DE68914812T2

DE68914812T2 - Steuerungssystem für eine automatische Läppmaschine.

Info

Publication number: DE68914812T2
Application number: DE68914812T
Authority: DE
Inventors: Alberto Biasillo; Richard Clayton Taylor
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1988-12-27
Filing date: 1989-11-18
Publication date: 1994-11-24
Anticipated expiration: 2009-11-19
Also published as: JPH02185367A; JPH0645103B2; DE68914812D1; US5010491A; EP0375921B1; EP0375921A1

Description

Diese Erfindung betrifft ein System zur automatischen Steuerung einer mechanischen Läppmaschine mit Hilfe eines Abstandsfühlers, der die Lage des Läppwerkzeugs relativ zu einer Bezugsebene mißt, und eines Digitalrechners, der aus den Abstandsmessungen eine Ausgleichskurve erzeugt, die geschätzte Zeit zum Erreichen des gewünschten Meßwerts ermittelt und den Läppvorgang beendet, wenn der geschätzte Zeitpunkt erreicht ist.
Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein Computersteuerungssystem für eine Läppmaschine, die einen linearen, variablen Differentialumformer benutzt um die Abstände zwischen den Läpp-Werkzeugen zu messen, und ein Rechnersystem, um die gemessenen Werte einer Ausgleichskurve anzupassen, die die Meßwerte als unktion der Zeit darstellt. Das System beendet den Läppvorgang zu dem Zeitpunkt, an dem die Ausgleichskurve die gewünschte Dicke des bearbeiteten Teils schneidet.
Maschinenwerkzeuge verschiedener Art sind lange sowohl unter offenen als auch geschlossenen Computersteuerschleifen betrieben worden. In einem offenen Schleifensystem wird die Lage der Schneidoberfläche der Maschinenwerkzeuge kalibriert, und dann wird das Werkzeug betätigt, um das Schneidwerkzeug zur Durchführung der gewünschten Arbeit bis auf die vorgeschriebene Entfernung oder Tiefe voranzubewegen. Offene Schleifensysteme sind üblicher bei Bohr- und Fräsvorgängen wie sie an Lochpressen, Lehrenbohrmaschinen, Bohrbänken, Drehbänken und Fräsmaschinen ausgeführt werden.
Schleifvorgänge werden manchmal unter geschlossenen Steuerschleifen durchgeführt, da die Lage der Schleifscheiben möglicherweise keinen genauen Meßwert für das zu bearbeitende Teil liefert. Das bedeutet, daß der Schleifvorgang durch Meßwerte gesteuert wird, die, anstatt sich auf die Lage der Schleifscheibe selbst zu stützen, direkt am Teil durchgeführt werden. Zum Beispiel benutzt das in US-A-3 655 652 beschriebene System einen linearen, variablen Differentialumformer, um das Werkstück genau zu vermessen. Die Ausgabe des linearen, variablen Differentialumformers wird digitalisiert und benutzt, um einen Hinweis auf die Materialmenge, die vom Werkstück entfernt worden ist, auf die Abtragrate des Materials vom Werkstück und auf den Grad der Unebenheit des Werkstücks abzuleiten. Das System des Patents entwickelt kein Signal mit Hilfe von Ausgleichskurvenverfahren, noch extrapoliert es, um den Zeitpunkt zu bestimmen, an dem die gewünschte Materialmenge abgetragen ist.
Das in US-A-3 906 677 beschriebene Schleifsystem für Zahnradzähne sorgt für Änderungen der Nockensteuerung durch im Rechner gespeicherte Signale. Das System vermeidet plötzliche, und daher große Vorschubbewegungen durch Interpolation des Befehls und Aufteilung in eine Reihe kleiner Schritte. Es gibt keine direkte Messung vom geschliffenen Zahnradzahns, und das System setzt keine Extrapolation ein, um zu bestimmen, wann der Schleifvorgang abgeschlossen ist.
In US-A-4 027 245 benutzt das beschriebene Steuerungssystem keine Extrapolation noch werden direkte Messungen am Werkstück durchgeführt, um die Rate des Materialabtrags zu bestimmten. Die Lage der Schleifscheibe wird direkt von dem Programm gesteuert, das auf die Winkelposition des Werkstücks reagiert, aber Änderungen der Abmessungen des Werkstücks nicht berücksichtigt. Ein Lage-Meßwertaufnehmer wird nur für die Zwecke der Bedienungssystemsteuerung benutzt und liegt außerhalb der Computerschleife.
US-A-4 502 125 beschreibt eine numerische Steuereinheit für eine Winkelschieberschleifmaschine, die die Durcbmesseränderung der Schleifscheibe bei einem Abrichtungsvorgang anpaßt. Das beschriebene System wendet keine Ausgleichskurvenverfahren auf das Meßwertaufnehmersignal an, noch extrapoliert es, um den Zeitpunkt zu bestimmen, an dem die gewünschte Materialmenge abgetragen ist.
Das in US-A-4 570 385 gezeigte Schleifsteuerungssystem wurde entwickelt, um in einem Lernmodus zu arbeiten, wobei manuelle Steuerbewegungen von einem Computer aufgezeichnet werden, und um in einem Betriebsmodus zu arbeiten, in dem die zuvor eingegebenen und aufgezeichneten Steuerbewegungen durch das System wieder ausgeführt werden, um die ursprünglichen Bewegungen zu wiederholen. Das System wendet keine Ausgleichskurvenverfahren an, noch extrapoliert es, um den Zeitpunkt zu bestimmen, an dem die gewünschte Materialmenge abgetragen ist.
Das in US-A-4 584 796 gezeigte System bezieht sich auf eine Schleifmaschine, bei der eine Abrichtungseinrichtung fest an der Maschinenbank angebracht ist, und die ein Steuerungssystem hat, das sowohl den Abrieb auf der Schleifscheibe anpaßt, der von der Abrichtvorrichtung verursacht wird, als auch den Abrieb auf der Abrichtvorrichtung, der durch den Abrichtvorgang verursacht wird. Das System umfaßt Register, die in einer Situation manuell neu geladen werden können, in der eine neue Schleifscheibe benutzt wird. Das System gemaß dem Patent umfaßt keine Mittel, um Änderungen am Werkstück zu messen, und verläßt sich auf die Messungen an der Schleifscheibe selbst. Es gibt keine Offenbarung hinsichtlich Kurvenausgleich oder Extrapolation, um festzustellen, wann der maschinelle Vorgange die gewünschte Materialmenge abgetragen hat.
Das in US-A-4 546 573 beschriebene System benutzt optische Detektoren in Verbindung mit Bezugslinien, um das Werkstück für den Schleifvorgang genau zu positionieren. Das Steuerungssystem wendet keine Ausgleichskurvenverfahren an, noch benutzt es Extrapolationen um festzustellen, wann der Schleifvorgang beendet werden sollte.
US-A-4 233 784 spricht das Problem des ungleichmäßigen Abtrags von Schleifscheiben in einer Vorrichtung für das Kantenschleifen von Linsen an. Wenn die Kanten von Linsen mit derselben Stelle der Schleifscheibe geschliffen werden, bewirkt der sich ergebende Abtrag die Ausbildung einer Vertiefung in der Scheibe. Um dies zu verhindern, wird ein Sensor über die Oberfläche der Scheibe geführt, um die höchste Stelle einer eventuellen Ungleichmäßigkeit auszumachen, und anschließend findet das Schleifen an der höchsten Stelle statt, um darauf hinzuarbeiten, daß das ebene Profil der Scheibe wieder hergestellt wird. Dieses System wendet kein Ausgleichskurvenverfahren an, noch benutzt es die Extrapolation, um den Zeitpunkt für die Beendigung des Schleifvorgangs zu bestimmen.
Ein Artikel im IBM Technical Disclosure Bulletin, Bd. 1P, Nr. 1, Juni 1969, S. 152-55, beschreibt ein numerisches Steuerungssystem, das die Abmessungsungenauigkeiten eines Fräswerkzeugs ausgleicht. Das Steuerungsprograinm liefert eine lineare Ausgleichsformel und eine Kreisbogenausgleichsformel. Das System wendet keine Ausgleichskurvenverfahren auf die gemessenen Werte an, noch extrapoliert es, um den Zeitpunkt zu bestimmen, an dem das Schleifen beendet werden sollte.
Das in GB-A-2 108 024 beschriebene Steuerungssystem sieht einen zusätzlichen Materialabtrag vom Werkstück vor, wenn das gespeicherte Steuerungsprogramm beendet ist und das Nachmessen der Abmessungen des Werkstücks anzeigt daß die richtige Größe noch nicht erreicht ist. Es gibt keine Aussagen über Kurvenanpassungen, noch gibt es dort einen Hinweis, daß der maschinelle Vorgang entsprechend einem Wert zu beenden ist, der durch Extrapolation der Materialabtragrate bestimmt wird.
Beim Steuerungssystem von FR-A-2 478 515 wird die Schleifmaschine so gesteuert, daß eine bestimmte Materialmenge pro Zeiteinheit abgetragen wird. Die Zusammenfassung enthält keinen Hinweis auf Kurvenanpassung, noch auf Extrapolation als Mittel um festzustellen, wann der Schleifvorgang abgeschlossen ist.
Die Übersicht der russischen Patentschrift 1 278 181 beschreibt ein System, um den Punkt zu bestimmen, wo das Schneidwerkzeug auf einer Drehbank das Werkstück zuerst berührt. Die entstehenden Schwingungen werden an einen Sensor übertragen, der das automatisierte Programm zur Steuerung des Fräswerkzeugs startet. Die Zusammenfassung erwähnt nicht die Verwendung von Kurvenanpassung, noch die Anwendung von Extrapolationsverfahren, um den Zeitpunkt zu bestimmen, an dem der Drehvorgang abgeschlossen ist.
Obwohl die beschriebenen Dreh- und Schleifsysteme in gewisser Hinsicht dem Abt ragen von Material durch einen Läppvorgang ähneln, gibt es bestimmte wesentliche Unterschiede, die es schwer machen, dieselben Steuerungsverfahren erfolgreich anzuwenden. Zum Beispiel macht es die Anordnung des Werkstücks zwischen den festen und beweglichen Läppwerkzeugen schwer, eine direkte Messung am Werkstück zu erhalten. Zusätzlich führt die Natur des Vorgangs dazu, daß sekundäre Messungen, die am Läppwerkzeug durchgeführt werden, sehr verrauscht sind. Das heißt, es gibt keine Sicherheit, daß irgendeine Messung oder sogar eine Reihe von Messungen eine genaue Wiedergabe der Werkstückabmessungen darstellt. Da die Messungen in zufälliger Weise von der wirklichen Abmessung abweichen, wird die Beendigung des Läppvorgangs auf die erste Anzeige der gewünschten Abmessung hin sicherlich ein zu großes Teil liefern. Wenn der Läppvorgang fortgesetzt wird, bis der Mittelwert der gemessenen Abmessung der gewünschten Abmessung entspricht, ist es wahrscheinlich, daß der Läppvorgang zu lange fortgesetzt worden ist und das fertige Teil zu klein ist.
