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Die Erfindung betrifft ein System zum Ausführen der
Rückkehr zu einem Referenzpunkt in einem numerischen
Steuergerät und insbesondere ein Referenzpunkt-Rückkehrsystem, mit
dem die Einstellung eines Verzögerungsanschlages an einer
Maschinenseite vereinfacht ist.
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Bekannte numerische Steuergeräte sind mit einer
Referenzpunkt-Rückkehrfunktion versehen, um einen Tisch o.a. einer
Werkzeugmaschine zu einem Referenzpunkt zurückzuführen,
indem der Tisch o.a. von Hand zum Referenzpunkt nach dem
Einschalten der Stromversorgung bewegt wird und entsprechend
einem Signal eines Verzögerungsgrenzschalters verzögert
wird. Nach der Verzögerung wird der Tisch o.ä. dann mit
einer konstanten geringen Geschwindigkeit (verzögerte
Geschwindigkeit) verschoben und an einem Punkt in einem
elektrischen Gitter angehalten, wo der
Verzögerungsgrenzschalter den Kontakt mit dem Verzögerungsanschlag verliert
und damit schließt.
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Fig. 4 ist ein Übersichtsdiagramm eines bekannten
Referenzpunkt-Rückkehrsystems. Wie die Figur zeigt, ist ein
Verzögerungsanschlag 3 an einem Maschinentisch 1 befestigt
und das Ende des Verzögerunganschlags 3 ist derart gewählt,
daß es zwischen einem elektrischen Gitterpunkt GP2
entsprechend einem Referenzpunkt 4 und einem elektrischen
Gitterpunkt GP1 links davon liegt. Wird der Maschinentisch 1
in Pfeilrichtung 1a verschoben, so wird ein
Verzögerungsgrenzschalter 2, der nicht in Kontakt mit dem
Verzögerungsanschlag 3 ist, relativ zum Maschinentisch 1 verstellt und
gelangt in Kontakt mit dem Verzögerungsanschlag 3. Der
Schalter 2 wird betätigt, solange in Kontakt mit dem
Verzögerungsanschlag
3 ist, d.h. über die Länge des
Verzögerungsanschlages 3 in Richtung der X-Achse hinweg und
liefert ein Sperrverzögerungssignal DEC.
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Zurückkehr zum Referenzpunkt wird der Maschinentisch 1 in
Pfeilrichtung 1A bei hoher Zustellgeschwindigkeit VH
verschoben, indem ein Betriebsart-Auswahlschalter an einem
Steuerpult auf JOG-Betrieb gesetzt wird, ein Referenzpunkt-
Rückkehrschalter auf ON geschaltet wird und eine
Vorschubtaste (+X) in x-Achsenrichtung gedrückt wird. Sobald das
Vorderende des Verzögerungsanschlages 3 den Grenzschalter 2
erreicht, wird das Verzögerungssignal DEC abgeschaltet und
startet eine Verzögerung des Maschinentisches 1. Nach
Beenden der Verzögerung wird der Maschinentisch 1 bei
konstanter niedriger Geschwindigkeit VL verschoben und der
Anschlag 3 wird am elektrischen Gitterpunkt GP2 angehalten,
nachdem er den Grenzschalter 2 überfahren hat, um so die
Referenzpunkt-Rückkehr zu beenden.
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Damit verringert ein Referenzpunkt-Rückkehrprozessor eines
numerischen Steuergerätes CNC die Geschwindigkeit VH des
Maschinentisches, der dann mit konstanter niedriger
Geschwindigkeit VL von einem nicht dargestellten Servomotor
entsprechend einem Ausgang des Sperrverzögerungssignals DEC
verschoben wird. Hat der Anschlag 3 den Grenzschalter 2 bei
dieser konstanten niedrigen Geschwindigkeit VL überfahren,
so wird das Verzögerungssignal DEC eingeschaltet. Der
Prozessor stoppt den Maschinentisch 1 am ersten elektrischen
Gitterpunkt GP2, der nach dem Einschalten des
Verzögerungssignals erreicht wird. Die Rückkehr wird dann in
verschiedenen Schritten ausgeführt. Der Grenzschalter 2 ist
mit einem Unterbrecherkontakt versehen, so daß das
Ein/Ausschalten umgekehrt zum Kontakt/Nicht-in-Kontakt mit dem
Verzögerungsanschlag ist. Wenn also der Anschlag 3 den
Grenzschalter 2 überfährt, ist das Verzögerungssignal DEC
ausgeschaltet.
