DE3141983A1

DE3141983A1 - Numerisches regelverfahren und numerische regelvorrichtung

Info

Publication number: DE3141983A1
Application number: DE19813141983
Authority: DE
Inventors: Mitsuo Hachioji Tokyo Hiraizumi; Hajimu Hino Tokyo Inaba; Yukio Yokohama Kanagawa Ono
Original assignee: Fujitsu Fanuc Ltd
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1980-10-23
Filing date: 1981-10-22
Publication date: 1982-06-16
Also published as: JPS5773402A; US4481568A

Description

6/444 ψ. . FUJITSU 5¹AKUC LIMITi

Numerisches Regelverfahren und numerische Regelvorrichtung

Priorität: 23. Oktober 1980 Japan 148760/1980

Die Erfindung betrifft ein numerisches Regelverfahren und eine numerische Regelvorrichtung und insbesondere ein

Verfahren und eine Vorrichtung, bei denen ein Einreißen und ein damit verbundener Verlust eines Werkstücks verhindert werden können, indem die Bereiche, in die ein bewegbares Organ nicht eintreten darf, festgelegt und dann in einem Speicher vorgespeichert werden und indem eine Anordnung vorgesehen wird, bei der die Bewegung eines bewegbaren Organs sofort angehalten wird, wenn das bewegbare Organ in einen verbotenen Bereich während eines Bearbeitungsvorgangs eintritt.

Eine numerisch geregelte Werkzeugmaschine besitzt ein bewegbares Organ, wie ein Werkzeug oder einen Tisch, das/der mittels einer Kugelschraube transportiert wird, wobei bestimmte Faktoren, wie die Länge der Kugelschraube, den maximalen Bereich bestimmen, über den das bewegbare Organ transportiert werden kann. Da das bewegbare Organ versehentlich veranlaßt werden kann, die Grenze dieses Bereichs durch einen Programmierfehler oder eine Fehlfunktion zu überschreiten (eine mit Übersteuerung bezeichnete Erscheinung), ist es übliche Praxis, die Übersteuerung so bald festzustellen, wie sie auftritt, und dann das bewegbare Organ zu einem Nothalt zu bringen. Um diese Feststellung der Übersteuerung zu erreichen, ist es üblich, Grenzschalter an den Punkten maximalen Hubes an der +X-, -X- und +Z-, -Z-Seiten des Bereichs einer erlaubten Bewegung vorzusehen und eine Knagge an dem bewegbaren Organ vorzusehen, wobei die Anordnung derart ausgebildet ist, daß die Knagge gegen einen Grenzschalter drückt,

wenn das bewegbare Organ übersteuert, worauf der betätigte Grenzschalter ein Signal erzeugt, das das Auftreten der Übersteuerung anzeigt.

Es ist bei Systemen der oben beschriebenen Art sehr üblich ,daß ein kleinerer Bereich innerhalb des Bereichs der oben erwähnten zulässigen Bewegung vorhanden ist, in den das bewegbare Organ nicht eintreten darf. Ein Beispiel ist der Bereich, der innerhalb der Endform des Werkstücks, d.h. der Endform, in die das Werkstück bearbeitet werden soll, bestimmt ist, was als "befohlene Form" bezeichnet wird. Das Eindringen eines Werkzeugs in diesen Bereich in einem sehr geringen Umfang würde nur einen vernachlässigbaren kleinen Abfall der Schneidgenauigkeit verursachen, während aber ein Eindringen über einen vorbestimmten Betrag hinaus bewirken würde, daß das Werkzeug zu tief in das Werkstück einschneidet und es als Endprodukt unbrauchbar macht. Solche Ausschußwerkstücke führen offensichtlich zu einer schlechten Wirtschaftlichkeit, da die Materialien teuer sind.

Ein weiteres Beispiel für einen verbotenen Bereich besteht darin, daß der Bereich durch ein Spannfutter einer Drehbank belegt ist. Ein Werkzeug, das veranlaßt wird, in diesen Bereich einzudringen, würde an das Spannfutter anstoßen und zu einer Beschädigung oder zu einem Bruch des Werkzeugs und des Spannfutters führen.

