DE1463524C - Steuervorrichtung für Arbeitsmaschinen, insbesondere Werkzeugmaschinen - Google Patents

Description

1 2

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für darin, die Steuervorrichtung derart auszubilden, daß

Arbeitsmaschinen, insbesondere Werkzeugmaschinen, trotz des absoluten Meßsystems außer Bezugsmaßen mit einer als Phasenschieber arbeitenden analogen auch Kettenmaße in der Steuerung benutzt werden Meßeinrichtung, bei der jeder Stellung des beweg- können.

liehen Maschinenteils eine bestimmte zeitliche 5 Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch Phasenverschiebung zwischen Ein- und Ausgangs- gelöst, daß der Istwertzähler mit einem Zusatzzähler spannung am Phasenschieber entspricht und bei der verbunden ist, der den Komplementärwert eines ein vor jedem Meßvorgang gelöschter Istwertzähler ersten Meßwertes enthält, und daß der Istwertzähler für eine anliegende Zählfrequenz ab dem Null-: mit dem Komplementärwert vor jeden neuen Meßdurchgang der Eingangsspannung geöffnet und ab io Vorgang voreingestellt ist.

dem Nulldurchgang der Ausgangsspannung geschlos- Auf diese Weise wird mit Hilfe einer Nullpunkt-

sen ist. -verschiebung auch bei einem absoluten Wegemeß-

Die bekannten Steuerungen mit inkremental-digi- system bei jedem neuen Meßvorgang von einem

talen Wegemeßsystemen, bei denen den Weginkre- Nullpunkt ausgegangen. Hierdurch können dann

men ten entsprechende Pulse in einem Istwertzähler 15 ohne weiteres auch die Sollwerte als Kettenmaße

summiert werden, sind ganz besonders geeignet für vorgegeben werden.

das Positionieren mit Kettenmaßen. Hierbei wird Diese Freizügigkeit in der Programmierung ergibt

dem Zähler des meßdigitalen Meßsystems das häufig eine beträchtliche Ersparnis bei der Herstel-

jeweilige Kettenmaß vorgegeben. Gleichzeitig wird lung der Steuerlochstreifen, da zeitraubende Um-

die Bewegung des zu positionierenden Maschinen- 20 rechnungen aller Werte auf Nullpunkte vermieden

teils eingeleitet. Die Maschinenbewegung wird dann werden können.

stillgesetzt, wenn der im Zähler vorangestellte Wert Beim Positionieren mit Kettenmaßen ist es zweckerreicht ist. Anschließend wird der Zähler wieder mäßig, das jeweils zu fahrende Kettenmaß in einen gelöscht (vgl. hierzu z. B. ETZ-B, 1958, H. 3, S. 74). Zwischenspeicher einzugeben, der für das Feinmaß Der Fehler bei diesen Positionierverfahren entspricht, 25 als Zähler und für das Grobmaß als Speicher auswenn die Streuung des Nachlaufes beim Einfahren gebildet ist, wobei das Grobmaß von dem Zwischenin die Nullstellung kleiner als ein halbes Weginkre- speicher unmittelbar in den Grobzähler eingesetzt ment ist, dem Quantisierfehler. Der Gesamtfehler wird, während das Feinmaß durch Leerzählen des ist unabhängig von der Gesamtzahl der Positionier- Zählers in den Zusatzzähler übertragen wird. Diese schritte. 30 Trennung des Sollwertes hat den Vorteil, daß die

Wird ein absolutes Wegmeßsystem zum Positio- notwendige Nullpunktverschiebung je Meßperiode

nieren mit Kettenmaßen verwendet, so muß nor- relativ einfach zu bewerkstelligen ist.

malerweise jeweils nach einem Positionierschritt der An Hand einer Zeichnung wird die Erfindung

erreichte Endpunkt ohne Rücksicht auf die Streu- näher erläutert.

ung des Nachlaufes als neue Nullstellung verwendet 35 Fig. 1 zeigt den Vergleich beim Positionieren mit

werden. Somit werden bei diesem Verfahren im Kettenmaßen bei Verwendung des Ist-Bezugspunktes

ungünstigsten Falle die Nachfahrfehler der Einzel- und bei Verwendung des Soll-Bezugspunktes. Wird

schritte addiert. Außerdem kommt noch der jeweilige die Arbeitsmaschine von dem Ausgangspunkte

Fehler beim Nullabgleich der Meßanordnung hinzu. unter Vorgabe des Positionierwertes B gestartet, so

