DE1563594B2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine numerisch arbeitende Programmsteuerungsanordnung zur Stetigbahnsteuerung
von Arbeitsmaschinen, insbesondere Werkzeugmaschinen, in mehreren Koordinatenrichtungen,
in Abhängigkeit von gegenseitig einander folgend auf einem Programmband gespeicherten Steuerbefehlen,
die je aus einem Stellungssignal sowie einer Adresse bestehen, welche das Stellungssignal einer
der Koordinatenrichtungen zuordnet, und die einem einzigen gemeinsamen Digital-Analog-Umsetzer zugeführt
werden und mit je einem Stellmotor mit einer Stellungsmeldeeinrichtung für jede Koordinatenrichtung.
Bei den Positionierungsvorrichtungen der vorerwähnten Art, beispielsweise des in der USA.-Patentschrift
3 103 614 beschriebenen Typs, sind die erforderlichen Stromkreise, die die Stellmotoren der
verschiedenen Achsen an einen Digital-Analog-Umsetzer anschließen, sehr kompliziert. Außerdem ist
eine einwandfreie Gleichheit der in den Stellungsabtasttransformatoren fließenden Ströme nicht gewährleistet.
Eine Stetigbahnsteuervorrichtung dieser Art betrifft ein sogenanntes Zeitzuteilungs-System, bei dem
nur ein Digital-Analog-Umsetzer für alle Meßumformer der verschiedenen Achsen verwendet wird und
die Auswahl jeder Achse entsprechend der auf dem
ίο Band gespeicherten Adresse zusammen mit jedem
Stellungsbefehl durch Inbetriebsetzung des entsprechenden Stellmotors erfolgt.
Eine andere Lösung für das Zeitzuteilungs-Problem
für die verschiedenen Achsen wird durch andere Positionierungs-Systeme verwirklicht, bei denen ein
Digital-Analog-Umsetzer jeder Achse zugeordnet ist und alle Digital-Analog-Umsetzer mit dem einzigen
Bandleser verbunden sind, so daß die Auswahl jeder Achse nach der Festlegung der auf dem Band gespeicherten
Adresse durch Inbetriebsetzen nur des entsprechenden Umsetzers durchgeführt wird. Ein System
dieser Art ist in der USA.-Patentschrift 3 007 096 beschrieben. Bei diesem System wird jedoch
die Positioniervorrichtung sehr verwickelt wegen des Vorhandenseins einer Vielzahl von Umsetzern,
und die Kosten werden entsprechend hoch.
Die Erfindung geht von der zuerst genannten bekannten Lösungsmethode aus.
Dabei liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Zahl und Kompliziertheit der Schaltungsanordnungsteile
für die wahlweise Übertragung der Analog-Fehler-Signale
von einem einzelnen Digital-Analog-Umsetzer zu verschiedenen Servomotor-Schleifen,
die die Positionierung entlang verschiedener Achsen steuern, zu vermindern, trotzdem aber eine
Stromgleichheit in den einzelnen Zweigen zu erhalten. Bei der eingangs genannten Programmsteuerungsanordnung ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß bei
den aus Stellungsabtasttransformatoren mit Primärwicklungen und einer Sekundärwicklung bestehenden
Stellungsmeldeeinrichtungen, die einander entsprechenden Primärwicklungen dieser Stellungsabtasttransformatoren
miteinander und mit dem Ausgang des Digital-Analog-Umsetzers in Serie geschaltet
sind, und daß jede Sekundärwicklung über einen in bekannter Weise von der zugehörigen Adresse gesteuerten
Schalter mit dem zugeordneten Stellmotor über Verstärker verbunden ist.
Die neue Anordnung gewährleistet eine genaue Gleichmäßigkeit in den Strömen, die in den Wicklungen
der Transformatoren fließen, die die verschiedenen Achsen steuern. Außerdem erlaubt die Serienschaltung
der Primärwicklungen der Transformatoren ihre ständige Verbindung mit dem Digital-Analog-Umsetzer
ohne Zwischenschaltung irgendeiner Schaltleitung. Schließlich ergibt die Verbindung der
Sekundärwicklungen mit den verschiedenen Servo-.
