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Numerische Steuereinrichtung zum Positionieren, insbesondere auf
Werkzeugmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung zum Positionieren
von bewegten Maschinenteilen, insbesondere für das Abfahren von Kettenmaßen mit
Werkzeugmaschinen, mit einem Zählwerk.
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Bei Positioniersteuerungen ist eine Kettenmaßeingabe nur dann brauchbar,
wenn sich Positionierfehler, d.h. Abweichungen von einer Soll-Position, z.B. infolge
einer Veränderung der Reibungsverhältnisse an der Maschine, nicht von Position zu
Position addieren.
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Zweck der Steuereinrichtung ist, die Abweichungen zu erfassen und
die für die nächste Position eingegebenen Werte um diese Abweichung zu korrigieren.
Ein weiterer Zwech der Erfindung ist, Abweichungen der Maße eines Werkzeugs von
einem Soll-Wert, solche Abweichung tritt bei Fräsern z.B. beim Scharfschleifen auf,
zu erfassen und die eingegebenen Werte danach zu korrigieren.
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Der Erfindung liegt die Aufgab@ zugrunde eine einfache und billige
Einrichtung für den genannten Zweck zu erstellen.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird zur Horrektur von
Positionsfehlern, dadurch gelöst, daß die Differenz zwischen Soll-Position und Ist-Position
auf einen Korrektur-Zähler übertragen @@d gespeichert wird und daß von einem Taktgeber
aus über eine Auswertlogik der Zahlenwert für den @euen Positionierschritt in einem
Hauptzähler um die genannte Differenz korrigiert wird.
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Zur Korrektur von.Abweichungen eines Werkzeugs von einem Soll-Wert
wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Differenz zwischen dem Maß eines Werkzeugs
in einem Zustand, z.B. der ursprüngliche Durchmesser eines Fräsers, und dem Maß
eines Werkzeugs in einem anderen Zustand, zB. der Durchmesser des nachgeschliffenen
Fräsers, auf einen Korrektur-Zähler übertragen und gespeichert wird und daß von
einem Taktgeber aus über eine Auswertlogik der Zahlenwert für einen Positionierschritt
in einem Hauptzähler um die genannte Differenz korrigiert wird.
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Beiden Lösungen ist die Kombination aus Korrekturzähler, Taktgeber
und Auswertlogik gemeinsame Zur Durchführung der erfindung wird so vorgegangen,
daß vom Taktgeber über die Auswertlogik der Hauptzähler mit dem eingegebenen Zahlenwert
des neuen Positionierschritts und der Korrekturzähler mit der gespeicherten Differenz
des vorigen Positionierschrittes vorzeichenrichtig abgezählt wird bis der Korrekturzähler
den Wert 0 und der Hauptzähler den zum Ansteuern der neuen Position korrigierten
Wert aufweisen.
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Vorteilhaft ist es, wenn der Taktgeber ein astatiler Multivibrator
ist.
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Die Erfindung wird vorteilhaft dahingehend weitergebildet, daß die
Differenz zwischen Sollwert und Ist-Wert dcr Position vom Hauptzahler über eine
Torschaltung auf den Korrekturzähler übertragen wird. Während sich dieser Gedaie
auf die Korrektur der Positionsabweichung bezieht, kann diese Ausgestaltung auf
die Korrektur der Werkzeugabmessung so abgewandelt werden, daß die Differenz der
Werkzeuge von einem Dekaden schalter aus über eine Tor schaltung dem Korrekturzähler
zugeführt wird.
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Die Erfindung ist anliand der Figuren 1 bis 3 erläutert.
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Fig. 1 zeigt als Blockschaltbild ein Beispiel für eine Gesamtanordnung
nach der Erfindung.
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Fig. 2 zeigt in vereinfachter Form die Schaltung für eine Auswertlogik
nach der Erfindung.
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Fig. 3 zeigt in vereinfachter Form ein Schieberegister, wie es für
die Erfindung verwendbar ist.
