DE69617332T2

DE69617332T2 - Verfahren und vorrichtung zur steuerung bei stromversorgungsausfall

Info

Publication number: DE69617332T2
Application number: DE69617332T
Authority: DE
Inventors: Shigeki Hanyu; Shinichi Kono
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1995-02-21
Filing date: 1996-02-08
Publication date: 2002-06-13
Anticipated expiration: 2016-02-09
Also published as: US5777450A; JP3369346B2; JPH08227307A; EP0757306A1; EP0757306A4; WO1996026471A1; EP0757306B1; DE69617332D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern bei Stromausfall und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern bei Stromausfall bei solchen Maschinen, bei denen sich ein Werkstück und ein Werkzeug stets synchron miteinander bewegen müssen, wie in Verzahnungsmaschinen einschließlich von Wälzfräsmaschinen und Zahnradschleifmaschinen.
Numerisch gesteuerte Werkzeugmaschinen schneiden und formen ein Werkstück nach Bedarf durch numerisches Steuern der relativen Bewegung von Werkstück und Werkzeug. Manche Arten unter diesen Maschinen erfordern, daß Werkstück und Werkzeug bei den Bearbeitungsvorgängen stets miteinander synchron sind. Eine Wälzfräsmaschine zum Verzahnen ist ein typisches Beispiel für solche Maschinen.
Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht, die das Konzept des Wälzfräsens zeigt. Die Bezugsziffern 1 und 2 bezeichnen jeweils ein Werkstück und ein Werkzeug zum Schneiden des Werkstücks. Das Werkstück 1 wird von einem Servomotor für den Werkstückantrieb gedreht, und seine Umdrehungsgeschwindigkeit wird dadurch reguliert, während ein Spindelmotor für den Werkzeugantrieb die Drehgeschwindigkeit des Werkzeugs 2 steuert und dabei selbst synchron mit dem Servomotor für den Werkstückantrieb bleibt. Der Abstand zwischen dem Werkstück 1 und dem Werkzeug 2 wird von einem anderen Servomotor für den Werkzeugvorschub gesteuert; das Werkzeug 2 kann an das Werkstück 1 heranfahren oder von diesem zurückfahren.
Das Werkzeug 2 ist ein "Wälzfräser" genanntes Verzahnungswerkzeug, das ein Gewinde und mehrere über das Gewinde laufende Spannuten (Fräserspannuten) aufweist und auf diese Weise viele Schneidkanten längs des Verlaufs des Gewindes bereitstellt. Das Werkzeug 2 muß in einer solchen Weise positioniert werden, daß der Verlauf seiner Schneidkanten mit dem Zahnverlauf des Werkstücks 1 übereinstimmt, das wälzgefräst werden soll. Durch Drehen des Werkzeugs 2 werden die Schneidkanten nacheinander in das Werkstück 1 geschnitten. Da sich die Schneidkanten längs des Verlaufs des Gewindes verteilen, bewegen sich die Eingriffsstellen in Axialrichtung des Werkzeugs 2 vorwärts, wenn sich dieses dreht. Deshalb werden durch Drehen des Werkstücks 1 synchron mit dieser Bewegung der Eingriffsstellen die Zähne allmählich von der Zahnkopfhöhe bis zur Zahnwurzel an dem Werkstück 1 ausgebildet. Auf diese Weise wird der Verzahnungsvorgang durch die Drehung des Werkzeugs synchron mit der Drehung des Werkstücks zustandegebracht. Nach Abschluß des Verzahnens fährt das Werkzeug 2 von der Eingriffsstelle mit dem von dem Servomotor für den Werkzeugvorschub angetriebenem Werkstück 1 zurück.
Falls jedoch ein Stromausfall in der Mitte eines Bearbeitungsvorgangs aufgetreten ist, tritt ein Problem, das im folgenden beschrieben wird, an der oben beschriebenen Wälzfräsmaschine auf. Bei Stromausfall werden sowohl der das Werkzeug drehende Spindelmotor als auch der das Werkstück drehende Servomotor langsamer und bleiben stehen, da der elektrische Strom zu den Verstärkern ausfällt, die deren Drehung gesteuert haben. In einer solchen Situation bleiben die Motoren unabhängig und von selbst stehen, obwohl sie unter Drehsteuerung durch die numerische Steuerung (NC) stehen. Das bedeutet einfach, daß das Verhalten des Spindelmotors für den Werkzeugantrieb und dasjenige des Motors für den Werkstückantrieb asynchron zueinander werden, bis sie gänzlich stehenbleiben. Die herkömmliche Steuerung an sich weist kein Mittel auf, um die synchrone Funktionsweise aufrechtzuerhalten, wenn ein Stromausfall aufgetreten ist, und dadurch werden in manchen Fällen Schäden an dem Werkstück oder dem Werkzeug bewirkt.
