DE3787855T2

DE3787855T2 - Verfahren zur rückkehr zum ursprung.

Info

Publication number: DE3787855T2
Application number: DE87901634T
Authority: DE
Inventors: Keiji Sakamoto; Yukio Toyosawa
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1986-02-19
Filing date: 1987-02-17
Publication date: 1994-02-10
Anticipated expiration: 2007-02-18
Also published as: EP0258447B1; US4782275A; KR900005549B1; EP0258447A4; DE3787855D1; JPS62192803A; WO1987005130A1; JP2558252B2; EP0258447A1; KR880700956A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Rückführen zu einem Bezugspunkt, insbesondere auf ein Verfahren zum Rückführen zu einem Bezugspunkt, das gut zur Benutzung beim Durchführen einer Rückführung-zu-einem-Bezugspunkt- Operation in einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine geeignet ist, die eine digitale Servoschaltung zum digitalen Erzeugen eines Geschwindigkeitsbefehls benutzt, um ein bewegbares Element zu transportieren.
In einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine ist es erforderlich, ein bewegbares Element zu einem vorbestimmten Bezugspunkt zurückzuführen, um dadurch ein Koinzidenz zwischen der Maschinenstellung und einer augenblicklichen Stellung in einer numerischen Steuereinrichtung herzustellen, bevor die numerische Steuerung startet.
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Abschnitts zum Durchführen eines herkömmlichen Rückführung-zu-einem-Bezugspunkt- Verfahrens, und Fig. 2 zeigt das zugeordnete Impuls/Zeit-Diagramm.
Wenn ein Bewegungsbefehl in Form von NC-Daten durch ein NC- Band 10 bereitgestellt wird, falls ein Rückführung-zu-einem- Bezugspunkt-Befehl ZRN "0" ist (d. h. wenn ein Rückführungzu-einem-Bezugspunkt-Verfahren nicht wirksam ist), berechnet eine numerische Steuereinrichtung 11 zu jedem vorbestimmten Zeitpunkt eine kleine Bewegungsstrecke in der Richtung jeder Achse, längs welcher ein bewegbares Element während dieser Zeit zu transportieren ist, und gibt diese kleine Bewegungsstrecke in einen Impulsverteiler für jede Achse zu jedem genannten vorbestimmten Zeitpunkt ein, bis der Bestimmungsort erreicht ist. Auf der Grundlage der kleinen Bewegungsstrecke, die diesem eingegeben ist, führt der Impulsverteiler 12 eine Impulsverteilungsberechnung durch, um Befehlsimpulse Pc zu erzeugen. Ein Fehlerzähler 13, der durch einen umkehrbaren Zähler gebildet ist, zählt die Befehlsimpulse Pc. Ein D/A- Wandler (nicht gezeigt) gibt eine Spannung, die proportional zu dem Zählstand ist, einer Geschwindigkeitsregeleinrichtung 14 als einen Geschwindigkeitsbefehl ein, um dadurch einen Servomotor 15 zu drehen, damit ein bewegbares Element, wie ein Werkzeug oder ein Tisch (nicht gezeigt), transportiert wird.
Durch die Drehung des Servomotors wird ein Drehcodierer 16 gedreht. Der Drehcodierer 16 ist dazu bestimmt, einen einzigen Rückkopplungsimpuls PF immer dann zu erzeugen, wenn er sich um einen vorbestimmten Betrag dreht, und um immer dann ein Ein-Umdrehungs-Signal RTS zu erzeugen, wenn er eine volle Umdrehung ausführt. Dementsprechend wird der Betrag der Drehung des Servomotors 15 durch den Drehcodierer 125 erfaßt und dem Fehlerzähler 13 als die Rückkopplungsimpulse PF eingegeben, um dadurch die Inhalte des Zählers in der Nullrichtung zu verringern. Wenn ein statischer Zustand vorherrscht, werden die Daten (der Fehler) in dem Fehlerzähler 13 im wesentlichen konstant, und der Servomotor 15 dreht bei einer im wesentlichen konstanten Geschwindigkeit. Wenn keine Befehlsimpulse Pc mehr eintreffen und die Anzahl von Rückkopplungsimpulsen PF, die erzeugt werden, gleich der Anzahl von Befehlsimpulsen ist, werden die Daten in dem Fehlerzähler 13 zu Null, und der Servomotor 15 stoppt das Drehen.