Eine solche versehentliche Bewegung eines bewegbaren Organs, wie oben beschrieben wurde, kann durch eine Fehlfunktion in dem Rechenwerk einer numerischen Regelvorrichtung, durch einen Fehler bei einer NC-Bandleseoperation, durch einen Fehler des Operators oder durch Ausfall in einem Servosystem verursacht werden. Im Stand der Technik gibt es auffallenderweise keine tatsächlich befriedigende

Einrichtung zum Feststellen des Eindringens eines Werkstücks in einen verbotenen Bereich. Ein Hilfsmittel besteht beispielsweise darin, daß ein Fühler oder Grenzschalter an dem Spannfutter angebracht wird, um eine Berührung zwischen ihm und dem Werkzeug festzustellen. Die Anbringung des Fühlers oder Grenzschalters ist jedoch ein schwieriger Vorgang, das Spannfutter erhält einen komplizierteren Aufbau und es entstehen hohe Kosten. Weitere mit diesem Hilfsmittel verbundene Nachteile bestehen darin, daß es schwierig ist, den verbotenen Bereich zu ändern oder neu zu bestimmen, und daß es nicht möglich ist, das Eindringen des Werkzeugs in den durch die befohlene Form bestimmten Bereich festzustellen, auch wenn Fühler od.dgl. an dem Spannfutter befestigt sind.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein numerisches Regelverfahren und eine numerische Regelvorrichtung zu schaffen, die eine Beschädigung an einem teuren Werkzeug oder Werkstück verhindern, die durch eine Fehlfunktion des Rechenwerks einer numerischen Regelvorrichtung, durch einen Fehler bei einer NC-Bandleseoperation, durch einen Fehler des Operators oder durch ein Versagen in einem Servosystem verursacht wird. Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 7· Weiterbildungen der Erfindung sind in den TTnteranspruchen angegeben.

Die Erfindung führt auch zu einem numerischen Regelverfahren und einer numerischen Regelvorrichtung, die in zuverlässiger und einfacher Weise das Eindringen eines bewegbaren Organs, wie eines Werkzeugs, in einen verbotenen Bereich feststellen.

Das numerische. Regelverfahren und die numerische Regelvorrichtung nach der Erfindung ermöglichen es des weiteren, einen verbotenen Bereich, in einfacher Weise neu zu bestimmen, wenn eine Änderung in der Endform eines Werkstücks vorgenommen wird.

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Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Zeichnung beschrieben, in der sind

Fig. 1 eine schematische Darstellung zum Beschreiben der Beziehung zwischen verbotenen Bereichen und dem maximalen Bereich einer zulässigen Bewegung,

Fig. 2 ein Blockschaltbild zum Erläutern des numerischen Regelverfahrens der Erfindung,

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines Simulators,

Fig. 4 ein Blockschaltbild eines Prüfkreises für die derzeitige Position,

Fig. 5 ein Blockschaltbild eines Diskriminatorkreises, Fig. 6 eine Darstellung zum Beschreiben, wie ein Bereich einer zulässigen Bewegung in kleinere Unterbereiche in Abhängigkeit von der Form der verbotenen Bereiche geteilt wird, und

Fig. 7 eine Darstellung zum Beschreiben des Falls, bei dem eine Eintrittsverbotsinformation in einen Speicher in Abhängigkeit von jedem der kleinen Unterbereiche, die in Fig. 6 gezeigt sind, geschrieben wird.

In Fig. 1 stellt OTA einen Übersteuerbereich dar, innerhalb dessen eine zulässige Bewegung NA begrenzt ist. Innerhalb des Bereichs MA sind Bereiche EPA1, EPA2 und EPA3 begrenzt, in die ein Eintritt des Werkzeugs verboten ist. Diese drei Bereiche werden deshalb als Eintrittsverbotsbereiche bezeichnet. Die Eintrittsverbotsbereiche EPA1 und EPA2 begrenzen eine Form, die der Form des an der Drehbank vorgesehenen Spannfutters angenähert ist. Wenn ein Werkzeug in die Bereiche EPA1 und EPA2 eintreten würde, würde es auf das Spannfutter stoßen UBd sich selbst und dem Spannfutter eine Beschädigung zufügen. Der Eintrittsverbotsbereich EPA3 wird durch die befohlene oder Endform des Werkstücks bestimmt, d«h» durch die Form, die sich durch Schneiden des Ausgangsstücks

-JP-

bis zu einer zulässigen Tiefe herab ergeben würde. Wenn in diesen Bereich durch das Werkzeug eingedrungen wird, würde das Werkstück nicht mit der gewünschten Toleranz geschnitten und müßte ausgeschieden werden.

In der nachfolgenden Erläuterung der Fig. 2 wird aus Vereinfachungsgründen eine Bewegung nur längs der X-Achse beschrieben. Deshalb betrifft die Anordnung der Fig. 2 nur die X-Achse. Eine gleichartige Anordnung wird für jede der anderen geregelten Achsen vorgesehen.

In Fig. 2 bezeichnet 11 eine numerische Regelvorrichtung mit einem sogenannten Impulsverteiler zum Ausführen einer Impulsverteilungsoperation auf der Basis eines Bewegungsbefehls, um verteilte Impulse CP zu erzeugen. Ein Servokreis 12, der die verteilten Impulse CP empfängt, enthält ein Fehlerregister 12a zum Berechnen der Differenz zwischen den verteilten Impulsen CP und Rückkopplungsimpulse XFP, die später beschrieben werden, einen DA-Umsetzer 12b zum Erzeugen einer analogen Spannung entsprechend der durch das Fehlerregister 12a berechneten Differenz und einen Verstärker 12c zum Verstärken der analogen Spannung. Die verstärkte analoge Spannung von dem Servokreis 12 wird an einen Gleichstrommotor 13 angelegt, der dadurch angetrieben wird, um die berechnete Differenz dem Wert Null anzunähern. Eine Kugelschraube (Spindel) 14- wird durch den Gleichstrommotor 13 angetrieben, um ein bewegbares Organ zu transportieren, das bei dem Beispiel ein Tisch 15 ist. Ein Positionsfühler 16, wie ein Impulskodierer, ist vorgesehen, um einen einzelnen Impuls für jedes vorgeschriebene Inkrement der Bewegung des Tisches 15 zu erzeugen. Jeder Impuls dient als Rückkopplungsimpuls XFP, welcher der Eingangsseite des Fehlerregisters 12a in dem Servokreis 12 zugeführt wird. Die verteilten Impulse von der numerischen Regelvorrichtung werden auch einem Simulator 17 zugeführt. "Üblicherweise hat der Gleichstrommotor 13 eine primäre

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Verzögerungscharakteristik. Anstatt sich sofort aufgrund jedes Impulses CP, der durch die numerische Regelvorrichtung 11 erzeugt wird, zu drehen, dreht sich der Gleichstrommotor 13 und wird den Impulsen CP nachgeführt nach einer vorbestimmten Verzögerung. Der Simulator 17i der so ausgebildet ist, daß er die Servosystemcharakteristik simuliert, erzeugt Simulationsimpulse SP, die den Zeitintervallen der Rückkopplungsimpulse XPP angenähert sind. Die Ausbildung des Simulators 17 ergibt sich aus Fig. 3.

Der in Pig. 3 gezeigte Simulator 17 enthält einen Zweirichtungszähler 17a, der so ausgebildet ist, daß er die verteilten Impulse CP vorwärts zählt und dann die Simulationsimpulse SP rückwärts zählt, einen Akkumulator 17b, dessen Auegangssignale der Simulationsimpulszug sind, einen Oszillator 17c zum Erzeugen von Impulsen Ps mit konstanter Frequenz und einen Addierkreis 17d, der den Vert der in dem Zweirichtungszähler 17a gehaltenen Zählung zu dem akkumulierten Wert in dem Akkumulator 17b jedesmal addiert, wenn der Oszillator 17c einen Impuls erzeugt. Wenn angenommen wird, daß der Akkumulator 17b η Bits halten kann, wird ein Überlaufimpuls von dem Akkumulator erhalten, wenn der akkumulierte Wert 2ⁿ übersteigt. Die durch den Akkumulator erzeugten Überlaufimpulse sind die Simulationsimpulse SP. Wenn e der Inhalt des ZweirichtungsZählers 17a ist, fo die Impulsfrequenz der durch den Oszillator 17c erzeugten Impulse ist und Fi und Fo jeweils die Impulsfrequenzen der verteilten Impulse CP und der Simulationsimpulse SP sind, können Beziehungen zwischen diesen Werten durch die folgenden Gleichungen ausgedrückt werden:

^de

- Fi - Fo (1)

_β ί£ . β = k-e (2)

₂η

Aus den Gleichungen (1) und (2) kann e und Po geschrieben werden:

e - |i fl - «φ (-WO] (3)

Fo = Fi p - exp (-kt)J (4)

Der Simulator 1? ist somit in der Lage, die primäre Verzögerungscharakteristik des Servosystems zu simulieren.

Gemäß Fig. 2 werden die Simulationsimpulse SP von dem Simulator 17 einem Prüfkreis für die derzeitige Position 18 zugeführt, dessen anderes Eingangssignal der Rückkopplungsimpulszug XFP ist. Der Kreis 18 prüft, ob der Tisch 15 in einen verbotenen Bereich eingetreten ist oder ob die Differenz zwischen den Simulationsimpulsen SP und den Rückkopplungsimpulsen XFP einen vorbestimmten

Wert ME überschritten hat. Wenn der Tisch in den verbotenen Bereich eingetreten ist oder wenn die Differenz den vorbestimmten Wert ME überschritten hat, gibt der Prüf kreis für die derzeitige Position 18 ein Alarmsignal ALM ab. Anhand der Fig. 4 werden der Aufbau und die Wirkungsweise dieses Kreises beschrieben.

