37 u. 38 bezeichnen Empfänger. Das
Bezugszeichen 31 bezeichnet einen Mikroprozessor, das Bezugszeichen 32
bezeichnet ein Steuerregister, und das Bezugszeichen 33
bezeichnet
einen Datenbus. Das Bezugszeichen 34 bezeichnet einen
Impuls-Detektor, das Bezugszeichen 35 bezeichnet einen
Seriell/Parallel-Umsetzer, das Bezugszeichen 36 bezeichnet
einen Zähler, und die Bezugszeichen S7 bis S9 bezeichnen
Schalter.
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Gemäß Fig. 1 liefert der Dreh-Codierer 12 ein
Zwei-Phasen-Signal, wobei ein A-Phasen-Signal PA einem B-Phasen-Signal PB um
einen Phasenwinkel von 90º nacheilt, wenn sich der Motor 11
zum Treiben des bewegbaren Maschinenteils sich in der
Vorwärtsrichtung dreht, und ein Zwei-Phasen-Signal, bei welchem das
A-Phasensignal PA dem B-Phasensignal PB um einen Phasenwinkel
von 90º voreilt, wenn sich der Motor 11 in der
Rückwärtsrichtung dreht, wie dies in Fig. 2(A) u. (B) gezeigt ist. Die
Impuls-Detektoren 16 u. 34, die mit dem A-Phasen-Signal PA und
dem B-Phasen-Signal PB aus dem Dreh-Codierer 12 versorgt
werden, erzeugen +-Impulse a u. c in Fällen, in denen das
B-Phasen-Signal PB ansteigt, wenn sich das A-Phasen-Signal PA auf
dem "0"-Pegel befindet, während das A-Phasen-Signal PA
abfällt, wenn sich das B-Phasensignal PB auf dem "1"-Pegel
befindet, wobei das B-Phasen-Signal PB abfällt, wenn sich das
A-Phasen-Signal PA auf dem "1"-Pegel befindet und wobei das
A-Phasen-Signal PA abfällt, wenn sich das B-Phasen-Signal PB
auf dem "0"-Pegel befindet, wie dies in Fig. 2(C) gezeigt ist.
Ferner erzeugen diese Impuls-Detektoren --Impulse b und d in
den Fällen, in denen das A-Phasen-Signal PA ansteigt, wenn
sich das B-Phasen-Signal PB auf dem "0"-Pegel befindet, wobei
das B-Phasen-Signal PB ansteigt, wenn sich das A-Phasen-Signal
PA auf dem "1"-Pegel befindet, wobei das A-Phasen-Signal PA
abfällt, wenn sich das B-Phasen-Signal PB auf dem "1"-Pegel
befindet und wobei das B-Phasen-Signal PB abfällt, wenn sich
das A-Phasen-Signal PA auf dem "0"-Pegel befindet, wie dies in
Fig. 2(D) dargestellt ist. Die Zähler 17 u. 36, die mit den
+-Impulsen au. c und den --Impulsen b u. d aus den Impuls-
Detektoren 16 u. 34 versorgt werden, werden um 1 erhöht oder
erniedrigt, und zwar abhängig davon, ob sie an deren
+-Anschlüssen mit den +-Impulsen a u. c oder an deren
--Anschlüssen mit den --Impulsen b u. d versorgt werden.
Infolgedessen repräsentiert der Zählwert des Zählers 17 die
augenblickliche Position des bewegbaren Maschinenteils.