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Fig.1 zeigt in Form eines Blockschaltbildes die Gesamtanordnung eines
Ansführungsbeispiels der Erfindung, Ein Drehgeber 10 der beispielsweise von einer
Vorschub spindel einer Werkzeugmaschine oder mit dieser synchron angetrieben wird,
wirkt über eine Leitung 10a und über ein Gerät 11 zur &uswertlogik, das weiter
unten beschrieben wird, sowie über weitere Leitungen 38, 39, 40 auf einen Hauptzähler
12. Im Hauptzählerkann eine Zahl, die beispielsweise den gewünschten Umdrehungen
der Vorschubspindel entspricht, gespeichert werden. Im Beispiel ist es eine 6-stellige
Zahl, von der die kleinste Stelle z.B. hundertstel Millimeter Vorschub entsprechen
kann. Die Eingabe erfolgt beispielsweise von einem Dekaden schalter 13 aus nach
einem Programm, z.B. mit Lochstreifen, das die KettèntaBe enthält. Der Hauptzähler
weist Ausgänge 14 bis 19 auf, deren Anzahl der Stellenzahl der im Hauptzähler zu
speichernden Zahl entspricht.
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Diese Ausgänge erfüllen folgende Funktionen: Die Ausgänge der letzten
Stellen, beispieisweise 14 und 15 übertragen über eine Torschaltung 23 die Differenz
zwischen dem Sollwert und dem Istwert des Zählwerks, also die Differenz zwischen
dem gewünschten Zählerstand und dem tatsächlichen Zählerstand, auf einen Korrekturzähler
20 und zwar mit Vorzeichen. Die Ausgänge der kleinen Stellen können auch dem Impuls
für das Abschalten des Vorschubs dienen, so z.B. 16 Eingang abschalten - Langsamgang
einschalten, 15at Langsamgang abschalten - Schleichgan6 einschalten, 14a
Endabschaltung.
Die Ausgänge 17, 18, 19 können dann noch beliebigen-es Zwecken dienen. Der Hauptzähler
hat noch einen Eingang 21 für das Kommando @@Zähler einstnllen" und
einen Ausgang 22 für ein Ö-Signal, d.h. für ein beliebiges Signal', das abgegeben
werden kann, wenn der Zähler durch "0 geht. Die Ubertragungsleitungen zwischen der
Torschaltung 23 und dem Korrekturzähier sind mit 24, 25 bezeichnet. PUr Werkzeugmaschinen,
deren Arbeitsergebnis von den Abmessungen des Werkzeugs abhängt, z.B. für Fräsmaschinen,
ist es wichtig, daß die Werkzeugabmessung'oder die Veränderung der Werkzeugabmessung,
z.B.'flurch.esser des Fräsers, in die Korrektur mit eingeht. Zu diesem Zweck ist
ein zweiter Dekadenzähler 26 vorgesehen, in den die Abmessungsdifferenzen von Hand
oder mit einer Meßmaschine oder wenn möglich, nach einem Prograxu eingegeben werden.
Die Werte werden über Leitungen 27, 28 über eine Eorschaltung 29 und Leitungen 30,
31 an den Korrekturzähler abgegeben.'Die Anschlüsse der Leitungen 24, 25, 30, 31
am Korrekturzk.hler sind mit 24z, 25a bezeichnet.
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Die Torschaltungen 23, 29 weisen Eingänge 32, 33 auf für das Signal
Tor öffnen". Der Korrekturzähler 20 hat einen Eingang 34 für das Kommando Zähler
einstellen", das programmabhängig ist. Ferner ist eine tbertragungsleitung 35, 35a
vorgesehen um den 0-Durchgang im Korrekturzähler der Auswertlogik 11 zu melden.
Der 0-Ausgang kann noch einen Abgriff 36 für ein beliebiges Signal aufweisen. Ferner
ist eine Verbindung 37 torhanden, um Zählimpulse von der Auswertlogik auf den Korrekturzähler
zu übertragen.