motoren mittels Steuerschaltern Wege von vernachlässigbarer Impedanz während der Zeit, wo ein Achsenimpuls
am Steueranschluß der Schalter vorhanden ist, ohne Änderungen der Impedanz der Transformatorleitungen
zu verursachen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend
an Hand der Zeichnung beschrieben.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung dient die Vorrichtung zur Steuerung einer
Werkzeugmaschine mit einem feststehenden Werkzeug und einem unter der Steuerung von drei Stellmo-
toren SMX, SMY und 5MZ in Richtung der drei
Achsen X, Y und Z beweglichen Tisch. Außerdem spricht die Maschine auf zusätzliche Befehle an, um
Nebenfunktionen auszuführen, wie beispielsweise die Kühl- oder Schmiermittelsteuerung, die Veränderung
der Spindeldrehzahl, den automatischen Werkzeugwechsel u. dgl. Zehn Bits stehen zur Verfügung, um
einen Zusatzbefehl darzustellen, 1024 verschiedene Zusatzfunktionen können gesteuert werden. Die
Stell- und Zusatzbefehle werden der Maschine durch eine Programmeinrichtung geliefert, z. B. von einem
Magnetband mit vierzehn Spuren, d. h. dreizehn Informationsspuren und einer Zeitspur.
In jeder Gruppe von dreizehn in einer einzigen Reihe rechtwinklig zur Bandlaufrichtung auf dem '5
Band registrierten Bits repräsentieren die ersten zehn Bits entweder einen Stellbefehl, der in Binärschreibweise
die Koordinate eines Punktes darstellt, der von dem beweglichen Teil der Maschine längs einer gegebenen
Achse erreicht werden soll, oder einen Zusatzbefehl; zwei Bits geben die Adresse dieses Befehls
an, indem sie zeigen, ob es sich um einen auf die Achse X, Y oder Z bezogenen Stellbefehl oder um
einen Zusatzbefehl handelt. Ein letztes Bit ist ein Paritätskontrollbit, das so gewählt ist, daß die Gesamtzahl
der Bits, die in der Gruppe von dreizehn in dieser Reihe aufgezeichneten Bits gleich »1« ist, immer eine
ungerade Zahl ist.
Der Ausgang des Bandlesekopfes 2 kann als Eingangsinformationskanal
des Zeitmultiplexsystems angesehen werden, dem die aufeinanderfolgenden Befehle
in folgender Reihenfolge zyklisch zur Verfügung
gestellt werden: Achse X, Achse Y, Achse Z, Zusatzfunktion A, wie durch die Buchstaben X, Y, Z,
A, die den senkrechten Reihen des Bandes zugeordnet sind, symbolisch dargestellt ist, wodurch diesem
Eingangskanal effektiv vier Informationskanäle X, Y, Z, A zugeteilt sind.
Nach entsprechender Verarbeitung werden die vier Kanäle getrennt und unter der Steuerung der zügeordneten
Adressensignale zur Steuerung der Stellmotoren für die Achsen Y, X, Z bzw. der die Zusatzfunktionen
auslösenden Relais geleitet.
Die von dem Bandlesekopf 2 gelesenen dreizehn Bits jeder Gruppe werden in dreizehn bistabilen
Kippstufen Fl bis F13 gespeichert. Die Ausgänge der bistabilen Kippstufe FIl bis F12, die, wie schon erwähnt, eine Zwei-Bit-Adresse repräsentieren, speisen
einen Adressenentschlüssler 3 mit vier »Und«-Kreisen
4, 5, 6 und 7. Je nachdem, ob der, gelesene und
in den bistabilen Kippstufen Fl bis FlO gespeicherte
Befehl sich auf die Achse A!, Y oder Z bzw. auf die Nebenfunktionen bezieht, wird einer der vier Ausgänge
X, Y, Z oder A des Adressenentschlüsslers 3 erregt; Die Aüsgangsinformationen der bistabilen
Kippstufen Fl bis FlO, die, wie schon erwähnt, einen Befehl darstellen, speisen einen Digital-Ärialog-Um-"
setzer 39, der den drei Achsen gemeinsam zugeordnet ist und einen Analogwert des Befehls gleicnzeitig mit
drei den Achsen X, Y, Z entsprechenden Stellungsabtasttransformätoren
IX, /Y und IZ darstellt. Jeder der drei Steilürigsabtasttiarisformatoren IX; IY, IZ kann
in bekannter Art eine ortsfeste mehrpolige Wicklung 8 sowie zwei bewegliche Wicklungen 9 und 10
aufweisen, die an dem beweglichen Teil der Werkzeugmaschine
befestigt sind. Die Stellung des beweglichen Teils gegenüber dem ortsfesten TeiJ kann dann
durch die Relatiwerschiebung zwischen der ortsfesten
Wicklung 8 und den beweglichen Wicklungen 9 und
10 dargestellt werden, die als ein Winkel in elektrischen Grad ausgedrückt ist, wobei zu beachten(,ist,
daß die Polteilung der ortsfesten Wicklung 8, die 360 elektrische Grad beträgt, beispielsweise 2 mm entspricht.