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Der Mikroprozessor 31 in der numerischen Steuereinrichtung 3
legt ein Steuersignal an das- Steuerregister 32, um dessen
Ausgangssignal e auf den "1"-Pegel anzuheben, wenn die
Werkzeugmaschine 1 aufgefordert wird, den Zählwert des Zählers 17
auszusenden, hält jedoch normalerweise das Ausgangssignal e
des Steuerregisters 32 auf dem "0"-Pegel. Die
Steuerschaltung 20, die mit dem Ausgangssignal e des Steuerregisters 32
versorgt wird, wie dies in Fig. 3(A) dargestellt ist, hält
ihr Ausgangssignal f auf dem "1"-Pegel, während sich das
Signal e auf dem "1"-Pegel befindet, wie dies in Fig. 3(B)
gezeigt ist, und hält ihr Ausgangssignal g auf dem "1"-Pegel
für eine Zeitperiode von dem Abfall des Signals e bis zu dem
Abfall eines Null-Erfassungssignals j, das durch die
Nachführungsschaltung 21 erzeugt wird, wie dies in Fig. 3(C) gezeigt
ist, und hält ihr Ausgangssignal h auf dem "1"-Pegel für eine
vorbestimmte Zeitperiode in Reaktion auf den Anstieg des
Signals e, wie dies in Fig. 3(D) gezeigt ist. Die Schalter S1
u. S4 befinden sich in dem EIN-Zustand, während das
Ausgangssignal f der Steuerschaltung 20 auf dem "1"-Pegel verbleibt,
wie dies in Fig. 3(F) gezeigt ist. Die Schalter S2 u. S5
befinden sich in dem EIN-Zustand, während das Signal g auf dem
"1"-Pegel verbleibt, wie dies in Fig. 3(G) gezeigt ist. Die
Schalter S3 u. S6 befinden sich in dem EIN-Zustand, während
das Ausgangssignal i des NAND-Glieds 23 auf dem "1"-Pegel
verbleibt, wie dies in Fig. 3(I) gezeigt ist. Der Schalter S7
befindet sich in dem EIN-Zustand, während das Signal e auf dem
"1"-Pegel verbleibt, wie dies in Fig. 3(F) gezeigt ist. Die
Schalter S8 u. S9 befinden sich in dem EIN-Zustand, während
das Signal e auf dem "0"-Pegel verbleibt, wie dies in
Fig. 3(I) gezeigt ist.
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Als nächstes erfolgt eine Beschreibung der Operationen dieses
Ausführungsbeispiels, während das Ausgangssignal e des
Steuerregisters
32 auf dem "0"-Pegel gehalten wird und nachdem das
Ausgangssignal e des Steuerregisters 32 auf den "1" Pegel
geht.
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(1) Fall, in dem das Signal e auf dem "0"-Pegel gehalten
wird:
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Wenn sich das Ausgangssignal des Steuerregisters 32 auf dem
"0"-Pegel befindet, befinden sich die Schalter S3, S6, S8
u. S9 in dem EIN-Zustand, und die Schalter S1, S2, S4, S5 u.
S7 befinden sich in dem AUS-Zustand, wie dies in Fig. (F) bis
Fig. (I) gezeigt ist, und folglich werden das A-Phasen-Signal
PA und das B-Phasen-Signal PB aus dem Dreh-Codierer 12 sowohl
dem Impuls-Detektor 34 in der numerischen Steuereinrichtung 3
über die Schalter S3 u. S6 als auch dem Impuls-Detektor 16 und
dem Umsetzer 22 in der Werkzeugmaschine 1 zugeführt. Wie zuvor
erläutert, liefern die Impuls-Detektoren 16 u. 34 jeweils die
+-Impulse a und c und die --Impulse b u. d an die Zähler 17
u. 36, wovon jeder um 1 auf jede Zuführung des +-Impulses hin
erhöht wird und um 1 auf jedes Zuführen des --Impulses hin
erniedrigt wird. Dementsprechend repräsentieren die Zählwerte
der Zähler 17 u. 36 jeweils die augenblickliche Position des
bewegbaren Maschinenteils, so daß der Mikroprozessor 31 die
augenblickliche Position des bewegbaren Maschinenteils durch
Auslesen des Zählwerts des Zählers 36 erkennen kann.