Gemäß Fig. 4 enthält der Prüfkreis für die derzeitige Position 18 einen Zweirichtungszähler i8a zum Vorwärtszählen der Rückkopplungs impulse XFP und zum Rückwärtszählen der Simulationsimpulse SP, einen Komparator 18b zum Vergleichen des vorbestimmten Werts ME und des Inhalts des ZweirichtungsZählers 18a, nämlich der Differenz ER zwischen den Rückkopplungsimpulsen XFP und den Simulationsimpulsen SP, und zum Erzeugen eines logischen Pegels "1'¹, wenn ER größer als ME ist (ER > ME), ein Register 18c für die derzeitige Position zum Speichern der derzeitigen Position Xp des Tisches auf der X-Achse, indem dessen Inhalt durch die Rückkopplungsimpulse XFP in Übereinstimmung mit der Richtung der

/ff
-X-

Bewegung des Tisches inkrementiert oder dekrementiert wird, einen Diskriminatorkreis 18d, um auf der Basis der derzeitigen Position (Xp, Zp) des Tisches und der Eintrittsverbotsinformation zu bestimmen, ob die derzeitige Position des Tisches innerhalb eines Eintrittsverbotsbereichs liegt, und zum Erzeugen eines logischen Pegels "1", wenn dies der Fall ist, und ein ODER-Verknüpfungsglied 18e zum Abgeben des Alarmsignals ALM, wobei

die Eingänge zu dem ODER-Verknüpfungsglied die Signale sind, die durch den Komparator 18b und durch den Diskriminatorkreis 18d erzeugt werden. Xp ist die derzeitige Position des Tisches, projiziert auf die X-Achse, und Zp ist die derzeitige Position, projiziert auf die Z-Achse.

Der Diskriminatorkreis 18d enthält gemäß Fig. 5 eine Parameterspeichervorrichtung .101 in der Form eines Direktzugriffsspeichers (RAM) zum Speichern bestimmter Parameter, wie Sehne11quergeschwindigkeit, Beschleunigungs/ Verzögerungskonstanten, Eintrittsverbotsbereiche usw. Diese Parameter können in einen manuellen Dateneingabemodus MDI oder direkt von einem NC-Band TP eingegeben werden. Die Parameter werden auch in einen Dauerspeicher 102, wie einen Magnetblasenspeicher, eingegeben. Wenn die numerische Hegelvorrichtung eingeschaltet wird, werden die Parameterdaten von dem Dauerspeicher 102 in die Parameterspeichervorrichtung gelesen und der Prozessoreinheit 103 zugeführt. Zum Verständnis der Operation dieser Einheit wird auf Fig. 6 Bezug genommen, die zeigt, wie ein Bereich einer zulässigen Bewegung in kleinere Bereiche in Abhängigkeit von der Form der Eintrittsverbotsbereiche geteilt wird. Die Eingangssignale der Prozess©reinheit 103 von .der Parameterspeichervorrichtung sind koordinierte Werte PI (X, Z), P2 (I, K), P3(X1, Z1), P4-(X2, Z2), welche die Grenzen der Eintrittsverbot sbereiche angeben. Auf: der Basis dieser Koordinatenwerte teilt die Prozessoreinheit 103 den gesamten maximalen Bereich der zulässigen Bewegung MA in 56 Unterbereiche 00, 01, ..., OF, ..„, 37■> indem acht

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Unterteilungen längs der Z-Acb.se und sieben Unterteilungen längs der X-Achse ausgeführt werden, und erzeugt Eintrittsverbotsinformationen für jeden dieser Unterbereiche 00, Oi, ..., OF, ü, i2, .. 37. Die gestrichelten Teile der Fig. 6 bezeichnen die Eintrittsverbotsbereiche. OTA stellt einen Übersteuerungsbereich dar, der durch den maximalen Hub begrenzt ist. EPA1 und EPA2 stellen jeweils erste und zweite Eintrittsverbotsbereiche dar.

