DE69105796T2

DE69105796T2 - Absolute Positionsfeststellungsvorrichtung.

Info

Publication number: DE69105796T2
Application number: DE69105796T
Authority: DE
Inventors: Chihiro Higuchi; Hibino Toshiharu
Original assignee: Teijin Seiki Co Ltd
Current assignee: Nabtesco Corp
Priority date: 1990-04-05
Filing date: 1991-04-04
Publication date: 1995-04-27
Anticipated expiration: 2011-04-05
Also published as: EP0450618B1; DE69105796D1; US5187724A; JP3037770B2; EP0450618A1; JPH04215011A

Description

Diese Erfindung betrifft eine absolute Positionserfassungs- Vorrichtung und ein absolutes Positionserfassungsverfahren gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 10. Die Vorrichtung und das Verfahren können eine absolute Position einer endlosen, sich drehenden Vorrichtung erfassen, wie eine endlose Fördervorrichtung in einer automatischen Werkzeugwechselvorrichtung.
Eine automatische Werkzeugwechselvorrichtung der Art, bei der eine Vielzahl von Werkzeugen von einer endlosen Fördervorrichtung, wie einer endlosen Kette (hier als "eine Kette" bezeichnet) gedreht werden, ist auf dem Gebiet gut bekannt. Bei solchen automatischen Werkzeugwechselvorrichtungen wird die absolute Position der endlosen Fördervorrichtung in bezug auf ihren Startpunkt des Umlaufes (oder Ursprungspunkt, oder Anfangspunkt) durch eine Steuerung bestimmt, die die Anzahl der Umläufe zählt und die absolute Position innerhalb eines Umlaufes eines Antriebsservomotors erfaßt, so daß die Position des nächsten Werkzeuges, das verwendet werden soll, weitergeschaltet werden kann. Auf diese Weise kann ein Zielwerkzeug aus der Vielzahl der Werkzeuge ausgewählt werden.
Wenn die Vorrichtung wegen eines Stromversorgungsfehlers angehalten wird, wird die absolute Positionserfassungsvorrichtung durch eine Hilfsstromquelle, nämlich eine Batterie, aktiviert, um die Positionsdate der Vorrichtung zu erfassen. Die derart erfaßte Positionsdate wird dann von der Steuerung ausgelesen, wenn die Stromversorgung wieder hergestellt ist. Somit kann selbst wenn die Vorrichtung durch einen Stromversorgungsfehler angehalten wird, ihr übriger Betrieb nachfolgend ausgeführt werden, wenn die Stromversorgung wieder hergestellt ist.
Fig. 1 zeigt ein Beispiel einer herkömmlichen, absoluten Positionserfassungsvorrichtung, wie sie gerade beschrieben worden ist. In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Umdrehungsmeßwertgeber, der mit einem Servomotor verbunden ist; das Bezugszeichen 2 bezeichnet einen Umdrehungszahlzähler zum Zählen der Anzahl der Umdrehungen des Motors mittels des Ausgangssignals des Meßwertgebers 1; und das Bezugszeichen 3 bezeichnet einen Meßwertgeber für die absolute Position innerhalb einer Umdrehung. Die Ausgangssignale des Zählers 2 und des absoluten Meßwertgebers 3 werden an ein absolutes Datenregister 4 gegeben, dessen Ausgang dann über ein Modem 5 an die oben beschriebene Steuerung gegeben wird.
Bei der herkömmlichen derart beschriebenen, absoluten Positionserfassungsvorrichtung kann sich die Anzahl der Umdrehungen, die gezählt worden ist, bis zu einem Punkt aufaddieren, so daß der Umdrehungszähler 2 seinen maximalen Zählwert erreicht. Dies ist ein Problem. In dem Fall eines sogenannten "abgekürzten Positionsschaltvorgangs" kann eine ähnliche Schwierigkeit auftreten. Das heißt, wenn die Vorrichtung während einer langen Zeitdauer verwendet wird, kann der Zählwert stark in einer der Richtungen des Umlaufes erhöht werden, was einen Überlauf bei dem Umdrehungszahlzähler 2 ergibt. Es ist deshalb unmöglich, die absolute Positionsdate zu erhalten.
Demgemäß ist es eine Zielsetzung der vorliegenden Erfindung, eine absolute Positionserfassungsvorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, bei dem, wenn ein Gegenstand, der gesteuert werden soll, einen oder mehrere Umdrehungen macht, so daß sein vorbestimmter Punkt zu der Ausgangsposition zurückkehrt, die Date, die einem oder mehreren Umdrehungenn entspricht, von dem Zählwert subtrahiert wird, wodurch der Zähler an einem Überlaufen mit dem Ergebnis verhindert wird, daß die absolute Positionsdate erhalten wird.
Diese Zielsetzung wird durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 10 gelöst.
Deshalb wird, selbst wenn der Gegenstand fortlaufend in einer Richtung viele Male umläuft, der Zähler nicht überlaufen.
Die vorliegende Erfindung wird aus der folgenden, ins einzelne gehenden Beschreibung offensichtlicher, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen genommen wird.
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das eine herkömmliche, absolute Positionserfassungsvorrichtung darstellt;