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(2) Fall, nachdem das Signal e auf den "1"-Pegel geht:
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Wenn es notwendig ist, die augenblickliche Position des
bewegbaren Maschinenteils, z. B. zum Zeitpunkt des Einschaltens
der Stromquelle, zu erfassen, erzeugt der Mikroprozessor 31 in
der numerischen Steuereinrichtung 3 ein Steuersignal für das
Steuerregister 31, was dessen Ausgangssignal e zu einer
logischen "1" werden läßt. Es sei z. B. angenommen, daß das
Ausgangssignal e des Steuerregisters 32 den logischen Wert
"1" zu einem Zeitpunkt t1 annimmt, wie dies in Fig. 3(A)
gezeigt ist, die Steuerschaltung 20 ihr Ausgangssignal f zu
einer logischen "1" bei dem Anstieg des zuvor genannten
Ausgangssignals macht, wie dies in Fig. 3(B) gezeigt ist, und
gleichzeitig sein Ausgangssignal h zu einer logischen "1"
macht und dieses für eine vorbestimmte Zeitperiode auf dem
hohen Pegel hält, wie dies in Fig. 3(D) gezeigt ist.
Dementsprechend werden nur die Schalter S1, S4 u. S7 in den Zustand
EIN geschaltet, wenn das Signal e ansteigt.
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Der Seriell/Parallel-Umsetzer 18 liest den Zählwert des Zählers
17 (der als eine 8-bit-Konfiguration angenommen ist) in
Reaktion auf den Anstieg des Ausgangssignals h der Steuerschaltung
20 aus und gibt dann Impulse der Anzahl (einer dezimalen Zahl)
entsprechend den vier Bits hoher Ordnung des Zählwerts aus und
gibt nach einer bestimmten verstrichenen Zeit Impulse aus, die
in der Anzahl (einer dezimalen Zahl) vier Bits niedriger
Ordnung des Zählwerts entsprechen. Es sei nun z. B. angenommen,
daß der Zählwert des Zählers 17
(100)&sub1;&sub0; = (64)&sub1;&sub6; = (01100100)&sub2; ist. In diesem Fall gibt der
Seriell/Parallel-Umsetzer 18 Impulse aus, die in ihrer Anzahl
(sechs) den vier Bits hoher Ordnung (0110)&sub2; des Zählwerts
entsprechen, und nach einer bestimmten abgelaufenen Zeit gibt er
Impulse aus, die in der Anzahl (vier) den vier Bits niedriger
Ordnung (0100)&sub2; entsprechen, wie dies in Fig. 4(A) gezeigt
ist. Der Umsetzer 19 setzt, wenn er mit den Impulsen aus den
Seriell/Parallel-Umsetzer 18 versorgt wird, die Zwei Phasen-
Impulse um. Es sei angenommen, daß der Umsetzer mit den
Impulsen, wie sie in Fig. 4(A) gezeigt sind, versorgt wird, dann
liefert er Impulssignale k und , wie dies in Fig. 4(B) u.
(C) dargestellt ist. Die Ausgangssignal k und des Umsetzers
19 werden über die Schalter S1 u. S4 dem Impuls-Detektor 34 in
der numerischen Steuereinrichtung 3 zugeführt, wobei sie in
Impulssignale umgesetzt werden. Danach werden sie dem Seriell/
Parallel-Umsetzer 35 über den Schalter S7 zugeführt. Es sei
angenommen, daß die Signale k und , die in Fig. 4(B) u. (C)
gezeigt sind, dem Impuls-Detektor 34 zugeführt werden.