Es ist daher eine Aufgabe dieser Erfindung, ein Maschinensteuerungssystem zu liefern, das der Verwendung in einer geschlossenen Systemschleife angepaßt ist, die Meßwertaufnehmer enthält, die ein verrauschtes Ausgangssignal liefern.
Es ist eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, ein Steuerungssystem mit einer geschlossenen Schleife für ein Maschinenwerkzeug zu liefern, bei dem das Signal von den Meßwertaufnehmern, die das Werkstück vermessen, an eine Kurve angeglichen wird, die dann benutzt wird, um den Zeitpunkt zur Beendigung des maschinellen Vorgangs zu extrapolieren und vorherzusagen.
Es ist noch eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Steuerungs-System für ein Maschinenwerkzeug zu liefern, das Kurvenanpassungsverfahren auf die Meßwertaufnehmersignale anwendet und eine Extrapolation der sich ergebenden Kurve benutzt, um den Zeitpunkt zur Beendigung des maschinellen Vorgangs vorherzusagen.
Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Steuerungssystem mit geschlossener Schleife für eine Läppmaschine zu liefern, bei dem die Meßwertaufnehmersignale benutzt werden, um eine Ausgleichskurve abzuleiten, die die Dicke des Werkstücks als Funktion der Zeit darstellt, und bei dem die sich ergebende Kurve extrapoliert wird, um die Zeit bis zur Beendigung des Läppvorgangs bei der gewünschten Dicke vorherzusagen.
Diese und andere Aufgaben dieser Erfindung, die in den Ansprüchen 1 und 9 definiert ist, werden durch ein rechnergestütztes Steuerungssystem für eine Läppmaschine erfüllt, das lagesensitive Meßwertaufnehmer hat, um Ausgangssignale zu erzeugen, die den Abstand zwischen der ersten und zweiten Läppoberfläche darstellen, wobei der Rechner dazu eingerichtet ist, die Ausgangssignale an eine Kurve anzupassen, die den Fortschritt des maschinellen Vorgangs in den Größen Abstand und Zeit angibt, und aus der sich ergebenen Kurve eine Extrapolation vorzunehmen, um den Zeitpunkt vorherzusagen, an dem der maschinelle Vorgang ain gewünschten Endpunkt ankommt und das Werkstück in der gewünschten Dicke belassen wird.
Ein Weg zur Ausführung der Erfindung wird unten ausführlich mit Bezugnahme auf die Abbildungen beschrieben, die lediglich ein spezielles Ausführungsbeispiel zeigen, wobei:
Fig. 1 eine Darstellung des erfindungsgemäßen Systemaufbaus ist.
Fig. 2 ein Datenflußdiagramm des Steuerungsalgorithmus ist, der in dem erfindungsgemäßen System verwendet wird.
Fig. 3 eine Darstellung der Kurvenanpassung und Extrapolation ist, die in der Erfindung verwendet werden.
Mit Bezugnahme auf den in Fig. 1 gezeigten Systemaufbau umfaßt eine herkömmliche Läppmaschine 1 wie das Modell PR-1, das von P. R. Hoffmann Co. hergestellt wird- eine erste Maschinenoberfläche 10 und eine zweite Maschinenoberfläche 11, zwischen denen das Werkstück 13 liegt das bis auf eine gewünschte Dicke zu bearbeitende Teil. Eine oder beide der Oberflächen 10 und 11 der Läppmaschine 1 können durch geeignete Steuerungsmittel, nicht dargestellt, bewegt werden. Ein linearer, variabler Differentialumformer 14 von der Art, wie sie in US-A-3 665 652 beschrieben wird, ist auf der Läppmaschine 1 in einer solchen Lage angebracht, daß die Messung des Abstands zu den Oberflächen 10 und 11 möglich ist, woraus eine Messung des Abstandes abgeleitet werden kann, der die Oberflächen 10 und 11 trennt, was ebenfalls ein Maß für die Dicke des zu läppenden Werkstücks 13 ist.