Auch bei digitalen Steuerungen werden analoge 40 ergibt sich infolge der Streuung des Nachlaufes ein Meßsysteme wegen ihrer hohen Genauigkeit bevor- Nachlauffehler in der Größenordnung a. Der Punkt C zugt, da insbesondere bei Einsatz von Linearmaß- ist also beim Arbeiten mit Ist-Bezugspunkt der stäben auf die Zwischenschaltung von Getriebeteilen Ausgangspunkt für die neue Position B'. Infolge des verzichtet werden kann. Solche analogen Meßwert- Nachlaufes wird die Maschine aber im Punkt C" geber können bekanntlich derart ausgebildet sein, 45 zum Stillstand kommen. Die Entfernung vom gedaß zwei um 90° räumlich versetzte Wicklungen wünschten Positionspunkt beträgt α+α', wenn α'der von einem Generator mit zwei um 90° zeitlich Nachfahrfehler beim zweiten Teilschritt ist. Es ist gegeneinander phasenverschobenen Spannungen der- leicht zu ersehen, daß sich bei der Eingabe von art eingespeist werden, daß ein mit der Generator- Kettenmaßen mit Ist-Bezugspunkt die Nachfahrfrequenz wanderndes Feld entsteht, das in einer 50 fehler der einzelnen Schritte addieren können. Beim den beiden Wicklungen zugeordneten weiteren Wick- zweiten Verfahren mit Soll-Bezugspunkt bildet beim lung eine Spannung mit einer der relativen Ver- zweiten Programmierschritt nicht der Punkt C den Schiebung der Wicklungen entsprechenden Phasen- Ausgangspunkt, sondern der Punkt 27, und für den lage induziert. Ein auf solche Weise gebildeter dritten Schritt bildet nicht der Wert U, sondern analoger Meßwert kann in einfacher Weise derart 55 der um den Abstand α⁷ verminderte Wert ZT den in eine digitale Größe umgesetzt werden, daß die Ausgangspunkt. Es ist daher leicht einzusehen, daß relative Stellung der Wicklungen des analogen Meß- die Abweichung von dem «-ten Positionspunkt nach wertgebers intermittierend durch eine Zeitmessung dem /i-ten Kettenmaß nur der Quantisierfehler zuermittelt wird. Die Zeitmessung wird dabei mit züglich dem Streuwert beim letzten Schritt ist.
Hilfe eines Istwertzählers und einer an diesem 60 Fig. 2 zeigt im Blockschaltbild das Steuerungsanliegenden Zählfrequenz in der Weise vorgenom- prinzip. Als analoges Meßsystem wird ein der men, daß bei jedem Nulldurchgang der erregenden Arbeitsmaschine fest zugeordneter Maßstab 1 und ein Spannung der Istwertzähler freigegeben und bei mit dem beweglichen Teil der Maschine verbundener jedem Nulldurchgang der Meßspannung der Zähler Reiter 2, der relativ zum Maßstab 1 beweglich ist, wieder gesperrt wird, während gleichzeitig dieser 65 benutzt. Der Reiter 2 besteht aus zwei elektrisch Zählerstand dann auf einen Speicher übertragen um 90° versetzten Spulen, die von einem Generawird. tor 3 mit zeitlich um 90° phasenverschobenen

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht Spannungen versorgt werden. Mit 4 ist eine Phasen-

dreheinrichtung angedeutet, die aus Blindwiderständen aufgebaut sein kann. Auf diese Weise entsteht im Reiter 2 ein in Abhängigkeit von der Speisespannung wanderndes Feld, das in dem Maßstab 1 eine sinusförmig verlaufende Spannung induziert. Als Frequenz für den Generator 3 wird beispielsweise 2 kHz gewählt, die zweckmäßigerweise quarzstabilisiert ist. Die zeitliche Phasenlage der in dem Maßstab 1 induzierten Spannung ist von der jeweiligen Stellung des Reiters 2 zum Maßstab 1 abhängig. Die jeweiligen Nulldurchgänge der induzierten Spannung werden mit Hilfe einer Kippstufe 5 und die Nulldurchgänge der erregenden Spannung mit Hilfe einer Kippstufe 6 erfaßt. Die Kippstufen 5 und 6 steuern eine Torstufe 7, wobei die Kippstufe 6 die Torstufe 7 öffnet und die Kippstufe 5 die Torstufe 7 schließt. Während die Torstufe 7 geöffnet ist, wird mit Hilfe eines Generators 8 in einen Istzähler 9 eingezählt, und zwar mit einer wesentlich höheren Frequenz, beispielsweise mit 2 MHz. Der Frequenzgenerator 8 ist mit dem Generator 3 vorzugsweise über eine Untersetzerstufe 10 gekoppelt. Der Wert des Istwertzählers 9 wird nach jedem Zählvorgang auf einen Speicher 11 übertragen, der somit stets den digitalen Istwert innerhalb einer Maßstabperiode aufweist. Zur Grobzählung der einzelnen Meßperioden kann noch ein weiterer Zähler vorgesehen sein. Mit Hilfe des Istwertzählers 9 wird also intermittierend die jeweilige Position innerhalb der jeweiligen Wegmeßperiode durch eine Zeitmessung ermittelt und in den Speicher 11 übertragen. Ferner ist ein Übertragsbildner 13 vorgesehen, der den Zuwachs im Speicher 11 auswertet, und zwar bildet er beim Übergang von Null auf 999 oder von 999 auf Null ein vorzeichenrichtiges Übertragssignal, das auf den Grobzähler 12 gegeben wird. Dies bedeutet bei Verwendung eines Maßstabes mit einer Wegperiode von 2 mm, daß der Istwertspeicher 11 jeweils die Stellung innerhalb der 2-mm-Periode wiedergibt und der Grobzähler 12 die Zahl der Perioden aufsummiert.