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Fig.2 zeigt schematisch ein Beispiel für eine Auswertlogik nach der
Erfindung. Der bereits genannte Drehgeber wirkt über eine Leitung 10a
und
über eine Logik 42 für Richtungserkennung und Impulsvervielfältigung aitf drei UND-Glieder
43, 44, 45. In einem der UND-Glieder, nämlich 43, erfolgt eine Verknüpfung mit dem
Impuls Schlitten Start", der am Eingang 46 gegeben wird. Das Gleiche im UND-Glied
44. Im dritten UND Glied 45 erfolgt eine Verknüpfung mit der Meldung des O-Durchgangs,
die vom Korrekturzähler über Leitung 35a ankommt und über ein Speicherglied 47 zu
dem besagten UND-Glied geleitet wird. Im gleichen Speicherglied ist ein ODER-Glied
47a vorgesehen, das entweder ein bei 48 ankommendes Signal 1,Fehler-Korrektur' oder
bei 49 ankommendes Signal "Radius-Korrektur (Fräser)" über den besagten Speicher
an ein UND-Glied 50 weitergibt. In diesem UND-Glied wird das von 48 oder 49 kommende
Signal mit Impulsen verknüpft, die von einem geber 51 über Leitung 52 ankommen.
Der Taktgeber wirkt so, Je nach Durchlaß des ODER-Glieds 47a über die bereits vorher
genannte Leitung 37 auf den Korrekturzähler 20.
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Von der Leitung 37 zeigt in der Auswertlogik eine Leitung 53 ab,
die zu oinem ODER-Glied 54 führt. Dieses ODER-Glied kann auch Signale aufnehmen,
die von dem Drehgeber 10 einer Leitung 10a, über die Logik 42 für Richtungserkennung
und Impulsvervielfältigung und über dae UND Glied 45 ankommen. Über dieses ODER-Glied
werden über Leitung 40 (siehe auch Fig. 1) an den Hauptzähler 12 Impulse abgegeben,
die entweder vom Drehgeber 10 oder vom Taktgeber 51 kommen. Bo wirken die vom Taktgeber
51 kommenden Impulse be entsprechendem Zustand des ODEPlieds 34 owohl auf den Korrekturzähler
20 (über 37) als auch auf den Hauptzähler 12 (über 40).
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Die Impulse, die durch die bereits vorher beschriebenen Verknüpfungen
in den UND-Gliedern 439 14 entstehen, werden über die Leitungen 38, 39 an den Hauptzähler
weitergegebene wobei 38 für das Vorwärtszählen und 39
für das Rückwärtszählen
vorgesehen ist.
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Die Auswertlogik weist noch Eingänge 55a und 55 auf für die Vorzeichen,
die die Positionierfehler im Haupt zähler bilden. Ferner sind Eingänge 56, 57 vorhanden
für Signale für die Vorzeichen, die für die Positionietung des Schlittens vom Prograemgeber,
z.B. einem bekannten Kreuzschienenverteiler (nicht gezeichnet) gegeben werden.
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Mittels eines UND -Glieds 60 werden die bei 55a und 57 ankommenden
Signale verknüpft. UND-Glied 61 faßt die bei 54 und 56 ankommenden Signale zusammen.
62 verknüpft die Signale von 55 und 57 und 63 faßt die bei 55 und 56 ankommenden
Signale zusammen. Die Ausgänge der UND-Glieder 60 und 63 wirken gemeinsam auf ein
UND-Glied 64. Die Ausgänge der UND-Glieder 61, 62 wirken gemeinsam auf ein UND-Glied
65. In den beiden zuletzt genannten UND-Giliedern erfolgt eine Verknüpfung mit einem
Signal eFehler-Korrekturt, das über Leitung 66 von einem Schieberegister 67 gegeben
wird, das für den Programmablauf der Positionierung allein vorgesehen ist.
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Die bereits genannten Eingänge 58, 59 kommen ebenfalls von der Programmiervinrichtung,
z.B. Kreuzschienenverteiler, sie wirken auf je ein UND-Glied 68, 69. In diesen UND-Gliedern
werden die bei 58 und 59 ankommenden Signale verknüpft mit einem am Eingang 70 ankommenden
Signal t2Frä8er-Radiu.s-Rorrekturt' das vom Schieberegister 67 gegeben wird. Die
Ausgänge der beiden UND-Glieder sind an die bereit genannten Leitungen 38, 39 angeschlossen.