Fig. 2 ist ein Diagramm zur Erläuterung, das die gesamte Anordnung einer absoluten Positionserfassungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 3 ist ein Blockdiagramm, das eine Erfassungsschaltung für eine Drehposition der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung zeigt; und
Fig. 4 und 5 sind Flußdiagramme, die die Arbeitsweise von Steuerprogrammen für die in Fig. 3 gezeigte Schaltung darstellen.
Eine erste Ausführungsform der Erfindung ist in den Fig. 2 bis 5 gezeigt, in denen das erfindungsgemäße Konzept bei einer automatischen Werkzeugwechselvorrichtung angewendet wird.
In Fig. 2 ist eine automatische Werkzeugwechselvorrichtung gezeigt, die einen Gegenstand 11, wie eine endlose Kette, die von der Vorrichtung gesteuert wird, ein Kettenrad 12 und Leerlaufräder 13 und 14 einschließt. Die Kette 11 ist über das Kettenrad 12 und die Leerlaufräder 13 und 14 gelegt, die an dem Rahmen des Körpers der automatischen Werkzeugwechselvorrichtung gehalten sind (hier auch als eine "ATC" bezeichnet). Ein Servomotor 16 ist mit dem Kettenrad 12 gekoppelt und treibt es über eine Drehzahluntersetzung 15 an, die ein Drehzahluntersetzungsverhältnis i hat (mit beispielsweise i - 1/100). Das Kettenrad 12 hat eine Vielzahl von Zähnen Z&sub1; (beispielsweise zehn Zähne, so daß Z&sub1; = 10) auf seinem Umfang. Die Zähne des Kettenrades 12 stehen mit einer Vielzahl von Kettengliedern Z&sub2; (beispielsweise 1000 Kettengliedern, so daß Z&sub2; = 1000) in Eingriff, die die Kette 11 bilden, so daß die Kette 11 durch Drehen des Kettenrades zum Umlaufen gebracht wird. Wenn die Kette 11 umläuft, wird eine Vielzahl von Werkzeugbehältern P&sub1; bis Pn (Werkzeuge (nicht gezeigt) werden lösbar von den Behältern P&sub1; bis Pn gehalten), die an der Kette 11 in bestimmten Abständen angebracht sind, durch einen Ursprungspunkt (oder Anfangspunkt) A und einen Werkzeugwechselpunkt B bewegt, der für die automatische Werkzeugwechselvorrichtung vorgesehen ist. Deshalb sind, wo die Kette 11 einen Umlauf im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn macht, so daß ein Werkzeugbehälter Pn zu dem Ausgangspunkt A zurückkehrt, die Anzahl von Umdrehungen N&sub1; des Kettenrades 12 und die Anzahl von Umdrehungen N&sub2; des Servomotors N&sub2; wie folgt:
N&sub1; = Z&sub2;/Z&sub1; = 1000/10 = 100 N&sub2; = N&sub1;/i = 100 x 100 = 10000
Wie es aus dem Obigen offensichtlich ist, ist die Anzahl von Umdrehungen des Servomotors 16 (oder die Anzahl von Umdrehungen der Antriebswelle), die für einen Umlauf der Kette 11 notwendig ist, eine ganze Zahl. Daher ist die Beziehung zwischen den Werkzeugbehältern P&sub1; bis Pn (das heißt, die zu steuernden Gegenstände) und den Winkelpositionen einer Stellwertgeberplatte (später beschrieben) derart, daß, wenn ein vorbestimmter Punkt an dem Gegenstand, der gesteuert werden soll, einen Umlauf macht, um zu dem Ausgangspunkt A zurückzukehren, die Stellgeberplatte zu ihrem eigenen Ausgangspunkt (oder anfänglichen Drehwinkelpunkt) zurückkehrt.
Der Servomotor 16 ist mit einem herkömmlichen Stellwertgeber 18 vom absoluten Typ zum Erfassen einer absoluten Position innerhalb einer Drehung seiner Ausgangswelle (oder Antriebswelle) 17 versehen. Das Ausgangssignal des Stellwertgebers 18 wird an eine Servoansteuerung 19 gegeben (das heißt zurückgeführt), die eine Stromsteuerschaltung (nicht gezeigt) und einen Leistungsverstärker 20 einschließt. Die Servoansteuerung 19 arbeitet, den Servomotor 16 gemäß einem Signal anzusteuern, das den Unterschied zwischen einem Befehlssignal, das von einer Steuerung 40 (später beschrieben) geliefert wird, und dem Rückkopplungssignal darstellt, das von dem Stellwertgeber 18 geliefert wird.
Der Stellwertgeber 18 enthält, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, eine Stellwertgeberplatte 21, die eine Vielzahl von Löchern hat, um absolute Positionssignale zu bilden, die den Winkelpositionen entsprechen, und kann unmittelbar oder mittelbar an der Ausgangswelle 17 des Servomotors 16 angebracht werden kann, eine Vielzahl von Leuchtdioden 22, eine Vielzahl von Fotodioden 23, die jeweils der Stellwertgeberplatte 21 mit den Leuchtdioden 22 gegenüberstehen, und ein Schlitzelement 24, das Durchgangslöcher 24a aufweist, die im wesentlichen zu den Achsen der Fotodioden 23 ausgerichtet sind, und zwischen der Stellwertgeberplatte 21 und der Mehrfachanordnung von Fotodioden 23 angeordnet ist. Wenn sich die Stellwertgeberplatte 21 dreht, werden die Ausgangsbündel der Leuchtdioden 22 selektiv auf die Fotodioden 23 angewendet. Das heißt, die absolute Position innerhalb einer Umdrehung der Stellwertgeberplatte 21 kann aus der Kombination (oder dem Signalcode) der Ausgangssignale der Fotodioden erfaßt werden, die die Lichtbündel festgestellt haben. Das heißt, der Stellwertgeber 18 gibt in einer digitalen Weise einen Drehwinkel bei einer Umdrehung aus, wobei die Winkelposition null der Stellwertgeberplatte 21 die Ursprungskoordinate ist.