+-Impulse c der Art, wie sie in Fig. 4(D) gezeigt sind, werden
dann von dem Impuls-Detektor 34 dem
Seriell/Parallel-Umsetzer
35 über den Schalter S7 zugeführt, und der
Seriell/Parallel-Umsetzer 35 gewinnt aus diesen die Originaldaten
(01100100)&sub2; zurück. Das bedeutet, vorausgesetzt, daß der
Seriell/Parallel-Umsetzer 35 mit sechs +-Impulsen c der Reihe
nach versorgt wird und nach einer bestimmten verstrichenen
Zeit mit vier +-Impulsen c der Reihe nach versorgt wird, wie
dies in Fig. 4(D) gezeigt ist, er die sechs Impulse in eine
4-bit-Dezimalzahl (0110)&sub2; umsetzt und diese in vier Bits hoher
Ordnung eines 8-bit-Registers (nicht gezeigt), das in dem
Umsetzer 35 vorgesehen ist, umsetzt, dann die vier Bits in
eine 4-bit-Dezimalzahl (0100)&sub2; umsetzt und diese in vier Bits
niedriger Ordnung des Registers umsetzt. Als Ergebnis
davon wird der Zählwert des Zählers 17, der gewonnen wird, wenn
das Signal e auf den "1"-Pegel geht, d. h. die
augenblickliche Position des bewegbaren Maschinenteils, in dem
Register gesetzt, das in dem Seriell/Parallel-Umsetzer 35
vorgesehen ist. Dementsprechend ist der Mikroprozessor 31 in der
Lage, die augenblickliche Position des bewegbaren
Maschinenteils durch Auslesen der Daten, die in dem Register des
Seriell/Parallel-Umsetzers 35 gesetzt sind, zu erkennen. Wenn
der Zählwert des Zählers 17 in dem Register des
Seriell/Parallel-Umsetzers 35, wie zuvor beschrieben, gesetzt ist,
liefert der Mikroprozessor 31 ein Steuersignal an das
Steuerregister 32, was dessen Ausgangssignal e zu einer logischen
"0" oder zu einem niedrigen Pegel werden läßt, wie dies in
Fig. 3(A) gezeigt ist.
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Da der Zählwert des Zählers 17 in dieser Art und Weise zu der
numerischen Steuereinrichtung 3 übertragen wird, besteht keine
Notwendigkeit einer Null-Rückführung, wenn die Stromquelle der
numerischen Steuereinrichtung 3 eingeschaltet wird. Indessen
würde, sollte der Motor 11 aus irgendeinem Grunde während der
Übertragung des Zählwerts des Zähler 17 zu der numerischen
Steuereinrichtung 3 drehen, eine Abweichung zwischen der
augenblicklichen Position des bewegbaren Maschinenteils, die
auf der Seite der numerischen Steuereinrichtung 3 erkannt
ist, und der tatsächlichen augenblicklichen Position des
bewegbaren Maschinenteils auftreten. Um ein derartiges Problem
zu lösen, benutzt dieses Ausführungsbeispiel die
Nachführungsschaltung 21 und den Umsetzer 22, so daß selbst dann keine
Abweichung zwischen der tatsächlichen augenblicklichen
Position des bewegbaren Maschinenteils und der augenblicklichen
Position des bewegbaren Maschinenteils, die auf der Seite der
numerischen Steuereinrichtung 3 erkannt ist, auftritt, wenn
sich der Motor während der Übertragung des Zählwerts des
Zählers 17 drehen sollte.
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Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild, das ein Beispiel des Aufbaus
der Nachführungsschaltung 21 darstellt. Das Bezugzeichen 41
bezeichnet einen Zähler, der nur dann betätigbar ist, wenn sich
das Ausgangssignal eines ODER-Glieds OR1 auf dem "1" Pegel
befindet, und der um 1 auf jede Zuführung eines Impulses zu
dessen +-Anschluß hin erhöht wird und auf jede Zuführung eines
Impulses zu dessen --Anschluß hin erniedrigt wird. Das
Bezugszeichen 42 bezeichnet einen Null-Detektor, der sein
Ausgangssignal j auf dem "1"-Pegel für eine vorbestimmte Zeit
hält, wenn er erfaßt, daß der Zählwert des Zählers 41 von
anderen Zählwerten aus auf die logische "0" gegangen ist. Das
Bezugszeichen 43 bezeichnet einen Impuls-Oszillator, der ein
Impulssignal einer vorbestimmten Frequenz erzeugt, während
sich das Ausgangssignal g der Steuerschaltung 22 auf dem
"1"-Pegel befindet. Die Bezugszeichen 44 bis 47 bezeichnen
Eingangsanschlüsse für die Signale f, a, b u. g. Die
Bezugszeichen 48 bis 50 bezeichnen Ausgangsanschlüsse für Signale j,
m und n. Die Bezugszeichen OR1 bis OR3 bezeichnen
ODER-Glieder. Die Bezugszeichen IN1 un. IN2 bezeichnen Inverter, und
die Bezugszeichen AND1 u. AND2 bezeichnen UND-Glieder.