Das analoge Ausgabesignal vom linearen, variablen Differentialumformer (LVDT, linear variable differential transformer) 14 auf Leitung 18 wird auf den Eingang des Analog-Digital-Wandlers 20 gegeben, der die analoge Spannung auf Leitung 18 für einen Port 22 des Steuerungscomputers 25 umwandelt. Die bevorzugte Form des Steuerungscomputers 25 ist der wohlbekannte Personalcomputer wie das IBM Modell XT. Falls der Steuerungscomputer keine Echt zeituhr enthält, kann eine geeignete Quelle für Taktimpulse über einen Bus 31 in Form eines Zeitbasisgenerators 30 an den digitalen Eingangsport 32 des Steuerungscomputers 25 angeschlossen werden. Die Frequenz der Taktimpulse bzw. der Zeitabstand wird entsprechend der vorgesehenen Läpprate gewählt. Der Zeitabstand bzw. das Intervall zwischen Lesevorgängen hängt auch von der Zeitkonstanten des linearen variablen Differentialumformers ab. Vorzugsweise wird das Intervall länger sein als die Zeitkonstante des linearen variablen Differentialumformers, um wirklich zufällige Lesevorgänge zu liefern, die relativ unabhängig von der Zeitkonstanten sind. Lesevorgänge in zu kurzen Intervallen erhöhen den Rauschpegel des Signals und sind durch die LVDT- Zeitkonstante getrennt. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel liefert der Zeitbasisgenerator digitale Impulse mit einer Rate von 1 Impuls pro Sekunde.
Der Steuerungscomputer 25 speichert die digitalen Eingangssignale vom LVDT und führt eine Kurvenanpassungsoperation aus, um eine Kurve zu ermitteln, die die Entfernung der Läppoberfläche 10 von der Läppoberfläche 11 als Funktion der Zeit wiedergibt. Wie später beschrieben werden wird, extrapoliert der Steuerungscomputer diese Kurve, um den Zeitpunkt zu bestimmen, an dem die gewünschte Dicke des Werkstücks 13 erreicht sein wird. Wenn diese Zeit erreicht ist, erzeugt der Steuerungscomputer 25 am digitalen Ausgangsport 38 des Steuerungscomputers 25 ein Ausgangssignal auf dem Ausgabebus 35.
Das Ausgabesignal auf dem Bus 35, das einen an der Läppmaschine 1 auszuführenden Steuerungsvorgang darstellt, wird an die Schnittstelle 40 zur Läppmaschine gegeben, die wiederum geeignete Steuersignale auf dem Bus 45 erzeugt, um die entsprechende Einstellung der Läppmaschinensteuerung 46 zu bewirken, um die Läppmaschine 1 durch geeignete mechanische, elektrische oder hydraulische Mittel zu betätigen, was allgemein durch die Linie 48 dargestellt ist. Bei jedem gegebenen Läppvorgang arbeitet die Maschine mit einer einzigen, voreingestellten Geschwindigkeit. Für eine andere Anwendung (d. h. Art des Materials, Härte usw.) kann eine andere voreingestellte Geschwindigkeit verwendet werden.
Der Algoritbmus, der im Steuerungscomputer 25 verwendet wird, um die Eingangssignale vom LVDT 14 zu verarbeiten und geeignete Ausgangssignale für die Maschinenschnittstelle 40 zu erzeugen, wird in Fig. 2 vorgestellt. Der Steuerungsalgorithmus beginnt mit der Kalibrierung des LVDT in Block 200. Die Oberflächen 10 und 11 werden zunächst gesäubert, und der LVDT wird ausgerichtet, um den jeweiligen Abstand zu messen. Die digitalen Werte werden dann in der Speichereinheit des Steuerungscomputers 25 aufgezeichnet, um eine Kalibrierung des LVDT zu liefern, wie es Block 210 zeigt.