Bei dem anfänglichen Einstellen entspricht die Winkelposition null dem Zeitpunkt, wenn beispielsweise der Werkzeugbehälter P&sub1; an dem Ausgangspunkt A positioniert ist. In diesem Fall entspricht der Werkzeugbehälter P&sub1; dem oben beschriebenen, vorbestimmten Punkt des Gegenstandes, der gesteuert werden soll, und die Winkelposition null der Stellwertgeberplatte 21 entspricht der anfänglichen Drehwinkelposition letzterer 21. Irgendeiner der verbleibenden Behälter P&sub2; bis Pn (oder irgendein Punkt aus der Kette 11) kann als der vorbestimmte Punkt bezeichnet werden, und eine Winkelposition, die von der Winkelposition null der Stellwertgeberplatte 21 verschieden ist, kann als die anfängliche Position bezeichnet werden.
Die Fotodioden 23 sind mit einem Meßwertgeberverstärker 31 verbunden. Das heißt, die Ausgangssignale der Fotodioden 23 werden durch den Meßwertgeberverstärker 31 auf ein Datenregister 32 und durch eine Richtungsbestimmungseinheit 33 an einen Mehrfachumdrehungszähler 34 angewandt. Wenn ein Indexkoordinatenwert (später beschrieben) berechnet wird, liest das Datenregister 32 Zähldaten aus dem Mehrfachumdrehungszähler 34 und überträgt serielle Daten TX durch ein Modem 35 zu der Steuerung 40. Das Datenregister 32 arbeiter in Reaktion auf einen Empfang- und Übertragungsteuerbefehl RTC und einen Modemsteuerbefehl MDC, der von der Steuerung 40 bereitgestellt wird, um Mehrfachumdrehungsdaten (das heißt die Anzahl von Umdrehungen) in den Mehrfachumdrehungszähler 34 einer Eingabedate von dem Meßwertgeberverstärker 31 und einer seriellen Date RX einzuschreiben, die durch das Modem 35 von der Steuerung erhalten wird. Das Einschreiben der Mehrfachumdrehungsdate in den Mehrfachumdrehungszähler ist, die Mehrfachumdrehungsdate, die ein Zählwert des Mehrfachumdrehungszählers 34 ist, gemäß den Befehlen (RTC und MDC) von der Steuerung 40 und die danach gelieferte Date umzuschreiben. Dieser Umschreibvorgang dient, unabhängig von der Umlaufrichtung der Kette 11 den Wert zu bestimmen, der erhalten wird, indem von dem Zählwert des Zählers 34 die Anzahl der Umdrehungen des Servomotors 16 für die Zeitdauer subtrahiert wird, in der der vorbestimmte Punkt (beispielsweise der Werkzeugbehälter P&sub1;) an der Kette 11 ein oder mehrere Umdrehungen in einer Richtung macht, um zu dem Ausgangspunkt A zurückzukehren.
Der Meßwertgeberverstärker 31, das Datenregister 32, die Richtungsbestimmungseinheit 33, der Mehrfachumdrehungszähler 34 und das Modem 25 bilden eine Drehpositionserfassungsschaltung 36, die mit dem Stellwertgeber 18 zusammenarbeitet, um die Anzahl der Umdrehungen der Stellwertgeberplatte 21 zu zählen und die absolute Position innerhalb einer Umdrehung der Stellwertgeberplatte 21 zu erfassen.
Die folgenden Signale werden als Positions- und Drehzustandssignale der Stellwertgeberplatte 21 an die Servoansteuerung 19 gegeben. Das heißt, der Meßwertgeberverstärker 31 gibt an die Servoansteuerung 19 ein Pulssignal mit A Phase und ein Pulssignal mit B Phase, die gegeneinander um 90º verschoben sind, während die Richtungsbestimmungseinheit 33 ein Pulssignal mit Z Phase anlegt, das der Nullposition entspricht.
Die Richtungsbestimmungseinheit 33 und der Mehrfachumdrehungszähler 34 sind die gesamte Zeit aktiviert, selbst wenn die Stromversorgung unbeabsichtigt unterbrochen wird, so daß der Zählwert und das Bestimmungsergebnis die ganze Zeit beibehalten werden.
Die Kette 11 läuft in einer vorbestimmten Richtung oder in einer Umlaufrichtung um, die die kürzeste Strecke zwischen dem Werkzeugwechselpunkt B und dem Werkzeug ist, das als nächstes verwendet werden soll. Dies ermöglicht dem Werkzeug, den Werkzeugwechselpunkt B (hier als "eine abgekürzte Richtung" bezeichnet) schneller zu erreichen. Wenn daher der Werkzeugwechselvorgang wiederholt durchgeführt wird, wird die Drehkoordinate der Kette 11 kumulativ erhöht oder verringert, selbst wenn die Kette 11 in der abgekürzten Richtung umläuft. Deshalb ergibt die kumulative Zunahme oder Abnahme der Drehkoordinate eine Zunahme oder Abnahme bei dem Zählwert des Mehrfachumdrehungszählers 34.