Um das obige Problem bei einem Stromausfall zu lösen, der in der Mitte eines Bearbeitungsvorgangs auftreten kann, hat der Anmelder der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum schnellen Zurückfahren eines Werkzeugs von einem Werkstück vorgeschlagen, bei dem deren Synchronisierung erhalten bleibt. Gemäß diesem vorgeschlagenen Verfahren, das in der offengelegten Japanischen Patentanmeldung Nr. 8-54914 (1994) offenbart ist, wird die von einem Werkzeugantriebsmotor und einem Werkstückantriebsmotor während des Verlangsamens derselben regenerierte Energie zum Antreiben eines Werkzeugvorschubmotors verwendet, um das Werkzeug von dem Werkstück weg zu befördern.
An sich werden der Werkzeugantriebsmotor und der Werkstückantriebsmotor mit dem Steuerverfahren nach dem Stand der Technik schnell verlangsamt, wenn die Hauptstromquelle unterbrochen wird, wodurch die regenerative Energie erzeugt wird, die ausreicht, um den Motor für den Werkzeugvorschub anzutreiben. Die erzeugte Energie wird, wenn sie noch verbleibt, in einer Entladungswiderstandseinheit weiter abgeleitet. Es sei hier angemerkt, daß das herkömmliche Steuerverfahren erfordert, daß ein Entladungswiderstandseinheit solche überschüssige Energie ableitet, die ungenutzt bleibt, da die beim Verlangsamungsvorgang regenerierte Energie in dem Werkzeugvorschubmotor allein nicht aufgebraucht werden kann. Aus diesem Grund müssen die Maschinen mit einer Entladungswiderstandseinheit ausgestattet werden, obwohl diese in normalen Situationen nicht verwendet wird, und das führt zu erhöhten Kosten für dieselben.
In WO 94/21030 wird ein Verfahren zum Abwenden von Schäden an numerisch gesteuerten Maschinen bei Stromausfall offenbart, bei dem von einer numerischen Steuerung ein Bremsbefehl ausgegeben wird und ein Arbeitswerkzeug zurückgefahren wird, um es außer Eingriff mit einem Werkstück zu bringen.
Unter Berücksichtigung des obigen ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Steuerverfahren bei Stromausfall bereitzustellen, mit dem ein Werkstück und ein Werkzeug stehenbleiben können, ohne dabei Schaden zu nehmen und ohne eine Entladewiderstandseinheit zu verwenden, und das mithin an solchen Maschinen verwendet werden kann, bei denen das Werkstück und das Werkzeug stets miteinander synchron sein müssen.
Gemäß einer ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Steuern einer Maschine bei einem Stromausfall bereitgestellt, wobei ein Werkzeug und ein Werkstück synchron miteinander numerisch gesteuert werden, mit den folgenden Schritten:
als Reaktion auf das Erfassen eines Stromausfalls das Entaktivieren einer Stromregenerierungsfunktion in einem zwischen einer Hauptstromquelle und Verstärkern zum Antreiben eines Werkzeugantriebsmotors, eines Werkstückantxiebsmotors und eines Werkzeugvorschubmotors angeordneten Stromregenerierungskreis;
das Ausgeben eines Abbremssteuerbefehls zum Verlangsamen des Werkzeugantriebsmotors und des Werkstückantriebsmotors mit einem solchen Maß des Verlangsamens, daß der Werkzeugantriebsmotor und der Werkstückantriebsmotor die zum Antreiben des Werkzeugvorschubmotors notwendige regenerative Energie erzeugen und dabei ihre Synchronisierung aufrechterhalten, wobei der Abbremssteuerbefehl von einer numerischen Steuerung erzeugt wird, deren Stromquelle mit einem nicht unterbrechbaren Stromversorgungssystem unterstützt wird; und
das Zurückfahren des Werkzeugs in einen Bereich, in dem das Werkzeug nicht mit dem Werkstück in Eingriff steht, durch Antreiben des Werkzeugvorschubmotors mit der durch das Verlangsamen des Werkzeugantriebsmotors und des Werkstückantriebsmotors erzeugten regenerativen Energie,
wobei der Schritt des Ausgebens des Abbremssteuerbefehls die folgenden Unterschritte umfaßt:
das Stoppen des Verlangsamens des Werkzeugantriebsmotors und des Werkstückantriebsmotors, wenn die durch das Verlangsamen des Werkzeugantriebsmotors und des Werkstückantriebsmotors erzeugte regenerative Energie gleich einem oder größer als ein erster vorbestimmter Wert wird, und
das erneute Beginnen des Verlangsamens des Werkzeugantriebsmotors und des Werkstückantriebsmotors, wenn die durch das Verlangsamen des Werkzeugantriebsmotors und des Werkstückantriebsmotors erzeugte regenerative Energie kleiner als oder gleich einem zweiten vorbestimmten Wert wird, der kleiner als der erste vorbestimmte Wert ist. Gemäß einer zweiten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Steuern einer Maschine bei einem Stromausfall bereitgestellt, wobei ein Werkzeug (2) und ein Werkstück (2) synchron miteinander numerisch gesteuert werden, wobei die Vorrichtung folgendes umfaßt:
ein Stromausfalldetektor (19) zum Erfassen eines Ausfalls einer Gleichstromquelle und zum Aussenden eines Stromausfallerfassungssignals;
eine mit einem Werkstückantriebsmotor (17), einem Werkzeugantriebsmotor (16) und einem Werkzeugvorschubmotor (15) gekoppelte numerische Steuerung, gekennzeichnet durch:
die numerische Steuerung (10) zum Steuern der Verlangsamung des Werkzeugantriebsmotors und des Werkzeugvorschubmotors als Reaktion auf das von dem Stromausfalldetektor (19) ausgesendete Stromausfallerfassungssignal in einer solchen Weise, daß die durch die Verlangsamung erzeugte regenerative Energie gleich der zum Antreiben des Werkzeugvorschubmotors (15) erforderlichen Energie ist, und zum Zurückfahren des Werkzeugs (2) in einen Bereich, in dem das Werkzeug nicht mit dem Werkstück (1) in Eingriff steht, durch Antreiben des Werkzeugvorschubmotors mit der durch das Verlangsamen erzeugten regenerativen Energie;
einen Stromregenerierungskreis (18) mit den Funktionen des Umwandelns der von der Wechelstromquelle gelieferten Elektrizität in eine Gleichspannung, des Umwandelns der durch die Verlangsamung erzeugten regenerativen Energie und des Rückleitens der umgewandelten regenerativen Energie zu der Gleichstromquelle, wobei der Kreis so angeordnet ist, daß das Umwandeln der regenerativen Energie gestoppt wird, wenn ein Stromausfall-Erfassungssignal von dem Stromausfalldetektor (19) ankommt, und
wobei die numerische Steuerung durch ein nicht unterbrechbare Stromversorgungssystem (11) unterstützt wird.
In den beiliegenden Zeichnungen ist
Fig. 1 ein Fließschema, das ein Steuerverfahren bei Stromausfall gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 ein Blockschaltbild, das eine Vorrichtung zum Bereitstellen einer Steuerung bei Stromausfall gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 3 ein Schema, das ein erstes Abbremssteuerverfahren zeigt;
Fig. 4 ein Schaltbild, das ein zweites Abbremssteuerverfahren zeigt;
Fig. 5 ein Schaltbild, das ein drittes Abbremssteuerverfahren zeigt;
Fig. 6 eine perspektivische Ansicht, die ein Konzept zur Bearbeitung auf einer Wälzfräsmaschine ist.
Im folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung an Hand der Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 ist ein Fließschema, das ein Steuerverfahren bei Stromausfall gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in diesem Fließschema zu sehen ist, wird mit dem Steuerverfahren der vorliegenden Erfindung die zur Handhabung eines Stromausfalls notwendige Steuerung in den folgenden Schritten bereitgestellt. Zuerst wird überwacht, ob die Hauptstromquelle in einer Maschine, in der ein Werkstück und ein Werkzeug stets synchron miteinander numerisch gesteuert werden, ausgefallen ist oder nicht (Schritt S1).
Wird in Schritt S1 ein Stromausfall erfaßt, wird eine Stromregenerierungsfunktion entaktiviert (Schritt S2). Diese Stromregenerierungsfunktion wird in einem Stromregenerierungskreis ausgeführt, der auch elektrischen Strom zu Verstärkern liefert, um drei Motoren für den Werkzeugantrieb, den Werkstückantrieb und den Werkzeugvorschub anzutreiben. Durch das Entaktivieren der Funktion in diesem Schritt läuft der regenerative Strom nicht zu der Hauptstromquelle zurück, die zur Zeit ausgefallen ist.
Dann gibt die numerische Steuerung einen Bremsbefehl aus, um die Werkzeugantriebs- und Werkstückantriebsmotoren zu verlangsamen (Schritt S3). Neben dem Aufrechterhalten der Synchronisierung zwischen den zwei Motoren steuert der Bremsbefehl das Maß der Verlangsamung, so daß die Werkzeugantriebs- und Werkstückantriebsmotoren die regenerative Energie erzeugen, die zum Antreiben des Werkzeugvorschubmotors notwendig ist. Zum Sichern dieser Steuervorgänge bei Stromausfall wird die numerische Steuerung durch ein nicht unterbrechbares Stromversorgungssystem unterstützt.
Schließlich wird die regenerative Energie, die durch das Verlangsamen der Motoren für den Werkzeugantrieb und für den Werkstückantrieb erzeugt wird, wieder als Stromquelle für den Werkzeugvorschubmotor verwendet, wodurch das Werkzeug in einen sicheren Bereich zurückgefahren wird, wo es nicht mehr in Eingriff mit dem Werkstück steht (Schritt S4).