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Das bekannte Rückkehrsystem benötigt einen
Verzögerungsanschlag, dessen Länge in Übereinstimmung mit der jeweiligen
Maschine bestimmt ist und diese Länge muß entsprechend dem
Verzögerungsweg des Maschinentisches eingestellt werden.
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Ferner ist auch eine Einstellung erforderlich, so daß die
Lage, in der der Grenzschalter 2 eingeschaltet wird, d.h.
die Lage, in der das nacheilende Ende des Anschlages 3
liegt, in der Mitte zwischen den elektrischen Gitterpunkten
liegt (zwischen GP1 und GP2 in Fig. 4). Diese Einstellung
ist sehr fein, da die Teilung des elektrischen Gitters nur
wenige Millimeter bis 10 mm beträgt und eine
Fehleinstellung kann die Abweichung um eine Teilung bedeuten.
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Wenn beispielsweise der Anschlag 3 unter dem Maschinentisch
1 liegt, so muß eine Abdeckung o.ä. entfernt werden, um die
genaue Einstellung der Lage des Anschlages vorzunehmen, so
daß damit Montagearbeiten verknüpft sind.
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Dagegen gibt es keine Probleme, wenn der Startpunkt der
Referenzpunkt-Rückkehr (die Lage des Grenzschalters 2
gegenüber dem Maschinentisch 1) so weit vom Verzögerungsanschlag
3 entfernt liegt, wie bei R1 gezeigt, doch wenn der
Startpunkt der Referenzpunkt-Rückkehr in der mittleren Lage R2
des Anschlages 3 oder in der Lage R3 zwischen dem Anschlag
3 und dem Referenzpunkt GP2 liegt, so muß der Bediener den
Punkt aus den Lagen R2 und R3 verlegen.
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Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf diese
geschilderten Umstände ersonnen und eine Aufgabe der
Erfindung liegt darin, ein Referenzpunkt-Rückkehrsystem zu
schaffen, mit dem die Einstellung eines
Verzögerungsanschlages an der Maschinenseite vereinfacht ist.
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EP-A-0 187 868 erläutert ein Referenzpunkt-Rückkehrsystem
zum Zurückfahren eines Maschinentisches zu einem
Referenzpunkt,
bei dem ein verlängerter Anschlag unter einem
Maschinentisch befestigt ist.
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EP-A-0 394 472, eine Druckschrift gemäß EPC, Art. 54 (3),
erläutert ein Referenzpunkt-Rückkehrsystem, das einen
kurzen Anschlag vorsieht, wobei der Tisch während einer
bestimmten Zeitdauer nach Erzeugen eines
Verzögerungssignals verschoben wird.
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Erfindungsgemäß ist ein Referenzpunkt-Rückkehrsystem zum
Zurückführen eines Maschinentisches zu einem Referenzpunkt
durch ein numerisches Steuergerät vorgesehen, das die
Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist.
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Da sich der Verzögerungsanschlag über den Referenzpunkt
hinweg erstreckt, liefert der Verzögerungsgrenzschalter
weiterhin das erste Verzögerungssignal, während er in
Kontakt mit dem Verzögerungsanschlag steht. Das zweite
Verzögerungssignal wird ausgegeben, wenn der virtuelle
Anschlag in Kontakt mit dem Verzögerungsgrenzschalter ist.
Somit führt der Referenzpunkt-Rückkehrprozessor eine
normale Referenzpunkt-Rückkehr aus, die auf dem zweiten
Verzögerungssignal des virtuellen Anschlages basiert.
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Wenn das erste Verzögerungssignal vom
Verzögerungsgrenzschalter beim Start einer Referenzpunkt-Rückkehr ausgegeben
wird, d.h. daß der Verzögerungsgrenzschalter nahe dem
Referenzpunkt ist, so wird eine Referenzpunkt-Rückkehr
ausgeführt, nachdem der Maschinentisch einmal vom numerischen
Steuergerät in Rückwärtsrichtung verschoben wurde. Somit
wird die Einstellung des Verzögerungsanschlages nötig und
ein Betätigen des Verzögerungsgrenzschalters durch den
Verzögerungsanschlag kann ausgeführt werden, bevor die
Referenzpunkt-Rückkehr von Seiten des numerischen
Steuergeräts erfolgt.