In diesem Fall kann der Digital-Analog-Umsetzer 39 eine bekannte Binärdarstellung aufweisen
(USA.-Patentschriften 2 839 711 und 2 849 668). Der von einem sinusförmigen 10-kHz-Oszillator 14 betriebene
D-A-Umsetzer 39 liefert dem Ausgang 11, der die bewegliche Wicklung 9 speist, ein sinusförmiges
Signal mit einer Frequenz von 10 kHz und einer dem Sinus dieses Winkels proportionalen Maximalamplitude und dem Ausgang 12, der die bewegliche
Wicklung 10 speist, ein sinusförmiges Signal mit einer Frequenz von 10 kHz und einer dem Kosinus dieses
Winkels proportionalen Maximalamplitude. Im Rahmen dieser Beschreibung genügt es darauf hinzuweisen,
daß der Digital-Analog-Umsetzer 39 einen ersten Satz Impedanzelemente aufweist, die wahlweise in einer
Reihe zwischen Oszillator 14 und Sinus-Ausgang
11 geschaltet werden können, sowie einen zweiten Satz Impedanzelemente, die wahlweise in einer Reihe
zwischen den Oszillator 14 und den Kosinus-Ausgang
12 geschaltet werden können, und eine Gruppe von zehn elektromagnetischen Relais, die, von den zehn
in den bistabilen Kippstufen Fl bis FlO gespeicherten Bits gesteuert, einen Satz von Schaltern betätigen, um
die Impedanzelemente wahlweise in die Reihen zu schalten, wodurch an den Ausgängen 11 und 12 ein
Sinussignal erhältlich wird, daß eine Reproduktion des von dem Oszillator 14 erzeugten Signals mit einer dem
Sinus bzw. dem Kosinus der von den zehn Bits dargestellten Zahl (Stellbefehl) proportionalen Amplitude
ist. Am Ausgang 13X des Stellungsabtasttransformators
IX erscheint dann ein Sinussignal mit einer Frequenz von 10 kHz und einer größten Amplitude, die
der Differenz zwischen der gegenwärtigen Stellung des beweglichen Teils der Maschine auf der Achse X
und der durch den jetzt in den bistabilen Kippstufen Fl bis FlO gespeicherten Befehl repräsentierten Stellung proportional ist, und zwar mit einer Phasenverschiebung von entweder 90° oder 270° gegenüber
dem Ausgangssignal des Oszillators, entsprechend dem Vorzeichen dieser Differenz.
Ähnliche Signale erscheinen für die Achsen Y und
Z an den Ausgängen 13 Y und 13Z. Anstatt die beweglichen Wicklungen 9 und 10 des Stellungsabtasttransformators IX, IY, IZ dem einzigen gemeinsamen
Digital-Analog-Umsetzer 39 wie in den bekannten
Positionsvorrichtungen parallelzuschalten, sind alle
Wicklungen 9 und alle Wicklungen 10 jeweils in Serie geschaltet, um eine einwandfreie Gleichheit der in ihnen fließenden Ströme zu gewährleisten.
Die Ausgangssignale der StellungsabtasttransformatorenIX, IY und IZ werden von entsprechenden
Verstärkern 16Z; 16 Y und 16 Z verstärkt und über
Schalter YlX, 17 Y und 17 Z Analogspeichern' lSX'l.
18 Y und 18Z vom Kondensatortyp zugeführt, die so
angeordnet sind, daß sie die größte Amplitude dieser
Signale speichern j um über Verstärker 19A!", 19 Y und
19Z die Stellmotoren SMX, SMY und SMZ zu speisen. Jeder der Schalter 17X, 17 Y und YIZ kann geschlossen werden, um zwischen den Verstärkern 16X,
16 Y, 16Z und den Analogspeichern 18X, 18 Y und
18Z jeweils einen Weg von vernachlässigbarer Impedanz freizugeben, und zwar während der ganzen Zeitj
in der ein Prüfimpuls;, der in einer noch zu beschrei-
benden Weise erzeugt wird, an den Schalter-Steuerklemmen
20A, 20 7 und 2OZ vorhanden ist.
Außer dem Digital-Analog-Umsetzer 39 speist der Oszillator 14 auch einen Impulsgenerator 15,;;der jedesmal,
wenn die Ausgangswelle des Oszillators 14 in ansteigender Richtung durch den Nullpunkt geht,
in Leitung 40 einen Prüfimpuls erzeugt. Die Prüfimpulse werden für das selektive Schließen der Schalter
17A, YlY und 17Z verwendet. Genauer gesagt, nachdem die Prüfimpulse durch eine Torschaltung 21
gegangen sind, deren Funktion noch beschrieben wird, werden sie an einen der Schalter YlX, Yl Y oder 17Z
geführt, was davon abhängt, ob der jetzt in den bistabilen Kippstufen Fl bis FlO gespeicherte Befehl ein
Stellbefehl ist und auf welche der Achsen X, Y oder Z er sich bezieht. Zu diesem Zweck werden die Steuerklemmen
2OA, 20 7, 2OZ der Schalter an den Impulsgenerator 15 angeschlossen, und zwar über Torschaltungen
22 A, 227 und 22Z, die unter der Steuerung der von dem Adressenentschlüssler 3 erhaltenen
Adressensignale X, Y, Z nacheinander geöffnet werden. Wenn es sich bei dem in den bistabilen
Kippstufen Fl bis FlO gespeicherten Befehl um einen Zusatzbefehl handelt, wobei von den vier Ausgängen
X, Y, Z, A des Adressenentschlüsslers 3 nur der Ausgang A erregt wird, dann wird keine der Torschaltungen
22X, 22 Y, 22Z geöffnet, so daß keiner
der Schalter 17 A, 17 Y, YlZ geschlossen wird. In diesem Fall betätigt das von dem Adressenentschlüssler 3
erzeugte Adressensignal A einen Funktionsentschlüssler 23, beispielsweise durch Öffnen normalerweise
geschlossen gehaltener elektronischer Gatter, die zwischen die Eingänge und Ausgänge des Funktionsentschlüsslers
23 geschaltet und in der Zeichnung nicht dargestellt sind, wodurch der 10-Bit-Zusatzbefehl
von dem Funktionsentschlüssler 23 entschlüsselt wird, um die entsprechende Nebenfunktion der
Werkzeugmaschine in noch zu erläuternder Weise zu steuern.
Hierbei ist zu bemerken, daß jeder Zusatzbefehl mittels einer ihm zugeordneten Adresse als solcher
identifiziert wird. Deshalb kann jede gewünschte Folge von Zusatzbefehlen in angrenzenden Reihen
auf dem Band registriert werden. Das heißt, die Zuordnung einer Adresse zu jedem Stell- oder Funktionsbefehl und die besondere Anordnung dieser
Adresse in bezug auf den Befehl gestatten es, gegebenenfalls auf die zyklische Befehlsfolge X, Y, Z, A zu
verzichten, so daß der Programmierer beim Eingeben der Befehle auf dem Band vollständig freie Hand hat.
Jedesmal, wenn einer der Schalter 17AV177, 17Z
geschlossen wird, wird das in dem zugeordneten Analogspeicher ISY, 18X, 18Z gespeicherte Fehlersignal
auf den neuesten Stand gebracht. Es wird damit dem Fehlersignal (größte Amplitude der sinusförmigen
Wellenform) gleichgemacht, das in diesem Moment aus dem entsprechenden Verstärker 16 A, 167 oder
16Z des Stellungsabtasttransformators IX, IY oder
IZ der betreffenden Achse kommt. Auf Grund der Analogspeichereigenschaft der Kondensatoren der
Analogspeicher 18X, 187,18Z werden die Verstärker 19X, 197.,.und 19Z deshalb mit einem stetigen
Fehlersignal gespeist, wodurch eine stetige Erregung der Stellmotoren SMX, SMY und SMZ erreicht wird,
trotz der Tatsache, daß der Schalter YlX, YlY, YlZ der entsprechenden Achse nur fünfmal in Zeitabständen
von 0,1 Millisekunden geschlossen, darauf während der Überprüfung der anderen Achsen, d. h. während
eines Intervalls von etwa 20 Millisekunden, geöffnet bleibt und dann wieder fünfmal in Abständen
von 0,1 Millisekunden geschlossen wird usw.
Die in der Positionsanordnung verwendeten Stellmotoren SMX, SMY, SMZ können den beweglichen Teil der Maschine mit einer Geschwindigkeit auf jeder Achse entlangbewegen, die dem Ausgangssignal der entsprechenden Verstärker 19 A, 197, 19Z proportional ist. Wenn in diesem Fall ein neues Stellfehlersignal einen der Kondensatoren der Analogspeicher 18A", 187, 18Z erreicht, wodurch die Ladung dieses Kondensators auf den dem vorhandenen Stellfehler proportionalen Pegel überwechselt, wird bewirkt, daß der bewegliche Teil der Maschine seine Geschwindigkeit auf der betreffenden Achse im Verhältnis zu diesem Pegelwechsel verändert. Somit spricht die Maschine in Richtung dieser Achse mit einer dem neuen Stellfehler proportionalen Geschwindigkeit an.