Fig. 2 ist ein Blockschaltbild, das eine Vorrichtung zum Bereitstellen der notwendigen Steuerung bei Stromausfall gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Eine Einheit, die in dieser Fig. 2 mit der Bezugsziffer 10 gekennzeichnet ist, ist eine computergestützte numerische Steuerung (CNC), die zum Steuern von Verzahnungsmaschinen ausgelegt ist, zum Beispiel einer Wälzfräsmaschine. Die Stromquelle für die CNC 10 wird durch eine nicht unterbrechbare Stromversorgung (UPS) 11 unterstützt, so daß die CNC 10 ihren Betrieb noch eine Zeitlang fortsetzen kann, selbst wenn ihre Häuptstromquelle ausfällt. Steuerbefehle von der CNC 10 werden zu Verstärkern 12, 13 und 14 geleitet, und die Stromausgänge von diesen Verstärkern 12, 13 und 14 werden jeweils an einen Werkzeugvorschubmotor 1 S. einen Werkzeugantriebsmotor 16 und einen Werkstückantriebsmotor 17 abgesetzt.
An die wechselstromseitigen Klemmen einer Stromregenerierungseinheit 18 ist eine handelsübliche Dreiphasenwechselstromleitung angeschlossen, während an die gleichstromseitigen Klemmen derselben eine Gleichstromverbindung mit einem Kondensator (nicht dargestellt) angeschlossen ist. Diese Gleichstromverbindung ist mit den Verstärkern 12, 13 und 14 parallelgeschaltet. Ein Stromausfalldetektor 19 nimmt eine Spannung von der Wechselstromleitung auf, und sein Ausgangssignal wird an die Stromregenerierungseinheit 18 und die CNC 10 abgesetzt.
Wenn sich die Wechselstromleitung im Normalzustand befindet und die numerisch gesteuerte Verzahnungsmaschine ordnungsgemäß läuft, steuert die CNC 10 den Werkzeugantriebsmotor 16 und den Werkstückantriebsmotor 17 und hält diese miteinander synchron. Die CNC 10 steuert auch den Werkzeugvorschubmotor 15, um das Werkzeug zu Beginn jedes Verzahnungszyklus zu einem Werkstück nach vorn zu bewegen und das Werkzeug am Ende jedes Zyklus von dem fertigen Werkstück weg zu bewegen. Bei solchen normalen Steuervorgängen werden der Werkzeugvorschubmotor 15, der Werkzeugantriebsmotor 16 und der Werkstückantriebsmotor 17 von den Verstärkern 12, 13 und 14 angesteuert, die von dem Stromregenerierungskreis 18 mit elektrischem Strom versorgt werden. Werden diese laufenden Motoren verlangsamt, läuft die von diesen kommende regenerative Energie über die Verstärker 12, 13 und 14 und den Stromregenerierungskreis 18 zu der Wechselstromleitung zurück.
Wenn die Wechselstromleitung in der Mitte eines Verzahnungsvorgangs ausgefallen ist, erkennt das der Stromausfalldetektor 19 und gibt ein Stromausfallerkennungssignal aus. Bei Aufnahme dieses Stromausfallerkennungssignals entaktiviert der Stromregenerierungskreis 18 die oben beschriebene Stromregenerierungsfunktion oder die Inverterfunktion, damit der regenerative Strom nicht aus der Gleichstromverbindung zu der Wechselstromleitung zurückfließen kann. Andererseits steuert die CNC 10 die Verstärker 13 und 14 als Reaktion auf das Stromausfall signal, um den Werkzeugantriebsmotor 16 und den Werkstückantriebsmötor 17 zu verlangsamen und anzuhalten, ohne daß sie ihre gemeinsame Synchronisierung einbüßen, und gleichzeitig steuert sie auch den Verstärker 12 für den Werkzeugvorschubmotor 15, um das Werkzeug in einen sicheren Bereich zurückzufahren. Es sei hier angemerkt, daß die Verlangsamungsbedingung für den Werkzeugantriebsmotor 16 und den Werkstückantriebsmotor 17 so festgelegt ist, daß die regenerative Energie gleich der Energie ist, die zum Antreiben des Werkzeugvorschubmotors 15 benötigt wird. Die bei der Verlangsamung der Motoren 16 und 17 aus denselben ausgegebene regenerative Energie wird über die Verstärker 13 und 14, die jetzt als Umrichter fungieren, zurück in die Gleichstromverbindung gebracht. Die gesamte in der Gleichstromverbindung neu geladene Energie wird als die Stromquelle für den Werkzeugvorschubmotor 15 verwendet, um das Werkzeug aus dem Eingriff mit dem Werkstück zu lösen.
Wie oben beschrieben, werden der Werkzeugantriebsmotor 16 und der Werkstückantriebsmotor 17 so gesteuert, daß sie in einer Weise langsamer werden, daß sie nur eine minimale, zum Antreiben des Werkzeugvorschubmotors 15 erforderliche Energie regenerieren. Die Einzelheiten dieses Abbremssteuerverfahrens werden an Hand der folgenden drei Beispiele beschrieben.
Fig. 3 ist ein Schema, das ein erstes Abbremssteuerverfahren zeigt. Das erste Abbremssteuerverfahren ist eine Art einer Ein-Aus-Steuerung, bei der die regenerative Energie von dem Werkzeugantriebs- und dem Werkstückantriebsmotor überwacht wird und eine Abbremssteuerung intermittierend an die Motoren angelegt wird, damit diese keine Energie von mehr als einem vorbestimmten Schwellwert erzeugen.