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Für den Programmablauf allein der Positionierung ist das bereits genannte
Schieberegister 67 vorgesehen, das aus einer Reihe Speicherglieder 71 bis 76 besteht.
einige dieser Speicherglieder sind mit zusätzlichen UND-
Gliedern
77 bis 80 versehen. Im ersten Speicherglied 71 wird mit Hilfe des UND-Glieds 77
der Schiebeimpuls (Eingang 81) mit einem später beschriebenen Ausgang 82 für ein
Signal für die Ubernahme des Positionierfehler-Korrekturwertes in den Korrekturzähler
(Eingang 82a) verknüpft und am Ausgang 83 als Signal für das Einstellen des Haupt
zählers abgegeben. Im Speicherglied 72 veranlaßt der Schiebeimpuls (Eingang 84)
das bereits erwähnte Signal Fehler-Korrektur" (Ausgang 66'). im Speicher-. i glied
73 wird der Schiebeimpuls (Eingang 85) mittels des UND-Glieds 78 it einem über Leitung
35a oder über eine von dieser abzweigenden Leitung mit dem Signal verknüpft, das
den Vollzug der Positionier-Fehler-Korrektur meldet (O-Durchgang von 20). Am Ausgang
86 wird das Kommando für die Übernahme des Fräser-Radius-Korrekturwertes in den
Korrekturzahler abgegeben. Beim nächsten Speicherglied 74 gibt der Schiebeimpuis
Eingang 87) das bereits besprochene Signal Fräser-Radius-Korrektur am Ausgang 70'
ab. Das Speicherglied 75 weist das UND-Glied 79 auf, in dem der Schiebeimpuls Eingang
88) mit der über Leitung 35a ankommenden Heldung des O-Durchgangs des Korrekturziihlers
(Fräser-Radius-Korrektur durchgeführt) verknüpft wird. Dieses Speicherglied gibt
das Kommando "Schlitten Start" am Ausgang ab. Das letzte Speicherglied 76 weist
das UND-Gli,ed 80 auf in dem der Schiebeimpuls (Eingang 90) mit dem Signal "Position
erreicht" (Abschalten des Schleichgangs) (Eingang 92) verknüpft wird. Dieses Speichérglied
gibt das Kommando ab "Übernahme des Positionierfehlers ,Sn den Korrekturzähler"
(Ausgang 82). Das Signal Position erreicht wird zweckmäßig über ein Zeitglied 91
eingegeben, um das Nachlaufen des Schlittens vom Abschalten des Schleichgangs bis
zum Stillsetzen des Schlittens bcrLcsichtigen zu können.
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Die Funktion der Einrichtung nach der Erfindung geht aus der vorstehenden
Beschreibung ohne weiteres hervor. Es soll nachstehend nur noch eine zusammengefaßte
Darstellung gegeben werden. Nachdem eine Position vom Schlitten eingenommen ist
wird der Schlitten nicht auf seinerSoll Position stehen sondern von dieser etwas
abweichen, dementsprechend wird im Hauptzähler ein von 0 abweichender Rest stehengeblieben
sein. Der Schlitten kann auch über die Soll-Position hinausgelaufen sein, so daß
neue Positionswerte aufgelaufen sind. Dieser negative oder positive Fehler wird
vorzeichenrichtig auf den Korrekturzähler übertragen. Danach wird vom Taktgeber
aus über die Auswertlogik sowohl der Hauptzähler als auch der Korrekturzähler betätigt
solange, bis der Korrekturzähler auf 0" steht oder durch "O" geht und der Hauptzähler
einen für die Korre-,, tur des nächsten Positionierschritts erforderlichen Vorgabewert
vorzeichenrichtig aufweist. Das Gleiche gilt sinngemäß auch für die Werkzeugs.
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Korrektur.