Die Eintrittsverbotsinformation von der Prozessoreinheit 103 wird zu einem Schreibregelkreis 104- abgegeben, der die Information in einen Speicher 105 schreibt, wobei jedes einzelne Bit der Information einer der oben"erwähnten Unterbereiche entspricht. Dies wird anhand der Pig. 7 erläutert, die zeigt, wie Einheiten der Eintrittsverbotsinformation in die Speicherzellen entsprechend den jeweiligen Unterbereichen geschrieben werden. Es ist hervorzuheben, daß jedes Bit des Speichers 104· je einem der Unterbereiche zugeteilt ist, wobei "1" in jedes Bit geschrieben wird, das einen Eintrittsverbotsbereich bildet, und ⁿ0" in jedes der Bits, welche die Unterbereiche bilden, die außerhalb der Eintrittsverbotsbereiche liegen, geschrieben wird. Des weiteren sind 00, 01, ..., 37 hexadezimale Zahlen und die hexadezimalen Zahlen in Pig. 6 entsprechen denen in Pig. 7· Die Prozessoreinheit 3 führt eine Operation durch, um zu bestimmen, welches Bit des Speichers 105 sich auf die Basis der derzeitigen Position des Tisches bezieht, wobei diese Informationen durch X-Achsen- und Z-Achsen-Zähler 108 und 109 für die derzeitige Position erzeugt werden, was nachfolgend im einzelnen beschrieben wird. Ein Leseregelkreis empfängt die Ausgangssignale des Speichers 105. Ein Adressenregister 107 bezeichnet die Speicherzellen des Speichers 105, in welche die Eintrittsverbotsinformation geschrieben werden soll oder von der diese Information gelesen werden soll. Die Zähler 108 und 109 für die

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derzeitige Position zeigen die derzeitige Position des Tisches längs der X- und der Z-Achse an, indem in Übereinstimmung mit der Bewegungsrichtung des bewegbaren Organs Rucklcopplungsimpulse XFP und ZFP vorwärts und rückwärts gezählt werden, von denen (jeder durch einen (nicht dargestellten) Impulskodierer od.dgl. für Jedes vorgeschriebene Inkrement der Bewegung des bewegbaren Organs erzeugt wird. Anstelle dieser Rückkopplungsimpulse XFP und ZFP können jedoch Impulse, die längs der X- und Z-Achsen durch einen (nicht dargestellten) Impulsverteiler verteilt sind, den Zählern 108 und 109 für die derzeitige Position zugeführt werden, um in gleichartiger Weise vorwärts oder rückwärts gezählt zu werden. Die aus dem Speicher 105 durch den Leseregelkreis 106 ausgelesene Information wird an einen Prüfkreis 110 angelegt, der auf der Basis dieser Information unterscheidet, ob das bewegbare Organ (der Tisch oder ein Werkzeug) in einen verbotenen Bereich eingetreten ist.

Die Anordnung der Fig. 5 arbeitet in folgender Weise. Es wird angenommen, daß das bewegbare Organ, z.B. ein Werkzeug, am Punkt AP (Unterbereich 11) in Fig. 6 angeordnet ist. Wenn das Werkzeug in der +X-Richtung bewegt wird, vergleicht die Prozessoreinheit 103 den Grenzwert X02 (der gleich X1 ist) mit der derzeitigen Werkzeugposition Xp und, wenn das Werkzeug in -Z-Richtung bewegt wird, vergleicht die Prozessoreinheit 103 den Grenzwert X01 (der gleich X ist) mit der derzeitigen Position Xp. In gleicher Weise vergleicht die Prozessoreinheit 103 den Grenzwert Z01 (=K) mit der derzeitigen Werkzeugposition Zp und den Grenzwert ZOO mit der derzeitigen Position Zp zur Jeweiligen Bewegung in der +Z- und -Z-Richtung. Wenn ein Grenzwert in der X-Richtung überschritten wird, addiert die Prozessoreinheit 103 in Abhängigkeit davon, ob diese Bewegung in positiver oder negativer Richtung ausgeführt wird, acht zu oder subtrahiert acht von dem Inhalt (=11) des Adressenregisters 107rum die derzeitigen Adressen des

AH*

-X-

Speichers 105 anzugeben. Venn in gleicher Weise ein Grenzwert in Z-Richtung überschritten wird, addiert die Prozessoreinheit 103 in Abhängigkeit davon, ob diese Bewegung in positiver oder negativer Richtung erfolgt, eins zu oder subtrahiert eins von dem Inhalt des Adressenregisters 107. Das Ergebnis der Additionsoder Subtractionsoperation wird in das Adressenregister eingesetzt. Wenn beispielsweise das Werkzeug den Grenzwert Σ02 überschreitet, während es sich in +X-Richtung bewegt, wird der Wert "19" (nämlich 11 + 8) in das Adressenregister 107 eingesetzt, und wenn das Werkzeug den Grenzwert X01 während der Bewegung in -X-Richtung überschreitet, wird der Wert "09" (nämlich 11 - 2) in das Adressenregister 107 eingesetzt. In gleicher Weise wird der Wert "12" (11 + 1) in das Adressenregister eingesetzt, wenn der Grenzwert Z01 in +Z-Richtung überschritten wird. Die derzeitige Adresse entsprechend dem Unterbereich,der derzeitig durch das Werkzeug besetzt ist, wird somit in das Adressenregister 107 eingesetzt. Gleichzeitig während der vorangehenden Operation fährt die Prozessoreinheit 103 mit dem Vergleichen der X- und Z-Richtungs-Grenzwerte mit Xp und Zp in Übereinstimmung mit der Richtung der Werkzeugbewegung fort, wodurch der Inhalt des Adressenregisters 107 aktualisiert wird, auch wenn eine Grenze überschritten wird.

Wenn demgemäß das Werkzeug in der +Z-Richtung bewegt wird und die Grenze Z01 kreuzt, wird "1" in das Adressenregister 107 eingesetzt, so daß der Leseregelkreis 106 den logischen Wert "1" von der adressierten Zelle (gestrichelter Teil der Pig. 7) des Speichers liest. Dieser logische Wert "1" wird an den Prüfkreis 110 angelegt, der ein Alarmsignal erzeugt, indem er auf der Basis des logischen Werts "1" erkennt, daß das Werkzeug in den verbotenen BereichEPA2 eingetreten ist. Die Anordnung ist so gewählt, daß das Alarmsignal eine

(nicht dargestellte) Lampe auf der numerischen Regelvorrichtung betätigt. Wenn das Werkzeug in der +X-Richtung bewegt wird und die Grenze X02 kreuzt, wird "19" in das Adressenregister 107 eingesetzt, so daß "0" aus der adressierten Zelle des Speichers 105 ausgelesen wird. Wie vorstehend erwähnt wurde, erzeugt die Prozessoreinheit 103 bei dieser Ausführungsform die Eintrittsverbotsinformation unter Verwendung der Koordinatenwerte PI(X, Z), P2(I, K), P3(X1, Z1), P4(X2, Z2), welche die Grenzen der Eintrittsverbotsbereiche angeben, wobei diese Information in dem Speicher 107 gespeichert wird. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß auch eine Anordnung angewendet werden kann, bei der die Grenzen durch mathematische Gleichungen ausgedrückt sind. Der Tisch 15 kann des weiteren längs einer Grenze in einem Leerversuchsmodus transportiert werden, der durch das NC-Band oder durch die manuelle Dateneingabe (MDI) oder durch eine unstetige Vorschuboperation befohlen wird, wobei der Weg des Tisches, der zu dieser Zeit gekreuzt wird, als Grenzinformationseingabe dient.

Wenn eine Grenze für die Endform des Werkstücks definiert wird, soll die Grenze so angegeben werden, daß sie in die Grenzform mit einer vorgeschriebenen Toleranz fällt.

Die Wirkungsweise der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben. Wenn ein verteilter Impuls CP durch den Impulsverteiler in der numerischen Regelvorrichtung 11 erzeugt wird, wird der Impuls durch das Fehlerregister 12a in dem Servokreis 12 akkumuliert und auch dem Simulator 17 zugeführt. Der Inhalt des Fehlerregisters 12a wird in eine analoge Spannung durch den DA-Umsetzer 12b umgesetzt, durch den Verstärker 12c verstärkt und dann dem Gleichstrommotor 13 zugeführt, der anspricht, indem er die Leitspindel 14- dreht, um den Tisch 15 in die befohlene Richtung zu transportieren. Der Positionsfühler 16 erzeugt einen einzelnen

Rückkopplungsimpuls XFP für jedes vorgeschriebene Inkrement der Bewegung des Tisches 15» wobei die Ruckkopplungsimpulse in das 3?ehlerregister 12a eintreten, um den Inhalt um einen Schritt zu vermindern. Die vorstehend beschriebenen Schaltungselemente bilden eine Servoschleife SL, welche die Wiederholung der beschriebenen Arbeitsweise aufrechterhält, wobei ein stationärer Zustand herbeigeführt wird, in den der !Tisch 15 bei der befohlenen Geschwindigkeit mit einem konstanten Abweichungswert transportiert wird, der in einem Fehlerregister 12a aufrechterhalten wird. Wenn dieser Vorgang fortfährt, wird der Reihe der verteilten Impulse CP, die in den Simulator 17 eingetreten sind, eine primäre Verzögerungscharakteristik durch den Simulator verliehen, wobei die Impulse als Simulationsimpulse SP auftreten. Als Ergebnis treten die Simulationsimpulse SP in den Zweirichtungszähler 18a in dem Prüfkreis 18 für die derzeitige Position der Pig. 4- mit einer Charakteristik ein, die identisch zu der der Rückkopplungsimpulse FP ist, wobei der Inhalt des Zählers durch jeden Impuls rückwärts gezählt wird. Die Rückkopplungsimpulse XFP treten andererseits in den Zweirichtungszähler 18a an dessen Vorwärtszähleingangsanschluß ein, so daß der Zähler jedesmal vorwärts gezählt wird, wenn ein Rückkopplungsimpuls XFP erzeugt wird. Diese Ruckkopplungsimpulse XFP werden auch dem Register 18c für die derzeitige Position zugeführt, dessen Inhalt schrittweise in Übereinstimmung mit der Bewegungsrichtung vorwärts gezählt wird. Die derzeitige Position Xp des Tisches längs der X-Achse wird somit in dem Register 18c gespeichert.