Wenn eine solche Abbremssteuerung angelegt wird, erzeugen der Werkzeugantriebs- und der Werkstückantriebsmotor eine bestimmte Menge an regenerativer Energie, und die erzeugte regenerative Energie wird über die Verstärker in die Gleichstromverbindung geladen. Unter normalen Bedingungen wird die in die Gleichstromverbindung geladene Energie dann über den Stromregenerierungskreis zu der Wechselstromleitung zurückgeführt.
Wenn die Wechselstromleitung in der Mitte der Bearbeitung eines Werkstücks ausgefallen ist, wird zuerst der Stromregenerierungskreis entaktiviert, und gleichzeitig bremst die numerische Steuerung den Werkzeugantriebsmotor und den Werkstückantriebsmotor ab und schaltet den Werkzeugvorschubmotor zu, damit er das Werkzeug von dem Werkstück entfernt. Es sei hier angenommen, daß die Anfangsspannung der Gleichstromverbindung Vint war, als die Stromregenerierung begann. Im allgemeinen ist die regenerative Energie von dem Werkzeugantriebsmotor größer als die zum Antreiben des Werkzeugvorschubmotors notwendige Energie, so daß überschüssige Energie geschaffen wird. Infolge dieser überschüssigen Energie steigt die Spannung der Gleichstromverbindung an, während der Werkzeugantriebsmotor und der Werkzeugvorschubmotor langsamer werden. Wenn die Spannung der Gleichstromverbindung einen vorbestimmten Schwellwert Vmax erreicht, hört die an den Werkzeugantriebsmotor angelegte Abbremssteuerung auf, und mithin hört der entsprechende Verstärker auf, die regenerative Energie zu der Gleichstromverbindung zurückzuleiten. Die Spannung der Gleichstromverbindung nimmt ab, da keine neue Energie regeneriert wird, während das Verlangsamen entaktiviert wird und die in der Gleichstromverbindung vorhandene Energie allein von dem Werkzeugvorschubmotor verbraucht wird. Selbst wenn das Verlangsamen entaktiviert wird, bleibt der Werkstückantriebsmotor immer noch unter der Synchronisierungssteuerung, durch die er sich phasengleich mit dem Werkzeugantriebsmotor dreht.
Wenn die Spannung der Gleichstromverbindung auf die Anfangsspannung Vint abfällt, beginnt wieder die Abbremssteuerung für den Werkzeugantriebsmotor. Durch wiederholtes Aktivieren und Entaktivieren des Verlangsamens in der oben beschriebenen Weise kann die von dem Werkzeugantriebsmotor und dem Werkstückantriebsmotor erzeugte regenerative Energie annähernd auf das Energieniveau eingeregelt werden, das zum Ansteuern des Werkzeugantriebsmotors erforderlich ist.
Fig. 4 ist ein Schaltbild, das ein zweites Abbremssteuerverfahren zeigt.
Dieses zweite Abbremssteuerverfahren überwacht die von dem Werkzeugantriebsmotor und dem Werkstückantriebsmotor regenerierte Energie und steuert dann die Zeit zum Verlangsamen dieser Motoren auf Echtzeitbasis gemäß der Änderung der regenerativen Energie.
Der Verstärker für den Werkzeugantriebsmotor 16 weist einen Geschwindigkeitsprozessor 131 auf, der Geschwindigkeitsbefehle von der CNC 10 erhält, und einen Stromprozessor (Drehmomentprozessor) 132, der das Ausgangssignal des Geschwindigkeitsprozessors 131 aufnimmt. Am Ausgang des Stromprozessors 132 ist ein Stromdetektor 133 zum Erfassen des Ausgangsstromsignals angeordnet. Dieses Ausgangsstromsignal wird an den Eingang des Stromprozessors 132 zurückgeleitet, wodurch eine Stromsteuerschleife entsteht. In ähnlicher Weise erfaßt ein Impulsgenerator 134 die Drehposition des Werkzeugantriebsmotors 16, und das Positionserfassungssignal wird an den Eingang des Geschwindigkeitsprozessors 132 zurückgeleitet, wodurch eine Stromsteuerschleife entsteht. Ebenso weist der Verstärker für den Werkstückantriebsmotor 17 einen Geschwindigkeitsprozessor 141 und einen Stromprozessor 142 auf. Es sei angemerkt, daß die Geschwindigkeitsbefehle an den Werkstückantriebsmotor 17 von einem Vervielfacher 101 abgesetzt werden, der die Impulssignale von dem Impulsgenerator 14 mit einem Faktor vervielfacht, der sich auf das Übersetzungsverhältnis bezieht. Durch diese Konfiguration kann der Werkstückantriebsmotor 17 synchron mit dem Werkzeugantrieb-motor 16 gehalten werden.