Nachdem der LVDT genau positioniert und kalibriert ist, kann die Läppmaschine für den Läppvorgang freigegeben werden. Das Werkstück 13 wird zwischen die Oberflächen 10 und 11 eingebracht, und die Läppmaschine 1 wird für den maschinellen Vorgang vorbereitet, wie es Block 220 zeigt.
Der maschinelle Vorgang beginnt in Block 230. Dies wird durch Signale bewirkt, die der Steuerungscomputer 25 über die Schnittstelle 40 an die Läppmaschinensteuerung 46 schickt. An diesem Punkt initialisiert der Steuerungscomputer 25 ein Register, das die Realzeit enthält, auf den Wert Null, wie es Block 240 zeigt. Während des Steuerungsvorgangs wird dieses Register durch die Taktimpulse, die der Zeitbasisgenerator 30 erzeugt, ständig aktualisiert.
Der Steuerungsalgorithmus fährt dann mit Block 250 fort, der dazu dient, das Intervall zu bestimmen, in dem das LVDT-Signal gelesen und im Steuerungscomputer 25 gespeichert wird. Die Intervalle zwischen aufeinanderfolgenden Lesevorgängen wird durch den Wert X gekennzeichnet, der im bevorzugten Ausführungsbei spiel beispielhaft und nur für Demonstrationszwecke gleich 1 Sekunde gesetzt wird, was nicht als Einschränkung der vorliegenden Erfindung aufgefaßt werden darf. Dieser Wert wird gesetzt, um eine größere Zahl von Lesevorgängen während einer Läpperiode zu erzeugen, so daß eine statistisch aussagekräftige Menge von Meßwerten zur Verfügung gestellt wird. Falls das Zeitintervall den Wert X noch nicht erreicht hat, zweigt der Steuerungsalgorithmus vom NEIN-Ausgang 251 zurück zum Eingang 252 von Block 250 ab. Diese Schleife wird solange wiederholt, bis die Zeit X verstrichen ist und die Abzweigung vom JA-Ausgang 253 zum Eingang des Blocks 260 stattfindet.
Wenn seit dem letzten Lesevorgang genügend Zeit verstrichen ist, das heißt die zu X festgesetzte Zeit abgelaufen ist, wird Block 260 in Betrieb genommen, um den aktuellen Wert des Signals zu lesen, der laufend von der LVDT 14 erzeugt wird. Nachdem der LVDT Wert gelesen und im Speicher des Steuerungscomputers 25 gespeichert ist, läuft das Steuerungsprogramm, wie in Block 270 gezeigt, um eine Kurve durch die Werte zu legen, wobei ein gewöhnliches Bestapproximationsverfahren verwendet wird, wie es in SAS-Handbüchern oder einführenden Mathematikbüchern beschrieben wird. Die sich ergebende Approximation durch eine Gerade stellt die Dicke des Werkstücks als Funktion der Zeit dar. Die Steigung der Geraden gibt die Rate des Materialabtrags wieder. Wenn die Parameter der Läppmaschine 1 während des Läppvorgangs nicht verändert werden, bleibt die Abtragsrate im wesentlichen konstant. Deshalb kann die Gerade, die die Bestapproximation darstellt, vorausextrapoliert werden, um die Dicke des Werkstücks zu einer gegebenen, zukünftigen Zeit vorherzusagen. Der Extrapolationsprozeß wird in Block 280 durchgeführt. Da die Dicke zu einem zukünftigen Zeitpunkt mit Hilfe der extrapolierten Geraden festgestellt werden kann, ist es auch möglich, den Zeitpunkt festzustellen, an dem eine bestimmte Dicke erreicht werden wird. Dieser Punkt wird in Block 285 bestimmt. Da die Ausgangsdicke bekannt ist und die Rate, mit der das Material abgetragen wird, bestimmt ist, ist es