Wenn der Rückführung-zu-einem-Bezugspunkt-Befehl ZRN "1" ist (d. h. wenn das Rückführung-zu-einem-Bezugspunkt-Verfahren wirksam ist), berechnet andererseits die numerische Steuereinrichtung 11 eine kleine Bewegungsstrecke jedes vorbestimmte Mal längs jeder Achse zum Transportieren des bewegbaren Elements bei einer Schnellbewegungs-Geschwindigkeit und gibt diese Bewegungsstrecke in den Impulsverteiler 12 ein, wodurch das bewegbare Element wie gerade zuvor beschrieben transportiert wird. Es sei angemerkt, daß die tatsächliche Geschwindigkeit Va zu diesem Zeitpunkt graduell auf die Schnellbewegungsgeschwindigkeit VRR angehoben wird, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist.
Bei Beginn des Rückführung-zu-einem-Bezugspunkt-Vorgangs ist ein Gatter 17 offen. Daher werden die Befehlsimpulse Pc und die Rückkopplungsimpulse PF einem Referenzzähler 18 wie auch dem Fehlerzähler 13 eingegeben. Der Referenzzähler 18 ist durch einen umkehrbaren Zähler gebildet und hat eine Kapazität N (gleich der Anzahl von Rückkopplungsimpulsen PF, die während einer Umdrehung des Drehcodierers erzeugt werden). Die Inhalte REF des Referenzzählers 18 stimmen mit den Inhalten (dem Fehler) E des Fehlerzählers 13 überein.
Wenn die tatsächliche Geschwindigkeit Va eine vorbestimmte erste Referenzgeschwindigkeit VR überschreitet, erzeugt die Steuereinrichtung 11 ein Steuersignal D01. Nachdem das Steuersignal D01 erzeugt ist, schließt eine Gattersteuerschaltung 19 das Gatter 17 in Reaktion auf die Erzeugung des ersten Ein-Umdrehungs-Signals RTS. Danach zählt der Referenzzähler 18 nur die Befehlsimpulse Pc hoch, so daß der Inhalt REF desselben variiert, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. In dem Referenzzähler 18 wird eine Servoverzögerung (=E) zum Zeitpunkt T&sub0; gesetzt, wonach die Befehlsimpulse Pc abgezählt werden. Daher kann der Inhalt REF als die befohlene Position betrachtet werden, der jedesmal dann, wenn die Kapazität N erreicht ist, rückgesetzt wird. Die tatsächliche Maschinenposition ist durch eine strichpunktierte Linie in Fig. 2 angegeben.
Wenn sich das bewegbare Element fortbewegt und einen Verzögerungsendschalter niederdrückt, der in der Nähe des Bezugspunkts angeordnet ist, nimmt ein Verzögerungssignal DEC einen niedrigen Pegel (= "0") an. Als Ergebnis führt die numerische Steuereinrichtung 11 eine Verarbeitung in einer Weise aus, daß die Bewegungsgeschwindigkeit des bewegbaren Elements auf eine zweite Referenzgeschwindigkeit VR&sub2; (zu einem Zeitpunkt T&sub1;) herabgesetzt wird, wonach das bewegbare Element bei der Geschwindigkeit VR&sub2; bewegt wird.
Wenn sich das bewegbare Element weiter bei der niedrigen Geschwindigkeit fortbewegt und der Verzögerungsendschalter rückgegestellt wird (Zeitpunkt T&sub2;), erzeugt die numerische Steuereinrichtung 11 das Gattersteuersignal D02.
Wenn darauffolgend ein vorbestimmter Befehlsimpuls Pc erzeugt wird, bewegt sich das bewegbare Element weiter, und der abgezählte Wert REF in dem Referenzzähler 18 wird zu Null. Als Ergebnis wird das Signal ZR zu "1" (T&sub3;), woraufhin das Gatter 20 schließt und die Befehlsimpulse Pc nicht länger geliefert werden.