Fig. 4 zeigt des weiteren einen Verlangsamungsstrom-Befehlsgenerator 20, der die Spannung der Gleichstromverbindung aufnimmt, einen Stromsteuer- Befehlsgenerator 21, der das Ausgangssignal des Verlangsamungsstrom-Befehlsgenerators 20 aufnimmt, und einen am Eingang des Stromprozessors 132 angeordneten Schalter 22 für den Werkzeugantriebsmotor 16. Der Verlangsamungsstrom- Befehlsgenerator 20 gibt Verlangsamungsstrombefehle aus, die der Spannung der Gleichstromverbindung entsprechen, die von der Anfangsspannung Vint bis zu der Maximalspannung Vmax reicht. Der Stromsteuer-Befehlsgenerator 21 erzeugt Stromsteuerbefehle auf der Basis der von dem Verlangsamungsstrom-Befehlsgenerator 20 erzeugten Verlangsamungsstrombefehle. Der Schalter 22 setzt an dem Stromprozessor 132 Stromsteuerbefehle ab und wählt diese unter normalen Betriebsbedingungen aus dem Geschwindigkeitsprozessor 131 aus. Bei einem Stromausfall ändert der Schalter 22 seine Wahl, so daß die Befehle von dem Stromsteuer-Befehlsgenerator 21 an den Stromprozessor 132 abgesetzt werden.
Wenn die Wechselstromleitung ausfällt, und wenn die durch das Verlangsamen des Werkzeugantriebsmotors 16 und des Werkstückantriebsmotors 17 erzeugte regenerative Energie größer wird als die zum Antreiben des Werkzeugvorschubmotors benötigte Energie, steigt die Spannung der Gleichstromverbindung an. Als Gegenaktion gegen diese ansteigende Spannung der Gleichstromverbindung steuert die oben beschriebene Konstruktionsanordnung die Verlangsamungszeit auf Echtzeitbasis gemäß einem Verlangsamungsmuster, das angibt, wie der Verlangsamungsstrom vermindert werden sollte. Diese Steuerung gründet sich auf die Eigenschaft, daß die regenerative Energie abnimmt, wenn die Verlangsamungszeit ansteigt. Demgemäß wird die von dem Werkzeugantriebsmotor 16 und dem Werkstückantriebsmotor 17 erzeugte regenerative Energie mit der zum Antreiben des Werkzeugvorschubmotors benötigten Energie abgeglichen, was dazu führt, daß keine überschüssige Energie erzeugt wird.
Fig. 5 ist ein Schaltbild, das ein drittes Abbremssteuerverfahren zeigt. Bei diesem drittem Abbremssteuerverfahren werden die Motoren, wenn es zu einem Stromausfall gekommen ist, gemäß einer Verlangsamungszeit langsamer, die weiter oben definiert ist.
Ein Verlangsamungsmustergenerator 30, der vor dem Verstärker für den Werkzeugantriebsmotor 16 angeordnet ist, weist zwei Verlangsamungsmuster auf, die jeweils für Normal- und für Stromausfallbedingungen vorbereitet sind. Der Verstärker für den Werkzeugantriebsmotor 16 enthält den Geschwindigkeitsprozessor 131 und den Stromprozessor 132. Von dem Stromprozessor 132 und einen Rücckoppelungspfad von seinem Ausgang zum Eingang wird eine Stromsteuerschleife gebildet. In ähnlicher Weise dient der Geschwindigkeitsprozessor 131 als Teil einer Geschwindigkeitssteuerschleife, wo die Drehposition des Werkzeugantriebsmotors 16 erfaßt und an den Eingang des Geschwindigkeitsprozessors 131 zurückgekoppelt wird.
Wenn das Verlangsamen unter Normalbedingungen befohlen wird, wird der Werkzeugantriebsmotor 16 in einer Verlangsamungszeit gemäß dem in dem Verlangsamungsmustergenerator 30 gewählten normalen Verlangsamungsmuster langsamer. Der Werkstückantriebsmotor 17 wird natürlicherweise synchron mit dem Werkzeugantriebsrnotor 16 langsamer. Wenn der Gleichstrom ausfällt, schaltet der Verlangsamungsmustergenerator 30 das Verlangsamungsmuster auf eines für den Stromausfallzustand um, und deshalb wird der Werkzeugantriebsmotor 16 mit einer Verlangsamungszeit langsamer, die dem neu gewählten Muster entspricht. Es sollten einige Versuche durchgeführt werden, um genug Daten zum Definieren dieses Verlangsamungsmusters für den Stromausfallzustand in einer solchen Weise zu gewinnen, daß die in dem Werkzeugantriebsmotor 16 und dem Werkstückantriebsmotor 17 erzeugte regenerative Energie gleich der Energie ist, die zum Antreiben des Werkzeugvorschubmotors benötigt wird.
Was die in dem Verlangsamungsmustergenerator 30 verwendeten Verlangsamungsmuster für Normalbedingungen und Stromausfall entsprechenden Zeiten betrifft, so ist es auch möglich, diese als Teil von in der numerischen Steuerung gespeicherten Systemparametern einzustellen.
Die obige Erläuterung wird folgendermaßen zusammengefaßt. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Abbremssteuerung für den Werkzeugantriebsmotor und den Werkstückantriebsmotor in einer solchen Weise ausgeführt, daß die von diesen erzeugte regenerative Energie gleich der Energie ist, die zum Antreiben des Werkzeugvorschubmotors benötigt wird, um das Werkzeug in einen sicheren Bereich zurückzufahren. Da dieses Abbremssteuerverfahren zu keiner von den langsamer werdenden Motoren zu regenerierenden überschüssigen Energie führt, braucht die Maschine keine Entladungwiderstandseinheit zum Ableiten der überschüssigen Energie aufzuweisen.