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Fig. 6 zeigt ein Beispiel des Aufbaus des Umsetzers 22,
wobei die Bezugszeichen 61 bis 66 Eingangsanschlüsse
bezeichnen, die Bezugszeichen 67 und 68 Ausgangsanschlüsse
bezeichnen, IN3 bis IN7 Inverter bezeichnen, EX-OR1 und EX-OR2
Exklusiv-Oder-Glieder bezeichnen, NAND1 bis NAND6 NAND-Glieder
bezeichnen und FF1 und FF2 D-Flipflops bezeichnen.
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Fig. 7 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung der Arbeitsweisen
der Schaltungen, die in Fig. 5 und Fig. 6 gezeigt sind. Im
folgenden wird anhand von Fig. 7 eine Beschreibung der
Operationen der Schaltungen, die in Fig. 5 und Fig. 6 gezeigt
sind, gegeben.
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Es sei angenommen, daß das Ausgangssignal e des
Steuerregisters 32 zu einer "1" zu einem Zeitpunkt t1 gemacht wird,
wie dies in Fig. 7(A) gezeigt ist. Der Zählwert des Zählers
17 wird zu der numerischen Steuereinrichtung 3 in derselben
Art und Weise wie zuvor beschrieben übertragen. Auf das
Abschließen der Datenübertragung zu einem Zeitpunkt t2 hin
liefert der Mikroprozessor 31 ein Steuersignal an das
Steuerregister 32, was dessen Ausgangssignal e zu einer "0" macht,
wie dies in Fig. 7(A) gezeigt ist. Die Ausgangssignale f, g
und h der Steuerschaltung 20 erfahren Änderungen, wie sie in
Fig. 7(B), (C) u. (D) gezeigt sind, in Reaktion auf eine
derartige Änderung des Ausgangssignals e des Steuerregisters
32, wie sie in Fig. 7(A) gezeigt ist.
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Vorausgesetzt, daß in dem Zeitintervall zwischen den
Zeitpunkten t1 und t2, während welchem die Daten übertragen werden,
der Motor 11 sich aus irgendeinem Grunde dreht und der Dreh-
Codierer 12 das A-Phasen-Signal PA und das B-Phasen-Signal PB
ausgibt, die in Fig. 7(E) u. Fig. (F) gezeigt sind, werden
jeweils +- und --Impulse a und b, wie in Fig. (G) u. Fig. (H)
gezeigt, den +- und --Anschlüssen des Zählers 41 in der
Nachführungsschaltung 21 zugeführt. In diesem Fall wird, da sich
das Ausgangssignal des ODER-Glieds OR1 in dem "1"-Pegelzustand
befindet (das Ausgangssignal f der Steuerschaltung 20 befindet
sich auf dem "1"-Pegel), der Zähler 41 um 1 auf jede Zuführung
des +-lmpulses a zu diesem hin erhöht. Der Zähler 41 macht
sein Ausgangssignal p zu einer "0" oder zu einer "1" abhängig
davon, ob dessen Zählwert größer oder kleiner als "0" ist.
Dementsprechend wird, wenn er mit derartigen +- u. --Impulsen
a und b versorgt wird, wie dies in Fig. 7(G) u. (H) gezeigt
ist, sein Ausgangssignal p so, wie es in Fig. 7(I) gezeigt ist.