Danach verringert sich der Zählstand in dem Fehlerzähler 13 graduell, wodurch als Ergebnis davon die Drehgeschwindigkeit des Servomotors 15 absinkt. Der Zählstand E in dem Fehlerzähler 13 kommt schließlich bei Null zum Stillstand, wenn das Ein-Umdrehungs-Signal RTS erzeugt wird.
In Übereinstimmung mit diesem Rückführung-zu-einem-Bezugspunkt-Verfahren kann der Rückführung-zu-einem-Bezugspunkt- Vorgang akkurat unabhängig von dem Betrag der Verzögerung durchgeführt werden. Zusätzlich kann das bewegbare Element, wenn eine Ein-Umdrehungs-Position als ein Raster-Punkt angenommen wird, zu dem ersten Raster-Punkt in der Art einer Rückführung zu einem Bezugspunkt zurückgeführt werden, nachdem der Verzögerungsendschalter rückgestellt ist. Darüber hinaus kann durch Voreinstellen eines numerischen Werts M in dem Referenzzähler 18 eine Position M, die um M Impulse von dem Raster-Punkt versetzt ist, zu der Rückführung-zu-einem- Bezugspunkt-Position gemacht werden. Demzufolge ist das herkömmliche Verfahren ein nutzbringendes Verfahren.
Seit einiger Zeit besteht ein Trend hin zu einer digitalen Regelung von Servomotoren. Bei einer solchen digitalen Servoregelung wird eine Bewegungsstrecke ΔRn, die längs jeder Achse während jeder vorbestimmten ΔT (z. B. 2 ms) zurückzulegen ist, durch eine numerische Steuereinrichtung berechnet, es wird ein Wert, der durch Multiplizieren der Bewegungsstrecke ΔRn mit einem vorbestimmten Übertragungsfaktor gewonnen ist, in eine digitale Servoschaltung während jeder vorbestimmten Zeit ΔT eingegeben, und die digitale Servoschaltung führt eine Berechnung in Übereinstimmung mit der folgenden Gleichung
E + ΔRn - ΔPn → E
alle ΔT aus (wobei ΔPn die tatsächliche Bewegungsstrecke alle ΔT ist und E ein kumulierter Fehler ist, dessen Anfangswert Null ist) und führt eine Impulsbreitenmodulation in Übereinstimmung mit der Größe des Fehlers E aus, um dadurch die Drehgeschwindigkeit des Servomotors zu regeln.
In anderen Worten ausgedrückt heißt dies, daß in dem Fall einer digitalen Servoregelung der Impulsverteiler 12, der die seriellen Impulse erzeugt, nicht vorgesehen ist und der Fehlerzähler durch einen RAM in der numerischen Steuereinrichtung 11 ersetzt ist.
Ein Problem, das sich hierdurch ergibt, besteht darin, daß das herkömmliche Rückführung-zu-einem-Bezugspunkt-Verfahren nicht auf einen Rückführung-zu-einem-Bezugspunkt-Vorgang einer numerisch gesteuerten Maschine angewendet werden kann, die eine derartige digitale Servoregelung benutzt.
Dementsprechend besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Rückführung- zu-einem-Bezugspunkt-Verfahren zu schaffen, das auf einen Rückführung-zu-einem-Bezugspunkt- Vorgang in einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine anwendbar ist, die eine digitale Servoregelung benutzt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Rückführen zu einem Bezugspunkt in einem numerischen Steuersystem vorgesehen, das umfaßt:
eine rechnerabhängige numerische Steuereinrichtung zum Erzeugen eines Bewegungsbefehls-Werts ΔRn bei regelmäßigen Intervallen ΔT,
eine digitale Servoschaltung zum digitalen Servosteuern eines Servomotors auf der Grundlage des Bewegungsbefehls- Werts ΔRn, um ein bewegbares Element zu transportieren,
ein Impulserzeugungsmittel zum Erzeugen sowohl eines Impulses immer dann, wenn sich das bewegbare Element um einen vorbestimmten Betrag fortbewegt, als auch eines Ein-Umdrehungs-Signals immer dann, wenn eine vorbestimmte Anzahl N von Impulsen erzeugt worden ist,