Wenn das Servosystem normal arbeitet, werden die Rückkopplungsimpulse XFP und die Simulationsimpulse SP mit im wesentlichen denselben Zeitintervallen erzeugt, so daß der Inhalt ER (Differenz zwischen XFP und SP) des ZweirichtungsZählers 18a nicht den vorbestimmten Wert ME übersteigt. Wenn eine Anomalität in dem

Servosystem hervorgerufen werden sollte, steigt der Inhalt ER des ZweirichtungsZählers 18a übermäßig an und übersteigt den Wert ME (d.h. ER>ME). Wenn die Ungleichheit ER>ME auftritt, erzeugt der Komparator 18b den logischen Pegel "1", was bewirkt, daß das ODER-Verknüpfungsglied 18e das Alarmsignal ALM abgibt, was die Maschine sofort anhält. Gemäß der Erfindung ist es somit dem Tisch 15 nicht möglich, sich so zu bewegen, wie es an der Eingangsseite der numerischen Regelvorrichtung 11 befohlen wird, wenn eine Situation auftritt, in der der Inhalt ER des Zweirichtungszählers 18a den vorbestimmten Wert ME übersteigt, wobei das Alarmsignal ALM dann abgegeben wird, wenn das Werkzeug in einen verbotenen Bereich eingetreten ist.

Gemeinschaftlich mit der vorangehenden Prüfoperation verwendet der Diskriminierkreis 18d die in dem Speicher 105 (I¹Ig- 5) gespeicherte Eintrittsverbotsinformation, um zu bestimmen, ob die derzeitige Position AP in einem Eintrittsverbotsbereich liegt. Wenn der Tisch 15 fehlerhafterweise durch eine Fehlfunktion des Rechenwerks, durch einen Fehler in der NC-B$.ndleseoperation oder durch von dem Operator begangenen Fehler bewegt werden sollte und falls dieses ein Eindringen in einen verbotenen Bereich verursachen würde, stellt der Diskriminatorkreis 18d sofort den Fall in der beschriebenen Weise fest, wodurch das Alarmsignal ALM über das ODER-Verknüpfungsglied 18e erzeugt wird, wodurch die Maschine zu einem Nothalt gebracht wird.

Gemäß der Erfindung wird somit, wie oben beschrieben, der Simulator vorgesehen, um die Feststellung eines Fehlers des Servosystem^ zu ermöglichen, und Eintritt sverbotsbereiche werden in Übereinstimmung mit der befohlenen Form eines Werkstücks definiert. Eine solche Anordnung ermöglicht, daß der Betrieb der Werkzeugmaschine angehalten wird, bevor das Werkstück

durch, eine außergewöhnliche Bewegung eines Werkzeugs relativ zu dem Werkstück beschädigt werden kann, wie dies durch eine Fehlfunktion in dem Rechen- oder Servosystem, durch einen Fehler des Operators oder durch einen Fehler beim Lesen eines ITC-Bands verursacht werden kann. Die Verhinderung einer solchen Beschädigung führt zu weniger Ausschußwerkstücken.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die verbotenen Bereiche in einfacher Weise festgelegt werden können und daß ein Eindringen in solche Bereiche durch ein bewegbares Organ, wie ein Werkzeug, zuverlässig ohne die Verwendung von Grenzschaltern oder Fühlern festgestellt wird. Gemäß der Erfindung wird des weiteren unterschieden, ob in einen verbotenen Bereich eingedrungen worden ist oder nicht, indem ein Bereich einer zulässigen Bewegung in mehrere kleinere Unterbereiche geteilt wird, indem die Eintrittsverbotsinformation für jeden Unterbereich berechnet wird, indem die Ergebnisse der Berechnung in einem Speicher vorher■gespeichert werden und indem die Information aus dem Speicher in Übereinstimmung mit der derzeitigen Position des bewegbaren Organs ausgelesen wird. Aufgrund dieses Verfahrens ist es nicht notwendig, auf einer eins-zu-eins-Basis Operationen auszuführen, um zu bestimmen, ob ein bewegbares Organ in einen verbotenen Bereich eingedrungen ist. Dies ermöglicht die Diskriminieroperation, die mit hoher Geschwindigkeit auszuführen ist, ohne daß die Verarbeitungsschaltung einer hohen Last ausgesetzt wird. Es ist gemäß der Erfindung auch sehr einfach, die verbotenen Bereiche zu ändern und neu einzustellen.