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Zu dem Zeitpunkt t2 geht das Signal e auf den "0"-Pegel, und
das Ausgangssignal g der Steuerschaltung 20 geht auf den
"1"-Pegel, und in Folge davon liefert der Impuls-Oszillator
43 ein derartiges Impulssignal g einer vorbestimmten Frequenz,
wie es in Fig. 7(J) gezeigt ist. In diesem Fall werden, da
sich das Ausgangssignal p des Zählers 41 auf dem "0"-Pegel
befindet, wie dies in Fig. 7(I) gezeigt ist, und die UND-
Glieder AND1 und AND2 sich in dem EIN-Zustand befinden bzw. in
dem AUS-Zustand befinden, deren Ausgangssignale m und n
derart, wie es in Fig. 7(L) u. (H) gezeigt ist, welche dem Zähler
41 und dem Umsetzer 22 zugeführt werden. Da der Zähler 41 an
seinem m +-Anschluß mit dem Ausgangssignal m des UND-Glieds
AND2 über das ODER-Glied OR2 und an dessen --Anschluß mit
dem Ausgangssignal n des UND-Glieds AND1 versorgt wird, geht
der Zählwert des Zählers 41 jedesmal dann näher gegen "0",
wenn die Signale m und n auf den "1"-Pegel gehen. Wenn der
Zählwert CNT des Zählers 41 zu einem Zeitpunkt t3 nach "0"
geht, hält der Null-Detektor 42 sein Ausgangssignal j für eine
vorbestimmte Zeitperiode auf dem "1"-Pegel, wie dies in
Fig. 7(K) gezeigt ist, was die UND-Glieder AND1 und AND2
ausschaltet. Die Steuerschaltung 20 macht ihr Ausgangssignal
bei dem Abfall des Signals j (zu einem Zeitpunkt t4) zu einer
"0", wie dies in Fig. 7(C) gezeigt ist, wodurch der Zähler 41
und der Impuls-Oszillator 43 deren Betrieb stoppen. Das
bedeutet für den Fall, daß der Motor 11 dreht, um das bewegbare
Maschinenteil in der Periode von dem Zeitpunkt t1 bis zu dem
Zeitpunkt t3 zu treiben, die Nachführungsschaltung 21 an den
Umsetzer 22 Impulse liefert, die in ihrer Anzahl dem Betrag
von dessen Bewegung entsprechen. Die Schwingungsfrequenz des
Impuls-Oszillators 43 ist höher als die Frequenzen der +- und
--Impulse a und b gesetzt, die von dem Impuls-Detektor 16
erzeugt werden, wenn sich der Motor 11 bei der maximalen
Geschwindigkeit dreht.
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Als nächstes wird eine Beschreibung der Arbeitsweise des
Umsetzers 22 gegeben, der mit den Ausgangssignalen m und n der
Nachführungsschaltung 21 versorgt wird. Die D-Flipflops FF1
und FF2 in dem Umsetzer 22 machen deren
Q-Anschluß-Ausgangssignale v und w jeweils zu einer "1", wenn die Signale r
und s, die deren R-Anschlüssen zugeführt werden, sich auf dem
"0"-Pegel befinden, und wenn Signale t und u an deren
CL-Anschlüssen auf dem "1"-Pegel liegen, macht dies deren
Q-Anschluß-Ausgangssignale v und w jeweils zu "0", wenn sich
die Signale r und s, die deren PR-Anschlüssen zugeführt
werden, auf dem "1"-Pegel befinden und die Signale t und u an
deren CL-Anschlussen jeweils "0" sind, und sie benutzen deren
D-Anschluß-Eingangssignale als die Q-Anschluß-Ausgangssignale
v und w bei dem Anstieg eines Taktsignals CLK, das in
Fig. 7(O) gezeigt ist, wenn die Signale für deren PR- und
CL-Anschlüsse beide auf dem "1"-Pegel liegen. Das Taktsignal
CLK wird über das NAND-Glied NANDS an die Taktanschlüsse CLK
der D-Flipflops FF1 und FF2 nur dann geliefert, wenn sich das
Ausgangssignal h der Steuerschaltung 20 auf dem "0"-Pegel
befindet und sich zumindest eines der Ausgangssignale m und n
der Nachführungsschaltung 21 auf dem Pegel "1" befindet.