Claims

1. Verfahren zum Steuern einer Maschine bei einem Stromausfall, wobei ein Werkzeug (2) und ein Werkstück (1) synchron miteinander numerisch gesteuert werden, mit den folgenden Schritten:

als Reaktion auf das Erfassen eines Stromausfalls das Entaktivieren einer Stromregenerierungsfünktion in einem zwischen einer Hauptstromquelle und Verstärkern (12, 13, 14) zum Antreiben eines Werkzeugantriebsmotors (16), eines Werkstückantriebsmotors (17) und eines Werkzeugvorschubmotors (15) angeordneten Stromregenerierungskreis (18);

das Ausgeben eines Abbremssteuerbefehls zum Verlangsamen des Werkzeugantriebsmotors (16) und des Werkstückantriebsmotors (17) mit einem solchen Maß des Verlangsamens, daß der Werkzeugantriebsmotor und der Werkstückantriebsmotor die zum Antreiben des Werkzeugvorschubmotors (15) notwendige regenerative Energie erzeugen und dabei ihre Synchronisierung aufrechterhalten, wobei der Abbremssteuerbefehl von einer numerischen Steuerung (10) erzeugt wird, deren Stromquelle mit einem nicht unterbrechbaren Stromversorgungssystem (11) unterstützt wird; und