Im Betrieb wird das Kettenrad 12 durch den Servomotor 16 über die Drehzahluntersetzung 15 gedreht, die Kette 11 wird angetrieben, so daß die Werkzeuge, die von den Werkzeugbehältern P&sub1; bis Pn gehalten werden, an vorbestimmte Indexpositionen gesetzt werden. Um dieses auszuführen, steuert die Servoansteuerung den Servomotor 16 in Reaktion auf ein Befehlssignal von der Steuerung 40 und ein Rückkopplungssignal von dem Stellwertgeber 18. Die Servoansteuerung 19 steuert den Servomotor 16 gemäß Indexierungsbedingungen, wie die Anzahl (n) der Werkzeuge (oder die Indexierungsnummer), die Anzahl (z&sub1;) der Zähne des Kettenrades 12, die Anzahl (z&sub2;) der Kettenglieder, das Untersetzungsverhältnis (i) der Drehzahluntersetzung 15 und die Auflösungsleistung des Stellwertgebers 18 (beispielsweise 2840 Pulse/Umdrehung).
Wie es bereits beschrieben worden ist, läuft die Kette 11 in einer vorbestimmten Richtung (beispielsweise in der Uhrzeigerrichtung) oder in der abgekürzten Umlaufrichtung um, was auch immer der kürzeste Abstand zwischen dem Werkzeugwechselpunkt B und dem als nächstes zu verwendenden Werkzeug ist. Wenn daher der Werkzeugwechselvorgang wiederholt durchgeführt wird, dann wird die Drehkoordinate der Kette 11 kumulativ erhöht oder verringert, selbst wenn die Kette 11 in der abgekürzten Richtung umläuft. Deshalb ergibt die kumulative Zunahme oder Abnahme der Drehkoordinate eine Zunahme oder Abnahme (Zunahme in der negativen Richtung) des Zählwertes des Mehrfachumdrehungszählers 34.
Wenn beispielsweise eine Stromunterbrechung auftritt (das heißt, die Stromversorgung wird während des Betriebs der automatischen Werkzeugwechselvorrichtung unterbrochen) werden die Richtungsbestimmungseinheit 33 und der Mehrfachumdrehungszähler 34 automatisch mit einer äußeren Batterie verbunden, so daß das Ergebnis der Bestimmung und der Zellwert aufrechterhalten werden. Wenn die Stromversorgung wieder hergestellt worden ist, liest die Steuerung die Positionsdate, so daß der verbleibende Werkzeugwechselvorgang abgeschlossen werden kann.
Bezug nehmend auf die Fig. 4 schreibt die Steuerung 40, wenn notwendig, die Mehrfachumdrehungsdate des Mehrfachumdrehungszählers gemäß dem folgenden Verfahren um. Beim Schritt 51 werden die Indexzustandsgrunddaten eingegeben. Beim Schritt 52 wird ein Werkzeugwechselindexbefehl eingegeben, der von dem Körper der automatischen Werkzeugwechselvorrichtung übertragen worden ist. Beim Schritt 53 wird die Eingabedate und die Date des Datenregisters 32, die in die Steuerung 40 eingelesen worden sind, analysiert, um einen Indexkoordinatenwert zu berechnen. Diese Berechnung erhält den Unterschied zwischen dem gegenwärtigen Koordinatenwert der Stellwertgeberplatte 21 (das heißt die gegenwärtige Date des Datenregisters 32) und einem Zielkoordinatenwert (das heißt ein Zieldatenwert des Datenregisters 32). Das heißt die Berechnung ergibt eine Größe der Drehung, die für den Servomotor 16 notwendig ist, um den Zielwerkzeugbehälter zu erreichen. Der Koordinatenwert wird gesetzt und gemäß der Auflösung des Stellwertgebers 18 berechnet. Beim Schritt 54 wird bestimmt, ob, wenn der Zählwert des Mehrfachumdrehungszählers 34 integriert wird, bis die Zielindexposition erreicht wird, der Mehrfachumdrehungszähler 34 einen vorbestimmten, absoluten Wert überschreitet (beispielsweise den absoluten Wert 10000, der die Anzahl der Umdrehungen des Servomotors ist, die benötigt werden, damit die Kette 11 einen Umlauf ausführt). Wenn das Ergebnis der Bestimmung "nein" ist, dann wird beim Schritt 56 ein Indizierungsvorgang ausgeführt.
Es sei angenommen, daß die Indizierungsvorgänge mehrere Male in der oben beschriebenen Weise durchgeführt werden, so daß die kumulative Anzahl von Umdrehungen in einer Richtung des Servomotors 16 gleich -9000 ist, dann ist die Mehrfachumdrehungsdate des Mehrfachumdrehungszählers 34 auch -9000. Wenn unter dieser Annahme ein Drehbefehl (das heißt die Eingangsdate vom Schritt 52) für den Servomotor 16 bei dem nächsten Indizierungsvorgang -2000 Umdrehungen ist, dann wird am Ende des Induzierungsvorgangs für die Mehrfachumdrehungsdate des Mehrfachumdrehungszählers 34 einen Wert -11000 erwartet, der -11.000 ist (was gleich (-9000) + (-2000) ist, und was den vorbestimmten absoluten Wert von 10000 überschreitet). Daher ist beim Schritt 54 das Ergebnis der Bestimmung "ja". Somit werden beim Schritt 55 die interne Koordinatendate der Steuerung 40 und die Mehrfachumdrehungsdate des Mehrfachumdrehungszählers 34 jeweils mit (+1000) erneut umgeschrieben, was durch Subtrahieren von (-10000) erhalten wird, was der oben beschriebene, vorgegebene absolute Wert von 10.000 von (-9000) ist, was die gegenwärtige Mehrfachumdrehungsdate des Mehrfachumdrehungszählers 34 ist. Deshalb wird beim Schritt 56 der Indizierungsvorgang durchgeführt, so daß der Servomotor 16 -2000 Umdrehungen ausführt, um somit das Werkzeug zu dem Werkzeugwechselpunkt B zu bewegen. Am Ende dieses Vorgangs wird der Datenwert des Zählers 34 auf -1000 gesetzt. Bei dem oben beschriebenen Vorgang wird die Date des Zählers 34 unmittelbar erneut umgeschrieben, bevor der vorbestimmte Punkt an der Kette 11 einen Umlauf ausführt.