ein erstes Zählmittel zum Abzählen der Impulse, die während des Zeitintervalls ΔT erzeugt werden, um dadurch einen Betrag der Fortbewegung ΔPn des bewegbaren Elements während des Zeitintervalls ΔT zu überwachen,
ein zweites Zählmittel zum Abzählen der Impulse von der Erzeugung des Ein-Umdrehungs-Signals bis zu dem Ende des aktuellen Zeitintervalls ΔT, um dadurch einen Betrag der Fortbewegung B des bewegbaren Elements während dieser Zeit zu überwachen, und
einen Verzögerungsendschalter, dadurch gekennzeichnet, daß die numerische Steuereinrichtung das bewegbare Element zu einem Bezugspunkt zurückführt durch:
einen ersten Schritt zum Transportieren des bewegbaren Elements durch einen Bezugspunkt-Rückführungsbefehl,
einen zweiten Schritt zum Gewinnen einer Summe REFn eines Fehlers En, der die Differenz zwischen einer befohlenen Position Rn und einer gegenwärtigen Position Pn des bewegbaren Elements an dem Ende des aktuellen Zeitintervalls ΔT nach der Erzeugung des Ein-Umdrehungs-Signals ist, und des Betrags der Fortbewegung B und zum Annehmen der Summe REFn als eine befohlene Position, die vorherrscht, wenn die Position, bei der das Ein-Umdrehungs-Signal erzeugt wird, Null ist,
einen dritten Schritt zum Aktualisieren der Summe REFn bei jedem der regelmäßigen Zeitintervalle ΔT in Übereinstimmung mit der Formel
REFn + ΔRn → REFn
und einen vierten Schritt zum Ausgeben des Werts ΔRn als einen endgültigen befohlenen Betrag der Fortbewegung, der in Übereinstimmung mit der Formel
(N - REFn) → ΔRn
unter Benutzung einer befohlenen Position REFn an dem Ende des aktuellen Zeitintervalls ΔT, nachdem der Verzögerungsendschalter aus dem niedergedrückten Zustand rückgestellt ist, gewonnen wurde.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel transportiert eine numerische Steuereinrichtung ein bewegbares Element durch eine Schnellfortbewegung in Reaktion auf einen Rückführungzu-einem-Bezugspunkt-Befehl. Als Ergebnis erzeugt ein Drehcodierer einen einzigen Impuls immer dann, wenn er sich über einen vorbestimmten Winkel hinweg dreht, und ein Ein-Umdrehungs-Signal immer dann, wenn er eine volle Umdrehung ausführt. Es sei angenommen, daß der Drehcodierer ein Anzahl N von Impulsen während einer Umdrehung erzeugt. Ein erster Zähler zählt die Impulse ab, die durch den Drehcodierer während einer vorbestimmten Zeit ΔT erzeugt werden, um dadurch den Betrag der Fortbewegung ΔPn des bewegbaren Elements während dieser Zeit zu überwachen. Ein zweiter Zähler zählt die Anzahl von Impulsen, die von der Erzeugung des Ein-Umdrehungs-Signals bis zu einer Anfangszeit erzeugt werden, bei jedem ΔT ab, um dadurch den Betrag der Fortbewegung B des bewegbaren Elements während dieser Zeit zu überwachen. Zu der Anfangszeit wird jedes ΔT nach der Erzeugung des Ein- Umdrehungs-Signals eine Summe REFn, welche die Summe eines Fehlers En, welcher die Differenz zwischen einer befohlenen Position Rn und der gegenwärtigen Maschinenposition Pb, die tatsächlich vorherrscht, ist und des Betrags der Fortbewegung B, der durch den zweiten Zähler gewonnen ist, berechnet. Es sei angemerkt, daß REFn die befohlene Position ist, wenn die Position, in der das Ein-Umdrehungs-Signal erzeugt wird, Null ist. Danach wird REFn alle ΔT in Übereinstimmung mit der Formel
REFn + ΔRn → REFn
aktualisiert, bis das nächste Ein-Umdrehungs-Signal erzeugt wird. Die befohlene Position REFn wird zu der Anfangszeit alle ΔT, nachdem ein Verzögerungsendschalter rückgestellt ist, gewonnen, es wird (N-REFn) an eine digitale Servoschaltung als der letzte befohlene Betrag der Fortbewegung ausgegeben, und das bewegbare Element wird zu einer Bezugsposition zurückgeführt, die so bestimmt ist, daß sie auf einen vorgeschriebenen Raster-Punkt fällt.