Die Erfindung ist vorangehend in Verbindung mit der Regelung der Bewegung eines Werkzeugs oder Tisches beschrieben worden, das/der in einer numerisch geregelten Werkzeugmaschine verwendet wird. Die Erfindung kann jedoch auch bei der Regelung der Bewegung eines Roboterarms angewendet

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werden. Obwohl die verbotenen Bereiche bei der beschriebenen Ausführungsform rechteckig geformt sind, können
sie auch Dreieck- oder Kreisform haben. Die verbotenen Bereiche können zusätzlich so definiert werden, daß sie einander überlappen.

Claims

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Patentansprüche

1/ Numerisches Regelverfahren zum Regeln der Bewegung eines bewegbaren Organs durch Festlegen von Eintrittsverbot sbereichen, in die das bewegbare Organ nicht eintreten darf,
gekennzeichnet durch

einen ersten Schritt der Erzeugung einer Eintrittsverbotsinformation in bezug auf die.Grenzen der Eintrittsverbotsbereiche und Speichern der Information in einem Speicher,

einen zweiten Schritt zum Überwachen der derzeitigen Position des bewegbaren Organs,

einen dritten Schritt zum Unterscheiden auf der Basis der Eintrittsverbotsinformation, ob die derzeitige Position des bewegbaren Organs innerhalb eines Eintrittsverbots- »

bereichs liegt, und :f

einen vierten Schritt des Anhaltens der Bewegung des bewegbaren Organs, wenn dessen derzeitige Position in einen Eintrittsverbotsbereich eingetreten ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schritt besteht aus:

Eingeben von Koordinatenwerten, welche die Grenzen der Eintrittsverbotsbereiche angeben,

Teilen eines Bereichs, in dem das bewegbare Organ sich bewegen darf, in mehrere kleinere Unterbereiche,

Ausführen einer Operation, um auf der Basis der Koordinatenwerte zu bestimmen, ob ein Unterbereich ein Eintrittsverbotsbereich ist, und

Speichern der Eintrittsverbotsinformation, die sich aus c,-der Operation ergibt, in einer Speicherzelle, die dem ^

jeweiligen Unterbereich entspricht.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Schritt besteht aus:

Auffinden einer Speicherzelle entsprechend einem Unterbereich, in dem sich die derzeitige Position des bewegbaren Organs befindet,

Lesen der Eintrittsverbotsinformation aus der Speicherzelle und

Diskriminieren der Eintrittsverbotsinformation.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Eintrittsverbotsbereich auf der Basis einer befohlenen Form entschieden wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4·, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzen des Eintrittsverbotsbereichs in der Form von mathematischen Gleichungen eingegeben werden.
6. Verfahren nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzen des Eintrittsverbotsbereichs eingegeben werden, während das bewegbare Organ in einem Leerversuchsmodus auf der Basis numerischer Regeldaten bewegt wird.
7. Numerische Regelvorrichtung zum Festlegen von Eintrittsverbotsbereichen, in die ein bewegbares Organ nicht eintreten darf, und zum Regeln der Bewegung des bewegbaren Organs auf der Basis numerischer Regeldaten, gekennzeichnet durch

einen Speicher zum Speichern einer Eintrittsverbotsinformation in bezug auf die Grenzen der Eintrittsverbotsbereiche,

eine Speichereinrichtung für die derzeitige Position zum Speichern der derzeitigen Position des bewegbaren Organs,

eine Diskriminiereinrichtung zum Unterscheiden auf der Basis der Eintrittsverbotsinformation, ob die derzeitige

Position des bewegbaren Organs innerhalb eines Eintrittsverbotsbereichs liegt, und

eine Einrichtung zum Erzeugen eines Alarmsignals in Reaktion auf das Eindringen der derzeitigen Position des bewegbaren Organs in dem Eintrittsverbotsbereich.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7» gekennzeichnet durch

eine Eingabeeinrichtung zum Eingeben von Koordinatenwerten, welche die Grenzen der Eintrittsverbotsbereiche angeben, und

eine Einrichtung zum Schreiben einer Eintrittsverbotsinformation in Speicherzellen, die Unterbereichen entsprechen, die durch Teilen eines Bereichs, in dem sich das bewegbare Organ bewegen darf, in mehrere kleinere Bereiche auf der Basis der Koordinatenwerte erhalten werden.
9. Torrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Diskriminiereinrichtung Einrichtungen zum Berechnen einer Speicherzelle entsprechend einem Unterbereich, in dem sich die derzeitige Position des bewegbaren Organs befindet, Einrichtungen zum Lesen der Eintrittsverbotsinformation für die Speicherzelle und einen Prüfkreis zum Diskriminieren der Eintrittsverbotsinformation enthält.