das Zurückfahren des Werkzeugs (2) in einen Bereich, in dem das Werkzeug nicht mit dem Werkstück (1) in Eingriff steht, durch Antreiben des Werkzeugvorschubmotors (15) mit der durch das Verlangsamen des Werkzeugantriebsmotors (16) und des Werkstückantriebsmotors (17) erzeugten regenerativen Energie,

wobei der Schritt des Ausgebens des Abbremssteuerbefehls die folgenden Unterschritte umfaßt:

das Stoppen des Verlangsamens des Werkzeugantriebsmotors (16) und des Werkstückantriebsmotors (17), wenn die durch das Verlangsamen des Werkzeugantriebsmotors und des Werkstückantriebsmotors erzeugte regenerative Energie gleich einem oder größer als ein erster vorbestimmter Wert wird, und

das erneute Beginnen des Verlangsamens des Werkzeugantriebsmotors (16) und des Werkstückantriebsmotors (17), wenn die durch das Verlangsamen des Werkzeugantriebsmotors und des Werkstückantriebsmotors erzeugte regenerative Energie kleiner als oder gleich einem zweiten vorbestimmten Wert wird, der kleiner als der erste vorbestimmte Wert ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der zweite vorbestimmte Wert eine Gleichstromverbindungsspannung ist, wenn der Werkzeugantriebsmotor (16) und der Werkstückantriebsmotor (17) mit der Regenerierung begonnen haben.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Ausgebens des Abbremssteuerbefehls des weiteren die folgenden vorläufigen Unterschritte umfaßt:

das Kennzeichnen eines Verlangsamungsstroms auf der Basis der durch das Verlangsamen des Werkzeugantriebsmotors (16) und des Werkstückantriebsmotors (17) erzeugten regenerativen Energie,

das Ausgeben eines Stromsteuerbefehls, der der gekennzeichneten Verlangsamungskraft entspricht, und

das Absetzen des Stromsteuerbefehls an einen Stromprozessor (132) für den Werkzeugantriebsmotor (16).

4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Ausgebens des Abbremssteuerbefehls den Werkzeugantriebsmotor (16) und den Werkstückantriebsmotor (17) gemäß einem für den Stromausfall vorbereiteten Verlangsamungsmuster verlangsamt.

5. Vorrichtung zum Steuern einer Maschine bei einem Stromausfall, wobei ein Werkzeug (2) und ein Werkstück (1) synchron miteinander numerisch gesteuert werden, wobei die Vorrichtung folgendes umfaßt:

einen Stromausfalldetektor (19) zum Erfassen eines Ausfalls einer Gleichstromquelle und zum Aussenden eines Stromausfallerfassungssignals;

eine mit einem Werkstückantriebsmotor (17), einem Werkzeugantriebsmotor (16) und einem Werkzeugvorschubmotor (15) gekoppelte numerische Steuerung, gekennzeichnet durch:

die numerische Steuerung (10) zum Steuern des Verlangsamens des Werkzeugantriebsmotors und des Werkzeugantriebsmotors als Reaktion auf das von dem Stromausfalldetektor (19) ausgesendete Stromausfallerfassungssignal in einer solchen Weise, daß die durch das Verlangsamen erzeugte regenerative Energie gleich der zum Antreiben des Werkzeugvorschubmotors (15) erforderlichen Energie ist, und zum Zurückfahren des Werkzeugs (2) in einen Bereich, in dem das Werkzeug nicht mit dem Werkstück (1) in Eingriff steht, durch Antreiben des Werkzeugvorschubmotors mit der durch das Verlangsamen erzeugten regenerativen Energie;

einen Stromregenerierungskreis (18) mit den Funktionen des Umwandelns der von der Wechelstromquelle gelieferten Elektrizität in eine Gleichspannung, des Umwandelns der durch das Verlangsamen erzeugten regenerativen Energie und des Rückleitens der umgewandelten regenerativen Energie zu der Gleichstromquelle, wobei der Kreis so angeordnet ist, daß das Umwandeln der regenerativen Energie gestoppt wird, wenn ein Stromausfallerfassungssignal von dem Stromausfalldetektor (19) ankommt, und

wobei die numerische Steuerung durch ein nicht unterbrechbares Stromversorgungssystem (11) unterstützt wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Maschine, in der das Werkzeug (2) und das Werkstück (1) synchron miteinander numerisch gesteuert werden, eine Verzahnungsmaschine ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Maschine, in der das Werkzeug (2) und das Werkstück (1) synchron miteinander numerisch gesteuert werden, eine Zahnradschleifmaschine ist.