Beim Positionieren mit Kettenmaßen ist ein Zwischenspeicher für den Sollwert vorgesehen, der aus einem Feinspeicher 14 und einem Grobspeicher 15 besteht. Ferner ist noch ein Zähler 16 vorgesehen, mit dem eine Voreinstellung des Istwertzählers 9 vorgenommen werden kann. Vor Beginn der ersten Messung wird der Bezugsnullpunkt festgelegt, indem das Ergebnis des Speichers 11 als Komplementärwert in den Zähler 16 eingesetzt wird. Dieser so gespeicherte Wert wird nun in der Folge jeweils vor Beginn jeder Messung als Voreinstellwert in den Zähler 9 eingesetzt. Dadurch ergibt sich dann, solange keine Verschiebung erfolgt, als neuer Meßwert im Istwertspeicher 11 die Zahl Null. Das erste zu fahrende Kettenmaß wird nun in dem Zwischenspeicher 14, 15 eingegeben, der vorzugsweise für das Feinmaß (Werte kleiner als 2 mm) als Zähler und für das Grobmaß als Speicher ausgebildet ist. Sodann wird der Speicherinhalt von dem Grobspeicher 15 in den Grobzähler 12 übertragen. Dann wird der Zähler 14 auf Null leergezählt und die Pulse vorzeichenrichtig in den Speicher 16 eingezählt. Sollte beim Einzählen ein Übertrag erforderlich sein, wird dies im Grobzähler berücksichtigt. Nun beginnt das Anfahren der vorgegebenen Position. Ist diese Position erreicht, so erfolgt die Eingabe des nächsten Wertes in der gleichen Weise. Das Kettenmaß wird hierbei jeweils auf den Soll-Bezugspunkt bezogen. Soll für das Kettenmaß ein Ist-Bezugspunkt gewählt werden, so wird nach Erreichen der Position der neue Nullpunktwert ermittelt und in den Zähler eingegeben. Zu diesem Wert wird dann das Feinmaß des Zwischenspeichers 14 vorzeichenrichtig durch Einzählen addiert.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Steuervorrichtung für Arbeitsmaschinen, insbesondere Werkzeugmaschinen, mit einer als Phasenschieber arbeitenden analogen Meßeinrichtung, bei der jeder Stellung des beweglichen Maschinenteils eine bestimmte zeitliche Phasenverschiebung zwischen Ein- und Ausgangsspannung am Phasenschieber entspricht und bei der ein vor jedem Meßvorgang gelöschter Istwertzähler für eine anliegende Zählfrequenz ab dem Nulldurchgang der Eingangsspannung geöffnet und ab dem Nulldurchgang der Ausgangsspannung geschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Istwertzähler (9) mit einem Zusatzzähler (16) verbunden ist, der den Komplementärwert eines ersten Meßwertes enthält, und daß der Istwertzähler (9) mit dem Komplementärwert vor jedem neuen Meßvorgang voreingestellt ist.

2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Positionieren mit Kettenmaßen das jeweilig zu fahrende Kettenmaß in einen Zwischenspeicher (14,15) eingegeben wird, der für das Feinmaß als Zähler und für das Grobmaß als Speicher ausgebildet ist, wobei das Grobmaß von dem Zwischenspeicher unmittelbar in den Grobzähler (12) eingesetzt wird, während das Feinmaß durch Leerzählen des Zählers (14) in den Zusatzzähler (16) übertragen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen