DE3908528C2 - Verfahren zum Bearbeiten gekrümmter Konturen an Werkstücken mit einem Werkzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei der Bearbeitung von gekrümmten Konturen an Werkstücken mit rotierenden Werkzeugen, z.B. Schaftfräsern, auf NC-Werkzeugmaschinen setzt sich die kurvenförmige Relativ­ bewegung zwischen Werkzeug und Werkstück normalerweise aus zwei im Winkel von 90° zueinander verlaufenden geradlinigen Bewegungen zusammen, die von entsprechenden Schlitten ausgeführt werden. Diese werden durch Vorschubantriebe (Regelantriebe, Servoantriebe) mit veränderlichen Geschwindigkeiten bewegt, um die gewünschte gekrümmte Bahn zu erzeugen. Es handelt sich dabei meist um eine sog. Zwei-Achsen-Bahnsteuerung mit Interpolation.

Beim Durchfahren von Bahnkurven kommt es vor, daß sich bei der einen Vorschubbewegung die Richtung umkehrt, während die andere Vorschubbewegung in ihrer Richtung weiterläuft. Dies ist bei einer Kreiskontur bei jedem Quadrantenwechsel einmal für eine Vorschubachse der Fall.

Bei einem solchen Wechsel der Vorschubrichtung führen bei geregelten Vorschubantrieben Nichtlinearitäten, wie z. B. Reibungsverluste im Antrieb oder Ansprechverzögerungen der Regelgeräte zu Regelabweichungen. Dies hat zur Folge, daß die durch die Arbeitsoperation erzeugte tatsächliche Kontur im Umkehrpunkt einer Vorschubbewegung von der Sollkontur abweicht. Wenn zwei Vorschubachsen an einer Kreisinterpolation beteiligt sind, geschieht der Wechsel der Vorschubrichtung im Umsteuerpunkt der einen Achse gerade dann, wenn in der anderen Vorschubachse die Bewegung mit der vorgegebenen maximalen Geschwindigkeit abläuft.

Um einen durch Wechseln der Vorschubrichtung verursachten Rundheitsfehler in einer Bohrung (Kreiskontur) zu verrin­ gern, ist vorgeschlagen worden, das Programm der Steuerung zu ändern und in jede Quadrantengrenze einen besonderen Vektor zusätzlich einzuprogrammieren (Aufsatz "Fräsen engtolerierter Bohrungen", Zeitschrift "Werkstatt und Betrieb" 1978, Seiten 603 und 604, als gattungsbildender Stand der Technik). Dies bedingt somit eine spezielle Art der Programmierung. Zum ordnungsgemäßen Funktionieren dieser bekannten Steuerung muß ein Geschwindigkeitsregelkreis einem Lageregelkreis untergeordnet sein. Die Geschwindigkeits-Sollwerte stehen erst nach einem Soll-Ist-Vergleich zwischen den von der NC- Steuerung den einzelnen Lageregelkreisen zugeführten Sollwerten und den rückgeführten Lage-Istwerten zur Verfügung.

Aus der US 47 54 208 ist eine Steuerung zur Ausführung einer Kreisbewegung bei einer Werkzeug- oder Laserbearbeitungs- Maschine bekannt, die sich jedoch nicht auf die Vermeidung von Konturfehlern aufgrund eines Richtungswechsels der Vorschubbewegung richtet, sondern bei der es um Fehler der gesamten Kontur infolge einer Richtungsänderung geht. Aus der Abweichung eines tatsächlichen Bahnpunktes vom Kreuzungspunkt der zugehörigen Radiuslinie mit dem Sollkreis wird ein spezieller Vektor hergeleitet, der dafür verwendet wird, den Radiusfehler über den gesamten Kreisumfang zu korrigieren, und zwar durch radiale Verschiebung der gesamten Kontur. Eine Beseitigung von Fehlern beim Wechsel der Vorschubrichtung ist bei dieser Steuerung nicht beabsichtigt und auch nicht möglich.