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer herkömmlichen Vorrichtung.
Fig. 2 zeigt ein Impuls/Zeit-Diagramm zum Beschreiben der Arbeitsweise der Vorrichtung gemäß Fig. 1.
Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 4 zeigt ein Flußdiagramm der Verarbeitung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 5 zeigt ein Impuls/Zeit-Diagramm zum Beschreiben der Arbeitsweise der Vorrichtung gemäß Fig. 3.
Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Das Bezugszeichen 21 bezeichnet eine numerische Steuereinrichtung zum Transportieren eines bewegbaren Elements, wie eines Werkzeugs oder eines Tisches, durch Erzeugen eines Bewegungsbefehls-Werts ΔRn zu jedem vorbestimmten Zeitpunkt. Das Bezugszeichen 21a bezeichnet einen Prozessor, und das Bezugszeichen 21b bezeichnet einen RAM. Das Bezugszeichen 22 bezeichnet eine digitale Servoschaltung, das Bezugszeichen 24 bezeichnet einen Drehcodierer zum Erzeugen sowohl eines Impulses PF immer dann, wenn sich das bewegbare Element um eine vorbestimmte Strecke fortbewegt, als auch ein Ein-Umdrehungssignal RTS bei jeder Umdrehung oder in anderen Worten ausgedrückt, immer dann, wenn ein vorbestimmter Betrag (N) von Impulsen PF erzeugt wird. Das Bezugszeichen 25 repräsentiert einen ersten Zähler, der die Impulse PF während einer vorbestimmten Zeit ΔT abzählt, um dadurch den Betrag der Fortbewegung ΔPnn des bewegbaren Elements während dieser Zeit zu überwachen. Das Bezugszeichen 26 bezeichnet ein Gatter, und das Bezugszeichen 27 bezeichnet einen zweiten Zähler, der die Anzahl von Impulsen PF abzählt, die von der Erzeugung des Ein-Umdrehungs-Signals RTS an bis zu einer Anfangszeit während jeder vorbestimmten Zeit abzählt, um dadurch den Betrag der Fortbewegung B des bewegbaren Elements während dieser Zeit zu überwachen. Das Bezugszeichen 29 repräsentiert einen Verzögerungsendschalter, der in der Nähe eines Bezugspunkts vorgesehen ist.
Fig. 4 zeigt ein Flußdiagramm der Verarbeitung in dem Rückführung-zu-einem-Bezugspunkt-Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Rückführung-zu-einem-Bezugspunkt-Verarbeitung gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun anhand der Fig. 3 bis 5 beschrieben. Es sei angenommen, daß der Prozessor die vorbestimmte Verarbeitung alle ΔT (z. B. 2 ms) durchführt. Ferner sollen eine befohlene Position zu jeder Zeit Tn (n = 1, 2, . . . ) durch Rn, die gegenwärtige Maschinenposition durch Pn und ein Fehler durch En (= Rn - Pn) ausgedrückt sein. Außerdem soll eine befohlene Position, wenn die Position, in der das Ein-Umdrehungs-Signal erzeugt wird, vorliegt, durch REFn ausgedrückt sein.
(a) Wenn eine Rückführung-zu-einem-Bezugspunkt-Operation von einer Bedienerschalttafel (nicht gezeigt) aus angefordert wird (ZRN = "1"), berechnet der Prozessor 21a der numerischen Steuereinrichtung 21 eine kleine Fortbewegungsstrecke ΔRn zu jeder vorbestimmten Zeit ΔT (2 ms) längs jeder Achse zum Transportieren des bewegbaren Elements bei einer Schnellbewegungsgeschwindigkeit, multipliziert die Fortbewegungsstrecke mit einem vorbestimmten Übertragungsfaktor und gibt das Ergebnis in die digitale Servoschaltung 22 ein, wodurch der Servomotor dreht, um das bewegbare Element zu transportieren.