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Es sei nun angenommen, daß sich die Ausgangssignale f, g u.h
der Steuerschaltung 20 ändern, wie dies in Fig. 7(B) bis (D)
gezeigt ist, so daß sich die A-Phasen- und B-Phasen-Signale PA
u. PB, die den Eingangsanschlüssen 62 u. 65 von dem
Dreh-Codierer 12 zugeführt werden, ändern, wie dies in Fig. 7(E) u.
(F) gezeigt ist, und daß sich die Signale m und n, die den
Eingangsanschlüssen 63 u. 66 von der Nachführungsschaltung 21
zugeführt werden, ändern, wie dies in Fig. 7(L) u. (M) gezeigt
ist. Die Signale r bis u werden zu solchen, wie in Fig. 7(O)
bis (R) gezeigt, wenn das Signal (h) (zu dem Zeitpunkt t1)
ansteigt. Als Folge davon gehen die Q-Anschluß-Ausgangssignale v
und w der D-Flipflops FF1 und FF2 zu dem Zeitpunkt t1 auf den
"0"- bzw. den "1"-Pegel, wie dies in Fig. 7(S) bzw. (T)
gezeigt ist. Das bedeutet, daß die D-Flipflops FF1 und FF2 die
Zustände der A-Phasen- und B-Phasen-Signale PA und PB beim
Start der Datenübertragung halten. Wenn die Signale m und n,
die in Fig. 7(L) u. (M) gezeigt sind, von der
Nachführungsschaltung 21 nach dem Abschluß dieser Datenübertragung zu dem
Zeitpunkt t2 geliefert werden, unterliegen die Q-Anschluß-
Ausgangssignale v und w derartigen Änderungen, wie sie in
Fig. 7(S) u. (T) gezeigt sind. In anderen Worten ausgedrückt
heißt dies, daß der Umsetzer 22 die Änderungen der A-Phasen-
und B-Phasen-Signale PA und PB in der Periode von dem
Zeitpunkt t1 bis zu dem Zeitpunkt t4 reproduziert, und zwar auf
der Grundlage der Ausgangssignale m und n der
Nachführungsschaltung 21, und diese an die Schalteinrichtung 13 liefert.
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In diesem Fall werden, während das Ausgangssignal g der
Steuerschaltung 20 auf dem "1"-Pegel (von dem Zeitpunkt t2
bis zu dem Zeitpunkt t4) gehalten wird, nur die Schalter S2
u. S5 von den Schaltern S1 bis S6 in der Schalteinrichtung 13
in dem EIN-Zustand gehalten, wie dies zuvor angegeben ist,
und auf diese Weise werden die Ausgangssignale v und w des
Umsetzers 22 über die Schalter S2 u. S5 an den Impuls-Detektor
34 in der numerischen Steuereinrichtung 3 für die Zeitperiode
vom Zeitpunkt t2 bis zum Zeitpunkt t4 geliefert. Dann erzeugt
der Impuls-Detektor 34 die +- und --Impulse c und d in
derselben Art und Weise, wie dies zuvor beschrieben ist, und
der Zähler 36 wird um 1 erhöht oder erniedrigt, und zwar in
Reaktion auf die +- und --Impulse c und d, die diesem über die
Schalter S8 u. S9 zugeführt werden. Wenn das Ausgangssignal
der Steuerschaltung 20 zu dem Zeitpunkt t4 auf den "0"-Pegel
geht, wie dies in Fig. 7(C) gezeigt ist, werden nur die
Schalter S3 u. S6 von den Schaltern S1 bis S6 eingeschaltet,
und die A-Phasen- u. B-Phasen-Signale PA und PB aus dem
Dreh-Codierer 12 werden über die Schalteinrichtung 13 an den
Impuls-Detektor 34 geliefert, wonach der Zähler 36 in Reaktion
auf die A-Phasen- und B-Phasen-Signale um 1 erhöht oder
erniedrigt wird. Daher kann entsprechend diesem
Ausführungsbeispiel sogar dann, wenn der Motor 11 aus irgendeinem Grunde