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Die Zeichnung zeigt:
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Fig. 1 ein Übersichtsschema einer bevorzugten
Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Referenzpunkt-Rückkehrsystems;
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Fig. 2 ein Übersichtsschema einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Referenzpunkt-Rückkehrsystems;
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Fig. 3 ein Blockschaltbild der Hardware-Anordnung eines
numerischen Steuergerätes in Verbindung mit einem
Maschinentisch und
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Fig. 4 ein Übersichtsschema eines bekannten
Referenzpunkt-Rückkehrsystems.
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Fig. 1 zeigt ein Übersichtsschema eines erfindungsgemäßen
Referenzpunkt-Rückkehrsystems, wobei ein
Verzögerungsanschlag 31 an der Unterseite eines Maschinentisches 1
befestigt ist. Der Verzögerungsanschlag 31 ist länger als der
bekannte Anschlag und derart angeordnet, daß er einen
elektrischen Gitterpunkt gemäß einem Referenzpunkt aufweist.
Somit liefert der Verzögerungsgrenzschalter 2 ein
Verzögerungssignal DEC1, solange er in Kontakt mit dem Anschlag 31
ist.
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Das Verzögerungssignal DEC1 des Grenzschalters 2 wird in
einen Referenzpunkt-Rückkehrprozessor eines numerischen
Steuergerätes (CNC) eingespeist, in dem Daten für einen
virtuellen Anschlag mit einer Länge LD entsprechend der
Länge des konventionellen Verzögerungsanschlags gespeichert
sind. Die Länge LD des virtuellen Anschlags wird in einem
nicht flüchtigen Speicher o.ä. abgelegt und dieser
virtuelle Anschlag stellt den Zustand fest, in dem der
Grenzschalter 2 in Kontakt mit einem Abschnitt des Anschlages 31
von dem Ende aus ist, an dem der Schalter 2 zuerst in
Kontakt mit der vorbestimmten Länge LD kommt und ein
Verzögerungssignal DEC2 ausgibt. Auch wenn der Grenzschalter 2
einen anderen Teil als den Bereich LD des virtuellen
Anschlags kontaktiert, wird somit das Verzögerungssignal DEC2
nicht geliefert. Es sei bemerkt, daß anstelle einer
Längeneinstellung des virtuellen Anschlags auch eine dieser Länge
entsprechende Zeitdauer eingestellt werden kann.
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Eine Referenzpunkt-Rückkehr wird wie folgt ausgeführt. Ein
Betriebsart-Auswahlschalter an einem Steuerpult wird auf
JOG-Betrieb eingestellt, ein Referenzpunkt-Rückkehrschalter
eingeschaltet, eine Vorschubtaste (+X) in X-Achsenrichtung
gedrückt und der Maschinentisch 1 wird dann in Richtung des
Referenzpunktes bei hoher Geschwindigkeit VH verschoben.
Erreicht der Verzögerungsanschlag 31 den Grenzschalter 2,
so werden das Verzögerungssignal DEC1 und das
Verzögerungssignal DEC2 des virtuellen Anschlages abgeschaltet und
eine Verzögerung des Maschinentisches 1 beginnt. Nach der
Verzögerung verschiebt sich der Maschinentisch 1 bei
niedriger Geschwindigkeit VL und diese Verschiebung wird am
elektrischen Gitterpunkt GP2 beendet, nachdem die Länge LD
des virtuellen Anschlags durchfahren ist, um so das
Rückkehrverfahren zu beenden.
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Wenn die Länge LD des virtuellen Anschlags der Länge eines
konventionellen Verzögerungsanschlags 3 entspricht und als
Parameter eingestellt wird, so kann der Referenzpunkt auf
den elektrischen Gitterpunkt GP3 eingestellt werden, indem
man die Einstellung einfach so vornimmt, daß das
nacheilende Ende die Mitte der elektrischen Gitterpunkte GP2 und GP3
erreicht.
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Wie bereits erwähnt, kann die gleiche
Referenzpunkt-Rückkehr wie vorher ausgeführt werden, wenn der Referenzpunkt-
Rückkehrprozessor eine Referenzpunkt-Rückkehr mit dem
Verzögerungssignal DEC2 Ausgang gemäß der Länge LD des
virtuellen Anschlages ausführt. Ferner kann eine Referenzpunkt-
Rückkehr einfach nur dadurch ausgeführt werden, daß die
Länge des virtuellen Anschlags im numerischen Steuergerät
eingestellt wird, ohne daß man die Befestigungslage
berücksichtigen muß, auch nicht die Befestigungsgenauigkeit o.a.
des Verzögerungsanschlages.