Wie es aus der obigen Beschreibung offensichtlich ist, wird, wenn die Kette 11 einen oder mehrere Umdrehungen macht, damit der vorbestimmte Punkt an der Kette 11 zu dem Ausgangspunkt A zurückkehrt, die Stellwertgeberplatte 21 in ihre Nullposition zurückgeführt, und die Zähldate des Mehrfachumdrehungszählers 34 wird umgeschrieben. Das heißt, der vorbestimmte Absolutwert (die Anzahl von Umdrehungen des Servomotors 16 für einen Umlauf der Kette 11 (das heißt N&sub2;)), der entweder positiv oder negativ in Abhängigkeit davon ist, ob die gegenwärtige Mehrfachumdrehungsdate positiv oder negativ ist, wird von der gegenwärtigen Mehrfachumdrehungsdate des Mehrfachumdrehungszählers 34 subtrahiert. Daher wird selbst, wenn die Kette in eine Richtung während einer langen Zeitdauer umläuft, der Mehrfachumlaufzähler nicht überlaufen, und deshalb kann die absolute Positionsdate aufrechterhalten werden.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung können die folgende Indizierungsdaten verwendet werden: die Anzahl der Zähne des Kettenrades Z&sub1; = 9, die Anzahl der Kettenglieder Z&sub2; = 1000 und das Untersetzungsverhältnis des Drehzahlverringerers i ist = 101. In diesem Fall macht, wenn das Kettenrad 12 1.000 aufeinanderfolgende Umdrehungen im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn macht (das heißt N&sub1; = 1000), macht die Kette 11 neun Umläufe ((Z&sub1; x N&sub1;)/Z&sub2; = (9 x 1000)/1000 = 9), und der Werkzeugbehälter P1 kehrt zu dem Anfangspunkt A zurück. In dem Stellwertgeber 18 wird die Stellwertgeberplatte 21 so gesetzt, daß sie in die anfängliche Drehwinkelposition (oder Nullposition) zur gleichen Zeit zurückkehrt. Bevor ein Überlauf in dem Mehrfachumlaufzähler auftritt, das heißt, bevor der Zählwert des Mehrfachumlaufzählers 34 seinen maximalen Zählwert überschreitet, wird der Zählwert umgeschrieben. Mit anderen Worten wird der Zählwert, der erhalten wird, während die Kette 11 neun Umläufe ausführt, (was das gleiche wie die Anzahl von Umdrehungen des Servomotors 16 ist, das heißt (+101000), wenn das Kettenrad 12 1000 aufeinanderfolgende Umdrehungen im Uhrzeigersinn macht (N&sub1; x 1/i) = 1.000 x 101 = 101000), und (-101000), wenn es 1000 aufeinanderfolgende Umdrehungen im Gegenuhrzeigersinn macht) von der gegenwärtigen Mehrfachumdrehungsdate des Mehrfachumdrehungszählers 34 subtrahiert. Somit ist in diesem Fall die Wirkung die gleiche, wie die in dem oben beschriebenen Fall.
Ferner kann mit Z&sub1; = 9 und i = 101 die Anzahl von Kettengliedern Z&sub2; auf 1001 festgelegt werden. Wenn in diesem Fall das Kettenrad 12 1001 aufeinanderfolgende Umdrehungen (das heißt, N&sub1; = 1.001) in einer Richtung macht, macht die Kette 11 neun Umläufe (Z&sub1; x N&sub1;/Z&sub2; = 9 x 1.001/1001 = 9), so daß der Werkzeugbehälter P&sub1; zu dem Ursprungspunkt A zurückkehrt. Wenn die Kette 11 neun Umläufe gemacht hat, erreicht der absolute Wert (N&sub1; x (1/i)) des Zählwerts (das heißt die Anzahl der Umdrehungen des Servomotors 16) des Mehrfachumdrehungszählers 34 101101 (= 1001 x 101).
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform werden die Mehrfachumdrehungsdate der Motorausgangswelle 17 und die absolute Position innerhalb einer Umdrehung erfaßt, indem der Stellwertgeber 18 vom absoluten Typ verwendet wird. Jedoch ist die Erfindung nicht darauf oder dadurch beschränkt. Das heißt, daß für den gleichen Zweck ein Meßwertgeber für mehrere Umdrehungen und ein absoluter Meßwertgeber für eine Umdrehung verwendet werden können, wie es in Fig. 1 gezeigt ist.
Ferner wird bei der oben beschriebenen Ausführungsform die Anzahl der Umdrehungen der Motorausgangswelle 17 gezählt (das heißt, sie wird als eine Antriebswelle zum Antreiben eines Gegenstandes verwendet, der gesteuert werden soll) und ist mit der Stellwertgeberplatte 21 gekoppelt, die Teil der Zähleinrichtung für mehrere Umdrehungen ist. Jedoch ist die Erfindung nicht darauf oder dadurch beschränkt. Das heißt, die Anzahl der Umdrehungen, beispielsweise die Ausgangswelle des Drehzahlverringerers 15 kann gezählt werden (das heißt, sie kann als Antriebswelle zum Antreiben des Gegenstandes verwendet werden, der gesteuert werden soll). Ähnlich ist die Ausgangswelle mit einem Erfassungselement für mehrere Umdrehungen, wie eine Stellwertgeberplatte gekoppelt.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform werden ferner die Schritte S4 und S5 vor dem Schritt S6 ausgeführt. Das heißt, bevor der Induzierungsvorgang ausgeführt wird (Schritt S6), wird zuerst bestimmt, ob die Mehrfachumdrehungsdate (oder Zähldate) des Mehrfachumdrehungszählers 34 den vorbestimmten Wert (Schritt S4) überschreitet, und, wenn dies so ist, wird das Umschreiben der Mehrfachumdrehungsdate ausgeführt (Schritt S5). Jedoch ist die Erfindung nicht darauf oder dadurch beschränkt. Das heißt, wie es in Fig. 5 gezeigt ist, kann, nachdem der Indizierungsvorgang ausgeführt worden ist (Schritt S4'), die Bestimmung, ob der Zählwert des Mehrfachumdrehungszählers 34 den vorbestimmten Wert überschreitet (einschließlich des Falles, wo der Zählwert den vorbestimmten Wert erreicht) (Schritt S5') und wenn notwendig, das Umschreiben der Mehrfachumdrehungsdate ausgeführt werden.