Ein gegebenes Stellfehlersignal unterscheidet sich von dem unmittelbar vorhergehenden um einen Betrag, wie er erforderlich ist, um die Maschine mit einer bestimmten Geschwindigkeit an den Ort zu bringen, an dem sie sich befinden sollte, wenn der entsprechende Stellbefehl gelesen wird.
Die in der Positionsanordnung verwendeten Stellmotoren SMX, SMY, SMZ können den beweglichen Teil der Maschine mit einer Geschwindigkeit auf jeder Achse entlangbewegen, die dem Ausgangssignal der entsprechenden Verstärker 19 A, 197, 19Z proportional ist. Wenn in diesem Fall ein neues Stellfehlersignal einen der Kondensatoren der Analogspeicher 18A", 187, 18Z erreicht, wodurch die Ladung dieses Kondensators auf den dem vorhandenen Stellfehler proportionalen Pegel überwechselt, wird bewirkt, daß der bewegliche Teil der Maschine seine Geschwindigkeit auf der betreffenden Achse im Verhältnis zu diesem Pegelwechsel verändert. Somit spricht die Maschine in Richtung dieser Achse mit einer dem neuen Stellfehler proportionalen Geschwindigkeit an.
Ein gegebenes Stellfehlersignal unterscheidet sich von dem unmittelbar vorhergehenden um einen Betrag, wie er erforderlich ist, um die Maschine mit einer bestimmten Geschwindigkeit an den Ort zu bringen, an dem sie sich befinden sollte, wenn der entsprechende Stellbefehl gelesen wird.
Nachdem vom Band ein zu einer bestimmten Achse gehörender neuer Befehl abgelesen wurde, ist das
Schließen des Schalters ΠX, YlY oder 17Z dieser
Achse auch von dem Ergebnis eines Vergleichs zwischen dem in dem Analogspeicher 18A, 187 oder
18Z gespeicherten Stellfehlersignal 24 und dem als Ergebnis des Ablesens des neuen Befehls am Ausgang
13A, 137 oder 13Z erzeugten Stellfehlersignal abhängig,
so daß das letztgenannte, dem neuen Befehl entsprechende Stellfehlersignal dem Analogspeicher
18 A, 18 7oder 18Z zugeführt wird, um das alte Signal nur dann zu ersetzen, wenn es sich von diesem nicht
zu sehr unterscheidet. Wenn dagegen der Unterschied zwischen den beiden verglichenen Stellfehlersignalen
zu groß ist, so daß der neue Befehl im Hinblick auf die Kontinuität des auf der Werkzeugmaschine zu
schneidenden Profils voraussichtlich falsch ist, dann wird der neue Befehl unterdrückt und der Stellmotor
der entsprechenden Achse wird weiterhin durch das in dem Analogspeicher 18A, 187, 18Z gespeicherte
und der Differenz zwischen der tatsächlichen Stellung des beweglichen Teils und der durch den zuletzt als
geeignet erachteten Befehl dargestellten Stellung entsprechenden Fehlersignals gesteuert. Das Unterdrükken
eines Stellbefehls, ohne dabei die einwandfreie Kontinuität des zu schneidenden Profils beträchtlich
zu beeinträchtigen, wird dadurch ermöglicht, daß die auf dem Band fortlaufend registrierten Stellbefehle
Punkte repräsentieren, die auf der Profillinie sehr dicht beieinanderliegen. ;
Für die Ausführung des erwähnten Vergleichs ist
für jede Achse eine Amplitudenfehler-Kontrollschaltung 25 X, 257 bzw. 25 Z vorgesehen, von der zwei
Eingangsklemmen mit den beiden Polen des Schalters 17A, 177 oder 17Z verbunden sind und ein Signal
an die Ausgangsklemme 26A,- 26 Y oder 26Z liefern,
und zwar während der ganzen Zeitspanne, in der die Differenz zwischen den Signalen an den beiden Eingangsklemmen
einen bestimmten Wert überschreitet. Die von den Amplitudenfehler-Kontrollschaltungen
25 A, 257, 25 Z erzeugten Signale werden auf Torschaltungen Π X, 277,27Z gegeben, um eine bistabile
Kippschaltung zurückzustellen, die durch jedes auf Spur Fl 4 des Bandes abgetastete Kontrollsignal S
eingestellt wird.
Sofern eingestellt, hält die bistabile Schaltung 28 ►die Torschaltung 21 geöffnet, durch die die von dem
impulsgenerator 15 erzeugten Prüfimpulse über die Torschaltungen 22X, 227, 22Z zu den Steuerklemmen
20*, 2OY, 2OZ der Sampling-Schalter 17*,
17 Y, 17Z geschickt werden.
. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist das Öffnen der Torschaltungen 27*, 27 Y, 27 Z abhängig von der Gegenwart der Adressensignale X, Y, Z aus dem Adressenentschlüssler 3, so daß die Ausgangsklemme 26* jeder Amplitudenfehler-Kontrollschaltung 25*, 25 Y und 25 Z nur dann fähig ist, die angeschlossenen Stromkreise zu steuern, wenn in den bistabilen Kippstufen Fl bis FlO ein auf die entsprechende Achse sich beziehender Stellbefehl vorhanden ist. Außerdem werden die Torschaltungen 27*, 27 Y, 27Z nur bei Vorhandensein der von dem Impulsgenerator 15 erzeugten Prüfimpulse geöffnet, die, wie schon erwähnt, nur bei den Spitzen der an den Ausgangsklemmen 13*, 13 Y, 13Z der Stellungsabtasttransformatoren /*, IY, IZ erhaltenen sinusförmigen Signale vorkommen.
. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist das Öffnen der Torschaltungen 27*, 27 Y, 27 Z abhängig von der Gegenwart der Adressensignale X, Y, Z aus dem Adressenentschlüssler 3, so daß die Ausgangsklemme 26* jeder Amplitudenfehler-Kontrollschaltung 25*, 25 Y und 25 Z nur dann fähig ist, die angeschlossenen Stromkreise zu steuern, wenn in den bistabilen Kippstufen Fl bis FlO ein auf die entsprechende Achse sich beziehender Stellbefehl vorhanden ist. Außerdem werden die Torschaltungen 27*, 27 Y, 27Z nur bei Vorhandensein der von dem Impulsgenerator 15 erzeugten Prüfimpulse geöffnet, die, wie schon erwähnt, nur bei den Spitzen der an den Ausgangsklemmen 13*, 13 Y, 13Z der Stellungsabtasttransformatoren /*, IY, IZ erhaltenen sinusförmigen Signale vorkommen.
Es ist deshalb klar, daß jede Amplitudenfehler-Kontrollschaltung 25*, 25 Y, 25 Z die Amplitude des
in dem zugeordneten Analog-Speicher 18* 18 Y, 18Z gespeicherten Signals mit der maximalen Amplitude
des Ausgangssignals des zugeordneten Stellungsabtasttransformators /*, IY, IZ vergleicht, wobei
dieses Ausgangssignal den Stellungsfehler repräsentiert, der dem gerade auf Band gelesenen und in den
bistabilen Kippstufen Fl bis FlO gespeicherten Befehl entspricht.
Für jede Achse *, Y und Z ist eine bistabile Schaltung 30*, 30 Y, 3OZ vorgesehen, die unmittelbar, bevor
jeder auf eine dieser Achsen sich beziehende Stellbefehl auf Band gelesen wird, zurückgestellt wird.
Da die Adressensignale in der zyklischen Reihenfolge *, Y, Z, A, X, Y, Z, A usw. aufeinanderfolgen,
kann diese Rückstellung erreicht werden, indem die Rückstellung der bistabilen Schaltungen 30*, 3OY
oder 30Z durch das Adressensignal A, X oder Y vom Adressenentschlüssler 3 veranlaßt wird. Dagegen
wird jeder der bistabilen Schaltungen 30*, 30 Y, 3OZ durch das die Fehleramplitude anzeigende Signal eingestellt,
das, falls vorhanden, am Ausgang der Torschaltung 27*, 27 Y oder 27Z der entsprechenden
Achse erhalten wird. Unter Bezugnahme auf die Achse * bleibt die bistabile Schaltung 30* somit
während des Abtastens eines Befehls A zurückgestellt, während sie beim Abtasten von Befehlen *, Y
und Z eingestellt wird, falls der Befehl * von der Am-
: plitudenfehler-Kontrollschaltung 25* als zu hoch zurückgewiesen
wurde. Dagegen bleibt die bistabile Schaltung während des Lesens aller vier Befehle A,
X, Y, Z zurückgestellt, wenn der Befehl * angenommen wurde. Die bistabilen Schaltungen 30 Y und 3OZ
arbeiten in der gleichen Weise. Der Ausgang jeder bistabilen Schaltung 30*, 30 Y, 3OZ speist einen Integratorkreis
31*, 31Y bzw. 31Z mit einem Kondensator,
der mit einer ersten Zeitkonstante aufgeladen wird, wenn der Ausgang der angeschlossenen bistabilen
Schaltung 30*, 30 Y oder 30Z erregt wird, während er mit einer zweiten Zeitkonstante entladen wird,
wenn dieser Ausgang energielos wird, und mit einem Schwellenwertstromkreis, der dem Ausgang des Integratorkreises
ein Signal liefert, wenn der Ladungspe-' gel des Kondensators einen bestimmten Schwellenwert
überschreitet. Die Ausgangssignale der Integratorkreise 31*, 31Y und 31Z steuern über ein Relais
32 das Stillsetzen der Maschine. Der Schwellenwert wird entsprechend dem in dem Kondensator durch
eine Reihe von K aufeinanderfolgenden falschen Stellbefehlen erzeugten Ladungspegel eingestellt.
Die Erzeugung eines jeden Adressensignals *, Y, Z, A in dem Adressenentschlüssler 3 ist fernerhin von
einer Verschlüsselungskontrolle abhängig, der die Gruppe von dreizehn Bits unterzogen wird, auf die
sich das Adressensignal bezieht. Hierbei speisen die Ausgänge der bistabilen Kippstufe Fl bis F13 einen
Verschlüsselungskontrollkreis 33 bekannter Art, der an seinem Ausgang 34 nur dann ein Signal erzeugt,
1S wenn die Anzahl der Bits, die unter den dreizehn Bits
der auf Band gelesenen und in den bistabilen Kreisen gespeicherten Gruppe gleich »1« ist, eine ungerade
Zahl ist. Der Ausgang 34 wird gespeist, um die »Und«-Kreise 4, 5, 6, 7 des Adressenentschlüsslers 3
zu steuern, wobei die Ausgänge dieser Torschaltungen nur dann erregt werden können, wenn der gerade auf
Band gelesene Befehl korrekt ist. Deshalb wird jeder Stell- oder Zusatzbefehl mit einem Verschlüsselungs-Fehler
automatisch unterdrückt, und zwar weil
as die Abwesenheit des entsprechenden Adressensignals
*, Y, Z oder A es verhindert, daß die Schalter 17*, 17 Y bzw. 17Z geschlossen werden oder der
Funktionsentschlüssier 23 betätigt wird.
Jede Ausgangsklemme 35 des Funktionsentschlüsslers 23 speist den entsprechenden Steuermechanismus
der zugeordneten Nebenfunktion, z. B. einen Elektromagneten 36, über einen Integratorkreis
37, so daß der Elektromagnet 36 nur dann erregt wird, wenn der entsprechende Zusatzbefehl eine bestimmte
Anzahl von Malen wiederholt wurde. Das durch eine Verzögerungsschaltung 38 verzögerte Ausgangssignal
der bistabilen Kippstufe F14 wird ferner dazu verwendet, die bistabilen Kippstufen Fl bis F14 zurückzustellen.
Es folgt eine kurze Beschreibung der Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Stetigbahnanordnung.
Wenn angenommen wird, daß alle bistabilen Schaltungen zu Beginn zurückgestellt wurden und der
Bandlauf eingeschaltet wurde, dann liest der Bandlesekopf 2 die erste Reihe von dreizehn Bits, die sich
beispielsweise auf die Achse * bezieht. Diese Bits werden in den bistabilen Kippstufen Fl bis F13 gespeichert.
Darauf wird die Ausgangsklemme * des Adressenentschlüsslers 3 erregt, um das Adressensignal
* zu erzeugen, vorausgesetzt, daß sich die korrekte Verschlüsselung dieser Bit-Reihe in dem Verschlüsselungskontrollkreis
33 erwiesen hat. Daraufhin werden die Torschaltungen 27* und 22* durch das Adressensignal * geöffnet.
Etwa 3 Millisekunden später wird ein Kontrollimpuls auf das Band gelesen, so daß die bistabile Schaltung
F14 eingestellt wird. Daraufhin fängt der Oszillator 14 an zu arbeiten und infolgedessen werden die
Ausgangsklemmen 11 und 12 des Digital-Analog-Umsetzers 39 erregt. Die Amplitudenfehler-Kontrollschaltung
25* vergleicht fortlaufend das vom Verstärker 16* ausgehende Signal mit dem in dem
Analogspeicher 18* gespeicherten Signal am Eingang des Servoverstärkers 19*. Außerdem wird die
bistabile Schaltung 28 durch die Ausgangsleistung der bistabilen Kippstufe F14 eingestellt, wenn sie noch
nicht eingestellt war.