möglich, den Zeitpunkt zu bestimmen, an dem das Werkstück die gewünschte Dicke erreichen wird. Es wird berücksichtigt, daß die berechnete Zeit etwas schwankt, wenn mehr und mehr Lesevorgänge vorgenommen werden und der Berechnungsvorgang für die Approximationsgerade fortschreitet. Die ersten paar Lesevorgänge reichen nicht aus, um den Endzeitpunkt genau vorherzusagen, und es mag wünschenswert sein, eine Unterroutine in den Algorithmus einzubauen, die eine Vorhersage des Endpunktes verhindert, bis eine gewisse Minimalzahl von LVDT-Lesevorgängen durchgeführt ist, die Werte im Speicher ablegt ist und die sich ergebende Kurve ermittelt ist.
Nachdem die Kurve durch Einbeziehung des letzten Lesevorgangs aktualisiert worden ist und die Zeit bis zur Beendigung vorausberechnet ist, wird geprüft, ob die vorhergesagte Zeit erreicht ist. Diese Prüfung wird in Block 290 durchgeführt. Wenn die vorhergesagte Zeit noch nicht erreicht ist, heißt das, daß das Werkstück noch zu groß ist und der Läppvorgang fortgesetzt werden muß. In diesem Fall wird der Weg vom NEIN-Ausgang 291 von Block 290 zurück im Steuerungsprogramm zum Eingang von Block 250 beschritten, wo das Programm eine Schleife ausführt, bis die Zeit für den folgenden LVDT-Lesevorgang erreicht ist. Wenn andererseits die vorhergesagte Zeit für die Beendigung des Läppvorgangs erreicht ist, wird der Zweig vom JA-Ausgang 292 von Block 290 beschritten und der Block 293 STOP VORGANG aktiviert, um den Läppvorgang zu beenden.
Während die Taktfunktionen, die das Intervall festlegen, in dem das LVDT-Signal gelesen und im Steuerungscomputer 25 gespeichert wird, flexibel sind und weitgehend durch Prozeßparameter wie der Rate des Materialabtrags und der Zeitkonstanten des LVDT bestimmt sind, muß der Zeitwert für X so sein, daß die Computeroperationen in den Blöcken 260 bis 290 in jedem Fall abgeschlossen werden können, bevor die Zeit für den nächsten Lesevorgang vom LVDT erreicht wird. Dies ist normalerweise kein Problem, da die Steuerungscomputer die Rechnungen recht schnell ausführen.
Fig. 3 zeigt ein Ausgleichskurvenverfahren und die Art und Weise, in der der Endpunkt des Läppvorgangs vorhergesagt und bestimmt wird. An der vertikalen Achse ist die Dicke des Werkstücks abgetragen, wie sie in Bezug auf den Bezugspunkt im Ursprung bestimmt wird. Der Zweck des Läppvorgangs besteht in der Verringerung der Dicke des Teils auf einen Wert, der durch den Punkt A gegeben ist. Die anfänglich vom LVDT gelesenen Werte werden in dem Bereich liegen, der allgemein in der Abbildung als "Punkte vom LVDT" dargestellt ist. Diese gelesenen Werte werden statistisch verstreut auf beiden Seiten der Ausgleichsgeraden liegen. Die Abweichung ist auf das mit der Bewegung der Läppoberflächen 10 und 11 verbundene Rauschen wie auch das im LVDT selbst erzeugte Rauschen zurückzuführen.
Wie zuvor beschrieben, erzeugt der Steuerungsalgorithmus eine Ausgleichsgerade, die als durchgezogener Teil 310 dargestellt ist. Diese Gerade wird dann extrapoliert, was durch den gestrichelten Teil 320 der Geraden dargestellt ist. Der Schnittpunkt 330 der gestrichelten Geraden 320 mit der Geraden 340, die die gewünschte Enddicke darstellt, ergibt den Zeitpunkt, an dem die Läppmaschine ausgeschaltet wird.