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Als nächstes wird eine Referenzpunkt-Rückkehr beschrieben,
bei der der Startpunkt der Referenzpunkt-Rückkehr in der
Mitte des Verzögerungsanschlages 31 liegt.
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Fig. 2 zeigt in einer Übersicht ein
Referenzpunkt-Rückkehrverfahren, bei dem der Startpunkt der Rückkehr in der Mitte
des Anschlages 31 liegt.
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Befindet sich der Verzögerungsgrenzschalter 2 in der
mittleren Lage R des Anschlages 31, so wird das
Verzögerungssignal DEC1 laufend ausgegeben und somit wird der
Maschinentisch 1 in Rückwärtsrichtung mit einer Geschwindigkeit
-VH verschoben und damit der Kontakt zwischen dem
Grenzschalter 2 und dem Anschlag 31 unterbrochen, wenn der
Referenzpunkt-Rückkehrprozessor im numerischen Steuergerät
feststellt, daß das Verzögerungssignal DEC1 beim Start der
Referenzpunkt-Rückkehr auftritt. Verliert der Grenzschalter
2 den Kontakt zum Anschlag 31, d.h. das Verzögerungssignal
DEC1 wird eingeschaltet, so wird die Geschwindigkeit
verringert, bis ein Referenzpunkt-Rückkehr-Startpunkt R4
erreicht ist und das gleiche Rückkehrverfahren wie in Fig. 1
wird nochmals ausgeführt. Wenn der Prozessor im numerischen
Steuergerät das Auftreten des Verzögerungssignals DEC1
feststellt, so wird in einer anderen Ausführungsform der
Maschinentisch 1 in Rückwärtsrichtung mit einer
Geschwindigkeit -VL verschoben, so daß der Grenzschalter 2 in
Kontakt mit dem virtuellen Anschlag gerät. Wenn der
Grenzschalter 2 den virtuellen Anschlag berührt, d.h., wenn das
Verzögerungssignal DEC2 abgeschaltet wird, so wird die
Geschwindigkeit verringert, bis ein Referenzpunkt-Rückkehr-
Startpunkt R5 erreicht ist. Dann wird der Maschinentisch 1
mit niedriger Geschwindigkeit VL verschoben und hält am
elektrischen Gitterpunkt GP2 an, nachdem er die Länge LD
des virtuellen Anschlags durchfahren hat, um so das
Rückkehrverfahren zum Referenzpunkt zu beenden. In diesem
Beispiel ist es nicht nötig, die Geschwindigkeit des
Servomotors schnell zu steigern oder zu verringern und das
Rückkehrverfahren kann schneller beendet werden.
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Ist außerdem der Grenzschalter 2 in der Mitte des
virtuellen Anschlags gelegen, so kann eine
Referenzpunkt-Rückkehr bei niedriger Geschwindigkeit VL ausgeführt werden,
nachdem der Maschinentisch einmal in Rückwärtsrichtung bei
geringer Geschwindigkeit -VL verschoben und verzögert
worden ist.
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Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild für die Festverdrahtung
des numerischen Steuergerätes und einen Anschluß an den
Maschinentisch 1.
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Der Maschinentisch 1 ist mit einem Servomotor 20 über eine
Kugelumlaufspindel 6 verbunden, die vom Servomotor 20 in
Drehung versetzt wird. Damit wird der Maschinentisch 1 in
der X-Achsenrichtung durch die Spindel 6 verschoben. Die
Anordnung des Maschinentisches 1, des
Verzögerungsanschlages 31 und des Grenzschalters 2 entspricht der Anordnung in
Fig. 1 und wird nicht nochmals beschrieben. Ein Steuerpult
5 ist auf der Maschinenseite angeordnet und besitzt einen
Betriebsauswahlschalter 51, einen
Referenzpunkt-Rückkehrschalter 52 und eine Vorschubtaste 53 für die
X-Achsenrichtung. Das Steuerpult 5 hat viele andere Schalter, die
weggelassen sind.
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Der Prozessor 11 dient als Steuerzentrum der
Gesamtsteuerung des numerischen Steuergerätes und arbeitet mit einem
im ROM 12 abgelegten Systemprogramm. ROM 12 ist ein EPROM
oder EEPROM. RAM 13 wird von einem Drum gebildet, um
verschiedene
Daten, wie zeitweilige Rechendaten und
Displaydaten zu speichern. Werkzeugkorrekturwerte, ein
Bearbeitungsprogramm 14a und verschiedene Parameter sind in einem
nicht flüchtigen Speicher 14 abgelegt, der aus einem
batteriegestützten CMOS o.ä. besteht, so daß der
Speicherinhalt auch nach Abbrechen der Energieversorgung erhalten
bleibt. So wird auch die Länge LD des virtuellen Anschlags
in diesem Speicher als Parameter abgelegt.