Beim Auftreten der ersten positiven Spitze des 10-
409 543/119
kHz-Fehlersignals erzeugt der Impulsgenerator 15 den ersten Prüfimpuls in der Leitung 40. Wenn es sich
als Ergebnis des Vergleichs, der in der Amplitudenfehler-Kontrollschaltung 25A" angestellt wurde, herausstellt,
daß der gerade auf Band gelesene Stellbefehl annehmbar ist, wird der Ausgang der Kontrollschaltung
25A" nicht erregt, so daß der Prüfimpuls den Ausgang der Torschaltung 27 X nicht erregt und somit die
bistabile Schaltung 28 nicht zurückstellt. Deshalb bleibt die Torschaltung 21 geöffnet und der Prüfimpuls
selbst wird abgeschickt, um kurzzeitig den Schalter ΠX zu schließen, so daß das dann von dem Stellungsabtasttransformator
IX an der Ausgangsklemme ISA'erzeugte Stellfehlersignal in den Analog-Speicher
18Λ" geleitet wird, um das darin gespeicherte bisherige
Stellfehlersignal zu ersetzen, wodurch die Steuerung des Stellmotors SMX dem neuen, eben auf
10
Band gelesenen Stellbefehl übertragen wird.
Nachdem so die bistabile Schaltung 28 eingestellt geblieben ist, werden auch die bei den vier folgenden
positiven Spitzen der Oszillatorausgangswellenform von dem Impulsgenerator 15 erzeugten Prüfimpulse
in ähnlicher Weise abgesandt, um den Schalter Π Χ kurzzeitig zu schließen, so daß das von dem Stellungsabtasttransformator
IX erzeugte Stellfehlersignal wiederholt an den Analogspeicher 18Ä" gegeben wird,
um, falls erforderlich, die Ladung des Speicherkondensators auf den neuen Spannungspegel zu bringen.
Nach Beendigung der fünf Schwingperioden des
Oszillators 14 stellt das durch die Schaltung 38 verzögerte
Kontrollsignal S die bistabilen Kippstufen Fl bis F14 zurück, um die Steuereinrichtung auf das Lesen
des folgenden Befehls vorzubereiten, der sich, wie schon erwähnt, auf die Achse Y bezieht. ■
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Numerisch arbeitende Programmsteuerungsanordnung zur Stetigbahnsteuerung von Arbeitsmaschinen,
insbesondere Werkzeugmaschinen, in mehreren Koordinatenrichtungen, in Abhängigkeit von gegenseitig einander folgend
auf einem Programmband gespeicherten Steuerbefehlen, die je aus einem Stellungssignal sowie
einer Adresse bestehen, welche das Stellungssignal einer der Koordinatenrichtungen zuordnet,
und die einem einzigen gemeinsamen Digital-Analog-Umsetzer zugeführt werden und mit je einem
Stellmotor mit einer Stellungsmeldeeinrichtung für jede Koordinatenrichtung, dadurch
gekennzeichnet, daß bei den aus Stellungsabtasttransformatoren (IX, IY, IZ) mit Primärwicklungen
(9, 10) und einer Sekundärwicklung (8) bestehenden Stellungsmeldeeinrichtungen die
einander entsprechenden Primärwicklungen (9, 10) dieser Stellungsabtasttransformatoren (IX,
IY, IZ) miteinander und mit dem Ausgang (11, 12) des Digital-Analog-Umsetzers (39) in Serie
geschaltet sind, und daß jede Sekundärwicklung (8) über einen in bekannter Weise von der zugehörigen
Adresse gesteuerten Schalter (17AJ-, 17 Y,
Π Z) mit dem zugeordneten Stellmotor (SMX, SMY, SMZ) über Verstärker (19X, 1997,19Z)
verbunden ist.
2. Programmsteuerungsanordnung nach Anspruch 1, bei der der Digital-Analog-Umsetzer
durch einen sinusförmigen Oszillator erregt wird, der durch Lesen eines auf das Programmband nach
jedem Befehl gespeicherten Signals betätigt wird, gekennzeichnet durch einen vom Oszillator (14)
gesteuerten Impulsgenerator (15), der die zum zyklischen Schließen der Schalter (17*, 17 Y, 17Z)
erforderlichen Impulse wiederholt erzeugt, und durch einen an die Verbindung jedes der Schalter
(17*, 17 Y, ΠZ) zum zugehörigen Stellmotor
(SMX, SMY, SMZ) angeschlossenen Analogspeicher (18*, 18 Y, 18Z), um das vom jeweiligen
Stellungsabtasttransformator (/*, IY, IZ) erzeugte Stellfehlersignal zu speichern.
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