Claims

1. Steuerungssystem für eine Läppmaschine, das umfaßt:

a. Mittel zur Messung (14) der relativen Lage eines ersten (10) und zweiten (11) Läppwerkzeugs, um analoge Signale zu erzeugen, die den momentanen Abstand zwischen den Läppwerkzeugen (10, 11) wiedergeben;

b. Analog-Digital-Wandler-Mittel (52), um das analoge Signal in eine digitale Form umzuwandeln;

c. Steuerungscomputermittel (25) zum Lesen der digitalen Signale in periodischen Intervallen;

d. Mittel zur Erzeugung von Ausgleichskurven in den Computermitteln (25), um eine Kurve (310) während der Durchführung eines Läppvorgangs zu erzeugen, wobei die Kurve den Abstand der Läppwerkzeuge (10, 11) als Funktion der Zeit darstellt; und

e. Extrapolationsmittel in den Computermitteln (25), um den Zeitpunkt (330) vorherzusagen, an dem der Abstand der Läppwerkzeuge (10, 11) den gewünschten Wert (340) erreichen wird, wobei der Wert (340) derjenige ist, bei dem der Läppvorgang abgeschlossen wird.

2. System gemäß Anspruch 1, wobei die Mittel zur Messung (14) der relativen Position des ersten und zweiten Läppwerkzeugs (10, 11) einen linearen variablen Differentialumformer (14) einschließen.

3. System gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuerungscomputermittel (25) Zeitbasisgeneratormittel (30) einschließen, um ein periodisches Taktsignal zu erzeugen, das ein Lesen und Speichern des digitalen Signals vom Analog-Digital-Wandler (20) einleitet.

4. System gemäß einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche 1 bis 3, wobei die Mittel zur Erzeugung einer Ausgleichskurve in den Computermitteln (25) einen Bestapproximationsalgorithmus enthalten.

5. System gemäß Anspruch 3, wobei das Intervall zwischen aufeinanderfolgenden, periodischen Taktsignalen so gewählt ist, daß genügend gespeicherte, digitale Signale zur Verfügung stehen, um eine Extrapolation der Kurve (310) zu erlauben, die den Abstand zwischen den Läppwerkzeugen (10, 11) als Funktion der Zeit darstellt.

6. System gemäß Anspruch 5, wobei die Extrapolation nach jedem digitalen Lesevorgang oder nach einer vorgegebenen Zahl von digitalen Lesevorgängen durchgeführt wird.

7. System gemäß Anspruch 5 oder 6, wobei die extrapolierte Kurve (320) benutzt wird, um den Zeitpunkt (330) zu berechnen, an dem der Abstand zwischen den Läppwerkzeugen (10, 11) einen zuvor festgesetzten Wert (340) annimmt.

8. System gemäß einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche 1 bis 7 mit Mitteln (46), um einer Läppmaschine zu signalisieren, einen Läppvorgang zu beenden, wenn die berechnete Zeit (330) zur Beendigung erreicht ist.

9. Verfahren zum Betrieb einer Läppmaschine (1), das folgende Schritte umfaßt:

a. Durchführung periodischer Messungen des Abstandes zwischen den Läppwerkzeugen (10, 11) mit einer analogen Meßvorrichtung (14);

b. Umwandlung der analogen Meßwerte in Signale in digitaler Form;

c. speichern der digitalen Signale;

d. Anpassen der gespeicherten, digitalen Signale an eine Kurve (310), die während des Läppvorgangs erzeugt worden ist und den Abstand zwischen den Läppwerkzeugen (10, 11) als Funktion der Zeit darstellt;

e. Extrapolation der Kurve (310), um die Zeit (330) vorherzusagen, zu der der Abstand zwischen den Läppwerkzeugen (10, 11) einen vorgegebenen Wert (340) erreichen wird;

f. Messung der Zeit während des Läppvorgangs, um festzustellen, wann die vorhergesagte Zeit (330) erreicht ist; und

g. Signalisieren der Beendigung des Läppvorgangs, wenn die vorhergesagte Zeit (330) erreicht ist.

10. Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei die Messungen in Schritt a mit einem linearen variablen Differentialumformer (14) durchgeführt werden.

11. Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei das Intervall zwischen gespeicherten, digitalen Signalen größer ist als die Zeitkonstante des linearen variablen Differentialumformers (14).

12. Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche 9 bis 11, wobei die Schritte c bis g von einem Universaldigitalcomputer (25) durchgeführt werden, vorzugsweise von einem Personalcomputer.