drehen sollte, während der Zählwert des Zählers 17, welcher
die augenblickliche Position des bewegbaren Maschinenteils
repräsentiert, zu der numerischen Steuereinrichtung 3 (von dem
Zeitpunkt t1 bis zu dem Zeitpunkt t2) übertragen wird und
während die Ausgangssignale v und w des Umsetzers 22 der
numerischen Steuereinrichtung 3 zugeführt werden, d. h. während
die A-Phasen- und B-Phasen-Signale PA und PB aus dem Dreh-
Codierer 12 nicht an die numerische Steuereinrichtung 3
geliefert werden, die augenblickliche Position des bewegbaren
Maschinenteils auf der Seite der numerischen Steuereinrichtung
3 stets erkannt werden, um korrekt der tatsächlichen Position
des bewegbaren Maschinenteils zu entsprechen.
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Wie zuvor beschrieben sind gemäß der vorliegenden Erfindung
in einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine, die auf der
Seite der Werkzeugmaschine ein Positionserfassungsmittel (den
Dreh-Codierer 12 in diesem Ausführungsbeispiel) zum Erzeugen
eines Erfassungssignals jedesmal dann, wenn ein bewegbares
Maschinenteil, wie der Motor 11, um einen vorbestimmten Betrag
bewegt wird, und ein Serielldaten-Erzeugungsmittel (bestehend
aus dem Impuls-Detektor 16, dem Zähler 17, dem
Parallel/Seriell-Umsetzer 18 und dem Umsetzer 19 in dem
Ausführungsbeispiel) hat, und bei der das Erfassungssignal aus dem
Positionserfassungsmittel und die Serielldaten über eine
Signalleitung zu der Seite der numerischen Steuereinrichtung
übertragen werden, auf der Seite der Werkzeugmaschine
Nachführungsmittel (bestehend aus der Nachführungsschaltung 21 und
dem Umsetzer 22 in diesem Ausführungsbeispiel) zum
Wiedergewinnen des Erfassungssignals, das von dem
Positionserfassungsmittel während der Übertragung der Serielldaten erzeugt wird,
Schaltmittel (gebildet durch die Schalteinrichtung 13 in dem
Ausführungsbeispiel) zum wahlweisen Übertragen des
Ausgangssignals von dem Nachführungsmittel, des Erfassungssignals aus
dem Positionserfassungsmittel und der seriellen Daten aus dem
Serielldaten-Erzeugungsmittel durch diese über dieselbe
Signalleitung zu der Seite der numerischen Steuereinrichtung
und Steuermittel (bestehend aus dem Mikroprozessor 31 und der
Steuerschaltung 20 in diesem Ausführungsbeispiel) zum Steuern
der Schalteinrichtung, um das Ausgangssignal des
Nachführungsmittels an die numerische Steuereinrichtung unmittelbar,
nachdem die Übertragung der Serielldaten beendet ist, zu
übertragen, vorgesehen. Dementsprechend bietet die
vorliegende
Erfindung die Vorteile, daß die Anzahl der Signalleitungen
zwischen der numerischen Steuereinrichtung und der
Werkzeugmaschine verringert werden kann und daß sogar, falls sich
das bewegbare Maschinenteil während der Übertragung der
seriellen Daten bewegen sollte, eine korrekte Übereinstimmung
zwischen der tatsächlichen augenblicklichen Position des
beweglichen Maschinenteils und dessen augenblicklicher Position,
die auf der Seite der numerischen Steuereinrichtung erkannt
ist, erreicht werden kann.