Bezug nehmend auf die Fig. 2, 3 und 5 wird ein Programm beschrieben, das bevorzugt in dem Fall verwendet wird, wo der vorbestimmte Punkt an der Kette 11 (oder ein zu steuernder Gegenstand) fortlaufend in einer Richtung angetrieben wird, so daß er mehrere Male durch seine Anfangsposition hindurchläuft.
Wenn die Beziehung zwischen der Kette 11 (oder dem zu steuernden Gegenstand) und der Motordrehwelle 17 (oder der Antriebswelle) derart ist, daß, wenn der vorbestimmte Punkt an dem Gegenstand in seine Anfangsposition zurückkehrt, nachdem er einen Umlauf ausgeführt hat, die Antriebswelle ebenfalls in ihre eigene anfängliche Drehwinkelposition zurückkehrt, wird bevorzugt, ein Programm zu erzeugen, so daß, wenn der vorbestimmte Punkt, der fortlaufend in eine Richtung bewegt wird, angehalten wird, nachdem er wenigstens einmal durch seine Anfangsposition (der Indizierungsvorgang ist ausgeführt) hindurchgelaufen ist, die Zähldate des Zählers 34 in den Wert umgeschrieben wird, der erhalten wird, indem von dem Zählwert zu diesem Zeitpunkt das Produkt aus dem Zählwert, der während des einen Umlaufes des vorbestimmten Punktes erhalten wird, und der Anzahl von Malen, die der vorbestimmte Punkte durch die Anfangsposition gelaufen ist, subtrahiert wird.
Wenn die Beziehung zwischen der Kette 11 (oder dem zu steuernden Gegenstand) und der Motordrehwelle 17 (oder der Antriebswelle) derart ist, daß, wenn der vorbestimmte Punkt an den Gegenstand in seine Anfangsposition nach dem Umlaufen einer Vielzahl von Malen zurückkehrt, die Antriebswelle in ihre eigene anfängliche Drehwinkelposition zurückkehrt, wird bevorzugt, ein Programm zu erzeugen, so daß, wenn der vorbestimmte Punkt, der fortlaufend in eine Richtung bewegt wird, angehalten wird, nachdem er durch seine Anfangsposition wenigstens die Anzahl von Malen hindurchgegangen ist, die das Produkt aus der vorgenannten Vielzahl von Malen und einer ganzen Zahl (der Indizierungsvorgang ist ausgeführt) ist, und die Zähldate des Zählers 34 wird in den Wert umgeschrieben, der erhalten wird, indem von dem Zählwert zu dem Zeitpunkt das Produkt aus dem Zählwert der erhalten wird, während der vorbestimmte Punkt die Vielzahl von Malen umläuft, und der ganzen Zahl subtrahiert wird.
Zusätzlich sollte in jedem dieser Fälle das Programm so geschaffen werden, daß der Zählwert für die Subtraktion auf weniger als das Zählvermögen des Zählers 34 begrenzt wird. Wenn der Grenzwert erreicht wird und wenn der zu steuernde Gegenstand fortlaufend angetrieben wird, wird der fortlaufende Antriebsvorgang automatisch aufgehoben und der oben beschriebene Vorgang des Umschreibens der Date wird ausgeführt.
Die Erfassungsvorrichtung für den absoluten Wert gemäß der Erfindung ist so ausgelegt, daß, wenn der vorbestimmte Punkt an dem Gegenstand, der gesteuert werden soll, zu dem Ursprungspunkt zurückkehrt, wobei wenigstens ein Umlauf gemacht wird, die Stellwertgeberplatte in ihren eigenen Ursprungspunkt zurückgebracht wird, und die Zähldate des Zählers wird in den Wert umgeschrieben, der erhalten wird, indem der Zählwert, der erhalten worden ist, während der vorbestimmte Punkt einen oder mehrere Umläufe macht, subtrahiert wird. Selbst wenn der Gegenstand fortlaufend in eine Richtung umläuft, kann der Zähler an einem Überlaufen gehindert werden, wodurch die absolute Position aufrechterhalten wird.
Es wurde somit ein neuartiger absoluter Positionsdetektor gezeigt und beschrieben, der all die angestrebten Zielsetzungen und Vorteile erfüllt. Viele Änderungen, Abwandlungen, Modifikationen und andere Verwendungen und Anwendungen des Erfindungsgegenstandes werden jedoch für den Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet nach dem Betrachten der Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen offensichtlich, die ihre bevorzugten Ausführungsformen offenbaren. Alle solche Änderungen, Abwandlungen, Modifikationen und andere Verwendungen und Anwendungen, die nicht von dem Gedanken im Bereich der Erfindung abweichen, werden als durch die Erfindung abgedeckt angesehen, die nur durch die Ansprüche beschränkt ist, die folgen.