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Eine programmierbare Maschinensteuerung 15 (PNC) erhält
Befehle, wie M-Funktion und T-Funktion usw., wandelt diese in
Steuersignale für die Werkzeugmaschine mit einem
Abfolgeprogramm 15a um und liefert die umgewandelten Signale.
Ferner erhält die PMC ein Signal vom Grenzschalter auf der
Maschinenseite bzw. verschiedene Signale vom Steuerpult 5
und verarbeitet diese entsprechend dem Folgeprogramm. Zum
Verarbeiten nötige Signale werden im RAM 13 über einen Bus
gespeichert und vom Prozessor 11 gelesen.
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Eine Display-Steuerschaltung 16 wandelt Daten, wie die
laufenden Positionen der verschiedenen Achsen und
Verschiebungsbeträge usw. in ein Display-Signal um und liefert
dieses Signal an einen Display 16a zur Anzeige. Ein CRT,
Flüssigkristall-Display o.ä. wird zur Anzeige benutzt und über
ein Tastenfeld 17 kann man verschiedene Daten eingeben.
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Eine Positionssteuerung 18 erhält einen Positionssollwert
vom Prozessor und liefert ein Drehzahl-Sollwertsignal an
einen Servoverstärker 19 zum Ansteuern des Servomotors 20.
Der Servoverstärker 19 verstärkt das Geschwindigkeits-
Sollwertsignal und treibt den Servomotor 20. Ein
Positionsaufnehmer 22 zum Abgeben eines Rückführsignals und ein
Tachometergenerator 21 zum Erzeugen Rückführsignals für die
Geschwindigkeit sind mit dem Servomotor 20 verbunden. Ein
Pulscodierer o.ä. wird als Positionsaufnehmer 22 verwendet,
der einen Positionsrückführimpuls an die Positionssteuerung
18 gibt, aber auch ein Detektor wie eine Linearskala o.ä.
kann abhängig von den Umständen verwendet werden. Der
Tachometergenerator 21 liefert ein Spannungssignal
entsprechend dem Rotationssignal des Servomotors 20 an den
Servoverstärker 19, aber anstelle des Tachometergenerators kann
ein Geschwindigkeitssignal aus einem Positionssignal des
Detektors 22 erzeugt werden und der Tachometergenerator
wird weggelassen. Die erforderliche Anzahl dieser Elemente
entspricht der Anzahl der Achsen, aber nur die für eine
Achse nötigen Elemente sind dargestellt.
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Eine Input/Output-Schaltung 23 transferiert Digitalsignale
für die Maschinenseite. Das Verzögerungssignal DEC1 des
Verzögerungsgrenzschalters 2 wird in die Schaltung 23
eingespeist und ein Werkzeugauswahlsignal (T-Signal) zum
Steuern von Werkzeugwechsel usw. wird von der Schaltung 23
an die Maschinenseitensteuerung ausgegeben. Ein manueller
Impulsgenerator 24 liefert einen Impulszug zum genauen
Verschieben jeder Achse entsprechend dem Rotationswinkel und
ist für gewöhnlich am Steuerpult angeordnet, obwohl in
dieser Ausführungsform getrennt dargestellt.
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Ein Spindelverstärker und ein Spindelmotor usw. zum Steuern
einer Spindel sind weggelassen.
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Wenn auch in dieser Ausführung nur ein Prozessor Verwendung
findet, so kann auch ein Multiprozessorsystem mit mehreren
Prozessoren verwendet werden, systemabhängig, um die
Verarbeitungsgeschwindigkeit zu vergrößern.
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Wie vorbeschrieben, führt erfindungsgemäß die
Referenzpunkt-Rückkehr-Verarbeitungsschaltung eine Referenzpunkt-
Rückkehr aus, basierend auf dem zweiten Verzögerungssignal
vom virtuellen Anschlag. Somit muß nur die Länge des
virtuellen Anschlags als Parameter eingestellt werden und es
ist nicht nötig, die Länge des Verzögerungsanschlages an
der Maschinenseite zu ändern oder die Position des
Verzögerungsanschlags zu justieren, so daß die Montage und
Wartung der Werkzeugmaschine erleichtert wird.