Bis ein Schritt (d), der im folgenden beschrieben wird, ausgeführt wird, führt der Prozessor 21a der numerischen Steuereinrichtung 21 alle ΔT (2 ms) die folgenden Berechnungen parallel zu der Verarbeitung, die in dem Flußdiagramm gemäß Fig. 2 gezeigt ist, aus:
Rn + ΔRn → Rn (1)
Pn + ΔPn → Pn (2)
En + ΔRn - ΔPn → En (3)
Rn - Pn → REFn (4),
um dadurch die befohlene Position Rn, die gegenwärtige Maschinenposition Pn, den Fehler En (dessen Anfangswert Null ist) und REFn zu gewinnen. Diese Werte werden in dem RAM 11b gespeichert.
REFn entspricht dem Zählstand in dem Referenzzähler 18 in dem Beispiel gemäß Fig. 1 nach dem Stand der Technik. Ferner ist ΔPn in den zuvor angegebenen Gleichungen die tatsächliche Fortbewegungsstrecke bei allen ΔT. Die Rückkopplungsimpulse PF werden durch den Zähler 25 abgezählt, und der Prozessor 21a liest den Zählstand aus und stellt den Zähler alle ΔT auf Null zurück, wonach die Rückkopplungsimpulse erneut beginnend von Null an abgezählt werden, wodurch ΔPn gewonnen wird.
(b) Die tatsächliche Geschwindigkeit Va erhöht sich aufgrund der zuvor beschriebenen Regelung graduell, und der Prozessor 21a prüft, ob die tatsächliche Geschwindigkeit Va eine vorbestimmte erste Referenzgeschwindigkeit VR1 überschritten hat.
(c) Wenn Va ≥ VR1 ist, erzeugt eine Geschwindigkeitsüberwachungseinrichtung (nicht gezeigt) ein Geschwindigkeitserreichungssignal VRG mit hohem Pegel (="1"), wonach als Ergebnis davon der Prozessor 21 als nächstes prüft, ob das Ein- Umdrehungs-Signal RTS erzeugt worden ist.
(d) Falls das Ein-Umdrehungs-Signal RTS erzeugt ist, wird geprüft, ob eine Anfangszeit Zn alle ΔT erreicht worden ist. Es sei angemerkt, daß falls das Ein-Umdrehungs-Signal RTS erzeugt ist, das Gatter 26 bis zur Anfangszeit alle ΔT öffnet, so daß die Rückkopplungsimpulse PF, die durch den Drehcodierer 24 erzeugt werden, dem Zähler 27 zugeführt werden, um durch diesen abgezählt zu werden. Auf diese Weise wird der Betrag der Fortbewegung B (s. Fig. 5), der von der Erzeugung des Ein-Umdrehungs-Signals RTS bis zu der Anfangszeit Tn alle ΔT ansteht, in dem Zähler 27 gespeichert wird.
(e) Zu dem Zeitpunkt Tn erzeugt der Prozessor 21a einen Abtastimpuls SP, liest den Betrag der Fortbewegung B, welcher in dem Zähler 27 gespeichert ist, aus und liest in ähnlicher Weise den Betrag der Fortbewegung ΔPn während der Zeit ΔT, welcher in dem Zähler 25 gespeichert ist, aus. Danach führt der Prozessor die Operationen gemäß den Gleichungen (1) bis (3) aus, um die befohlene Position Rn, die gegenwärtige Position Pn und den Fehler En zu berechnen, und berechnet REFn in Übereinstimmung mit der Formel
Rn - Pn + B → REFn (5).
Es sei angemerkt, daß REFn die befohlene Position zu der Zeit Tn ist, wenn die Position, in welcher das Ein-Umdrehungs-Signal RTS erzeugt wird, Null ist (d. h. die Position bei jeder einzelnen Umdrehung). Die tatsächliche gegenwärtige Maschinenposition ist von REFn um (Rn - Pn + B) verzögert.
(f) Als nächstes prüft der Prozessor 21a, ob ein Verzögerungssignal DEC "0" ist, das-von dem bewegbaren Element herrührt, welches den Verzögerungsendschalter 29 niederdrückt.
Bis ein Schritt (k), der im folgenden beschrieben wird, ausgeführt ist, führt der Prozessor 21a die Berechnungen gemäß den Gleichungen (1) bis (3) alle ΔT parallel zu der Verarbeitung, die in dem Flußdiagramm gemäß Fig. 4 gezeigt ist, aus, um die befohlene Position Rn, die gegenwärtige Maschinenposition Pn und den Fehler En zu berechnen, und aktualisiert die befohlene Position REFn bei jeder Umdrehung in Übereinstimmung mit der Gleichung
REFn + ΔRn → REFn (6)