Claims

1. Vorrichtung zum Bestimmen der Absolutposition für eine automatische Werkzeugwechselvorrichtung zum Bestimmen einer Absolutposition eines bestimmten Punktes auf einem Objekt, wobei die Vorrichtung zum Bestimmen der Absolutposition folgendes umfaßt:

einen Antrieb (16), um das Objekt (11) steuerbar auf einer endlosen Bahn anzutreiben;

eine Zählereinrichtung (34), um einen Zählwert zu erzeugen, der die Anzahl von Drehungen des Antriebs angibt;

eine Steuerung (40) zum Steuern des Antriebs, so daß ein bestimmter Punkt auf dem Objekt gemäß einem Instruktionssignal in eine Position gebracht wird,

gekennzeichnet durch

eine Umschreibeeinrichtung zum Durchführen einer Datenumschreibungsoperation, wobei der Zählwert in einen neuen Wert umgeschrieben wird, wenn der Zählwert einen bestimmten Wert überschreitet, wobei der neue Wert durch Subtraktion des Zählwertes, der erhalten wird, während der bestimmte Punkt eine oder mehr Umdrehungen macht, von dem Zählwert, der von der Zähleinrichtung erzeugt wird.

2. Vorrichtung zum Bestimmen der Absolutposition nach Anspruch 1, wobei der Antrieb (16) folgendes umfaßt:

einen Servomotor (16), der einen Absolutkodierer (18) aufweist, um eine Absolutposition in einer Umdrehung einer Antriebswelle (17) des Servomotors (16) zu bestimmen; und

einen Servotreiber (19), der auf ein Signal reagiert, das der Differenz zwischen einem Instruktionssignal, das von einer Steuerung (40) erzeugt wird, und einem Ausgang des Kodierers (18) entspricht.