oder, falls (REFn + ΔRn) größer als N ist,
REFn + ΔRn - N → REFn (6').
Das bedeutet, daß sich die befohlene Position REFn, wenn die Position, in welcher das Ein-Umdrehungs-Signal erzeugt wird, Null ist, durch Addieren der befohlenen Fortbewegungsstrecke ΔRn zu dieser alle ΔT ändert, wie die in Fig. 5 gezeigt ist. Die gegenwärtige Maschinenposition ist durch die strichpunktierte Linie angegeben.
(g) Wenn sich das bewegbare Element in der Richtung des Bezugspunkts fortbewegt und der Verzögerungsendschalter 29, welcher in der Nähe des Bezugspunkts vorgesehen ist, durch das bewegbare Element niedergedrückt wird, wird das Verzögerungssignal DEC "0". Wenn dies eintritt, führt der Prozessor 21a eine Verzögerungsverarbeitung durch. Das bedeutet, daß der Prozessor nacheinander den befohlenen Betrag der Bewegung ΔRn alle ΔT herabsetzt.
(h) Der Prozessor prüft darauffolgend, ob die tatsächliche Geschwindigkeit Va eine zweite Referenzgeschwindigkeit VR2 erreicht hat.
(i) Falls Va = VR2 ist, wird die Verzögerungsverarbeitung angehalten. Als Ergebnis bewegt sich das bewegbare Element darauffolgend in der Richtung des Bezugspunkts bei der zuvor genannten Geschwindigkeit.
(j) Der Prozessor 21a prüft dann, ob das Verzögerungssignal DEC den Wert "1" erreicht hat.
(k) Wenn sich das bewegbare Element weiter in der Richtung des Bezugspunkts fortbewegt, wird der Verzögerungsendschalter 29, der durch das bewegbare Element niedergedrückt wurde, rückgestellt, so daß sich das Verzögerungssignal DEC von "0" nach "1" ändert.
Wenn der Zustand DEC = "1" erreicht ist, wird geprüft, ob alle ΔT eine Anfangszeit Tk erreicht ist.
(l) Falls die Zeit Tk erreicht ist, führt der Prozessor Berechnungen gemäß den Gleichungen (1) bis (3) und (6) oder (6') (die Operationen n → k werden in Verbindung mit jeder Gleichung durchgeführt) aus, um eine befohlene Position Rk, eine gegenwärtige Maschinenposition Pk, einen Fehler Ek und eine befohlene Position REFk, die vorherrscht, wenn die Position, in welcher das Ein-Umdrehungssignal erzeugt wird, Null ist, zu berechnen. Ferner wird die Operation REFk → C (s. Fig. 5) durchgeführt.
(m) Als nächstes berechnet der Prozessor 21a in Übereinstimmung mit der folgenden Gleichung einen Betrag der Fortbewegung ΔRk+1, der notwendig ist, um die befohlene Position zu derjenigen Position zu machen, in der das Ein-Umdrehungs- Signal erzeugt wird:
N - C → ΔRk+1 (7).
In anderen Worten ausgedrückt heißt dies, daß ein befohlener Betrag der Fortbewegung ΔRk+1, der benötigt wird, um das bewegbare Element in die Position zu bringen, in welcher das Ein-Umdrehungs-Signal erzeugt wird, berechnet wird. Die befohlene Position wird in Übereinstimmung mit Gleichung (1) aktualisiert.
(n) Danach wird ΔRk+1 an die digitale Servoschaltung 22 als der endgültige befohlene Betrag der Fortbewegung ausgegeben. Als Ergebnis wird das bewegbare Element von dem Zeitpunkt Tk bewegt (ΔRk+1 + Ek) und auf das Erreichen derjenigen Position hin, in welcher das Ein-Umdrehungs-Signal erzeugt wird, gestoppt. Dann wird die Rückführung-zu-einem-Bezugspunkt-Operation beendet.
Auf diese Weise kann eine Rückführung-zu-einem-Bezugspunkt- Operation durch software-mäßige Verarbeitung innerhalb einer numerischen Steuereinrichtung durchgeführt werden. Folglich ist die vorliegende Erfindung gut zur Anwendung auf eine Rückführung- zu-einem-Bezugspunkt-Operation in einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine, die eine digitale Servoschaltung benutzt, geeignet.

Claims

1. Verfahren zum Rückführen zu einem Bezugspunkt in einem numerischen Steuersystem, das umfaßt

eine rechnerabhängige numerische Steuereinrichtung (21) zum Erzeugen eines Bewegungsbefehls-Werts ΔRn bei regelmäßigen Zeitintervallen ΔT,

eine digitale Servoschaltung (22) zum digitalen Servosteuern eines Servomotors (23) auf der Grundlage des Bewegungsbefehls-Werts ΔRn, um ein bewegbares Element zu transportieren,

ein Impulserzeugungsmittel (24) zum Erzeugen sowohl eines Impulses immer dann, wenn sich das bewegbare Element um einen vorbestimmten Betrag fortbewegt, als auch eines-Ein-Umdrehungs-Signals immer dann, wenn eine vorbestimmte Anzahl N von Impulsen erzeugt worden ist,

ein erstes Zählmittel (25) zum Abzählen der Impulse, die während des Zeitintervalls ΔT erzeugt werden, um dadurch einen Betrag der Fortbewegung ΔPn des bewegbaren Elements während des Zeitintervalls ΔT zu überwachen,

ein zweites Zählmittel (27) zum Abzählen der Impulse von der Erzeugung des Ein-Umdrehungs-Signals bis zu dem Ende des aktuellen Zeitintervalls ΔT, um dadurch einen Betrag der Fortbewegung B des bewegbaren Elements während dieser Zeit zu überwachen, und

einen Verzögerungsendschalter (29), dadurch gekennzeichnet, daß die numerische Steuereinrichtung (21) das bewegbare Element zu einem Bezugspunkt zurückführt durch:

einen ersten Schritt zum Transportieren des bewegbaren Elements durch einen Bezugspunkt-Rückführungsbefehl einen zweiten Schritt zum Gewinnen einer Summe REFn eines Fehlers En, der die Differenz zwischen einer befohlenen Position Rn und einer gegenwärtigen Position Pn des bewegbaren Elements an dem Ende des aktuellen Zeitintervalls ΔT nach der Erzeugung des Ein-Umdrehungs-Signals ist, und des Betrags der Fortbewegung B und zum Annehmen der Summe REFn als eine befohlene Position, die vorherrscht, wenn die Position, bei der das Ein-Umdrehungs-Signal erzeugt wird, Null ist,

einen dritten Schritt zum Aktualisieren der Summe REFn bei jedem der regelmäßigen Zeitintervalle ΔT in Übereinstimmung mit der Formel

REFn + ΔRn → REFn

und

einen vierten Schritt zum Ausgeben des Werts ΔRn als einen endgültigen befohlenen Betrag der Fortbewegung, der in Übereinstimmung mit der Formel

(N-REFn) → ΔRn

unter Benutzung einer befohlenen Position REFn an dem Ende des aktuellen Zeitintervalls ΔT, nachdem der Verzögerungsendschalter (29) aus dem niedergedrückten Zustand rückgestellt ist, gewonnen wurde.

2. Verfahren zum Rückführen zu einem Bezugspunkt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem zweiten Schritt eine befohlene Position Rn in Übereinstimmung mit der Formel

Rn + ΔRn → Rn

aktualisiert wird und eine gegenwärtige Position Pn des bewegbaren Elements in Übereinstimmung mit der Formel

Pn + ΔPn → Pn

aktualisiert wird.

3. Verfahren zum Rückführen zu einem Bezugspunkt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem dritten Schritt die Summe REFn in Übereinstimmung mit der folgenden Formel aktualisiert wird, wenn REFn + ΔRn ≥ N gilt:

REFn + ΔRn - N → REFn

4. Verfahren zum Rückführen zu einem Bezugspunkt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitung von dem zweiten Schritt an folgend auf die Erzeugung eines Ein-Umdrehungs-Signals ausgeführt wird, das zum ersten Mal auftritt, nachdem die tatsächliche Geschwindigkeit eine vorbestimmte Geschwindigkeit überschreitet.