3. Vorrichtung zum Bestimmen der Absolutposition nach Anspruch 2, wobei der Kodierer (18) weiter umfaßt:

eine Kodierplatte (21), die eine Vielzahl von Löchern aufweist, um Absolutpositionssignale zu bilden, die Winkelpositionen der Kodierplatte anzeigen, wobei die Kodierplatte direkt oder indirekt auf der Antriebswelle (17) angebracht ist;

eine Vielzahl von lichtemittierenden Dioden (22);

eine Vielzahl von Fotodioden (23), die jeweils der Kodierplatte (21) und der Vielzahl von lichtemittierenden Dioden gegenüberliegen; und

ein Schlitzteil (24), das Durchgangslöcher (24) aufweist, die im wesentlichen zu den Achsen der Fotodioden (23) ausgerichtet sind und zwischen der Kodierplatte (21) und der Vielzahl von Fotodioden (23) angebracht sind, wobei, wenn die Kodierplatte rotiert, Ausgangsstrahlen der Vielzahl von lichtemittierenden Dioden (22) selektiv auf die Vielzahl von Fotodioden gebracht werden, wobei die Vielzahl von Fotodioden ein Signal ausgeben, das einen Rotationswinkel der Antriebswelle (17) darstellt.

4. Vorrichtung zum Bestimmen der Absolutposition nach Anspruch 1, wobei der Antrieb (16) umfaßt:

eine Kodierplatte (21), die an einen elektrischen Motor (16) gekoppelt ist, der das Objekt (11) antreibt.

5. Vorrichtung zum Bestimmen der Absolutposition nach Anspruch 1, wobei die Umschreibeeinrichtung derart ausgebildet ist, daß die Umschreibeoperation simultan unmittelbar bevor oder nachdem der bestimmte Punkt eine oder mehrere Umdrehungen gemacht hat.

6. Vorrichtung zum Bestimmen der Absolutposition nach Anspruch 1, wobei der Antrieb (16) und das Objekt (11) so in Verbindung stehen, daß, wenn der bestimmte Punkt (P1) auf dem Objekt (11) in eine Anfangsposition (A) zurückkehrt, nachdem er eine Umdrehung gemacht hat, der Antrieb (16) zu einer anfänglichen Rotationswinkelposition (A) zurückkehrt, wobei, wenn das Objekt gestoppt wird, nachdem der bestimmte Punkt auf dem Objekt kontinuierlich in eine Richtung rotiert ist und dabei an der Anfangsposition zumindest einmal (X) vorbeigekommen ist, die Umschreibeeinrichtung den Zählwert des Zählers (34) in einen Wert umschreibt, der dem Zählwert minus dem Produkt aus dem Zählwert, der eine Drehung des bestimmten Punktes anzeigt, mit der Anzahl (X), die der bestimmte Punkt die Anfangsposition durchlaufen hat, entspricht.

7. Vorrichtung zum Bestimmen der Absolutposition nach Anspruch 1, wobei der Antrieb (16) und das Objekt so in Verbindung stehen, daß, wenn der bestimmte Punkt (P1) auf dem objekt zurück zu einer Anfangsposition (A) kehrt, nachdem er eine Vielzahl von Drehungen (X) gemacht hat, der Antrieb zu einer anfänglichen Rotationswinkelposition zurückkehrte wobei, wenn das Objekt (11) gestoppt wird, nachdem der bestimmte Punkt < Pl) auf dem Objekt (11) kontinuierlich in eine Richtung rotiert ist, wobei er den Anfangspunkt davon zumindest einige Male passiert hat, wobei die Anzahl das Produkt der Vielzahl von Drehungen (X) und einer ganzen Zahl ist, die Umschreibeeinrichtung den gezählten Wert des Zählers in einen Wert umschreibt, der äquivalent zu dem Zählwert minus dem Produkt aus der ganzen Zahl und einem Zählwert ist, der während der Vielzahl von Drehungen (X) des bestimmten Punkts erhalten wird.

8. Vorrichtung zum Bestimmen der Absolutposition nach Anspruch 1, wobei der bestimmte Wert äquivalent zu dem Absolutwert des Zählwertes ist, der zumindest eine Drehung des Objektes (11) darstellt und kleiner als ein maximaler Zählwert des Zählers (34) ist.

9. Vorrichtung zum bestimmen der Absolutposition nach Anspruch 1, wobei das Objekt (11) eine Endloskette ist.

10. Verfahren zum Bestimmen der Absolutposition mit Hilfe einer Vorrichtung zum Bestimmen der Absolutposition für eine automatische Werkzeugwechselvorrichtung gemäß den Ansprüchen 1 bis 9, um eine Absolutposition eines bestimmten Punktes auf einem Objekt zu bestimmen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:

a) Veranlassen, daß das Objekt sich in eine bestimmte Position gemäß einem Index bewegt;

b) Eingeben eines Objektpositionsindexes;

c) Berechnen eines neuen Indexes durch Addieren des Objektpositionsindexes mit dem Index;

gekennzeichnet durch

d) Vergleichen des neuen Indexes mit einem bestimmten Wert und, wenn der neue Index größer als der bestimmte Wert ist, Durchführen des Schrittes e), ansonsten Durchführen des Schrittes g);

e) Berechnen eines zeitlichen Indexes durch Subtrahieren des bestimmten Wertes von dem neuen Index;

f) Setzen des neuen Indexes mit dem zeitlichen Index;

g) Bewegen des Objektes gemäß dem neuen Index und

h) Wiederholen der Schritte b) bis g).