Ebenso kann dies durch eine Schaltungsanordnung zur Losekompensation an Werkzeugmaschinen geschehen, wie sie aus der DD 130 997 bekannt ist. Nach dieser Veröffentlichung soll eine Losekompensation dabei auch an NC-gesteuerten Werkzeugmaschinen ermöglicht werden, die keine Lageregelkreise aufweisen. Eine Losekompensation, d. h. ein Spielausgleich, ist heute meist Bestandteil einer numerischen Werkzeugmaschinensteuerung.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Verfahren so weiterzuentwickeln, daß bei der Bearbeitung von gekrümmten Konturen die Abweichungen zwischen der Soll- und der Ist-Kontur verringert werden.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den zugehörigen Unteransprüchen angegeben.

Bei der Erfindung wurde folgendes erkannt. Eine verzögerte Reaktion eines linear bewegten Schlittens bei der Richtungsumkehr entspricht einer Wegstrecke, die man sich als Versatz des Schlittens, bezogen auf die gleiche Winkelstellung des Vorschubmotors (Servomotors), aber bei entgegengesetzter Momenten- bzw. Bewegungsrichtung, vorstellen kann. Dieser "Versatz" wirkt nur dynamisch. Die Schlittenposition wird durch ein entsprechendes Meßmittel unmittelbar erfaßt. Daher kann der "Versatz" nicht als Korrektur in die Ortsregelung eingespeist werden, wie es etwa beim Spielausgleich als üblicherweise verfügbare Funktion einer numerischen Steuerung der Fall ist.

Der Antrieb einschließlich des Schlittens wird durch ein geschwindigkeitsproportionales Signal (Sollwert) gesteuert. Der Antrieb hat eine integrierende Funktion und erzeugt so die Wegstrecke. Ein Korrektur-Impuls wird ebenso integriert und ist in der Lage, den "Versatz" zu kompensieren.

Die zeitliche Zuordnung des Korrektur-Impulses zum Richtungswechsel der Vorschubbewegung läßt sich so wählen, daß eine optimale Wirkung erreicht wird. Der Korrektur- Impuls kann genau im Augenblick der Richtungsumkehr oder, je nach den Besonderheiten des einzelnen Falles, auch in vorgebbarem festen zeitlichen Abstand vor oder nach dem exakten Umkehrpunkt ausgelöst werden.

Die Erfindung sieht insbesondere vor, daß der Zeitpunkt für die Addierung des Korrektur-Impulses unter Berücksichtigung einer Änderung des Geschwindigkeits-Sollwertes für die Vorschubachse bestimmt wird.

Die Höhe (Amplitude) des Korrektur-Impulses läßt sich so wählen oder erzeugen, daß auch besonderen Gegebenheiten Rechnung getragen werden kann. Besonders günstig ist es, die Höhe (Amplitude) des Korrektur-Impulses proportional zur Belastung des Vorschubantriebes bei konstanter Geschwindigkeit zu bestimmen. Hierdurch lassen sich die je nach Geschwindigkeit unterschiedlichen Reibungseinflüsse berücksichtigen.

Bei der Bestimmung der Höhe (Amplitude) des Korrektur- Impulses kann insbesondere eine Änderung des Geschwindigkeits- Sollwerts (Beschleunigung bzw. Verzögerung) mit berücksichtigt werden.

Ein generell der Belastung des Vorschubantriebs entspre­ chender Wert kann je nach den Umständen positive oder negative Beschleunigungsanteile enthalten. Es kann dann empfehlenswert oder notwendig sein, solche Einflüsse von Beschleunigung oder Verzögerung zu kompensieren. Dies kann vorteilhaft dadurch geschehen, daß eine der Belastung des Vorschubantriebs bei konstanter Geschwindigkeit proportionale Größe aus einer Änderung des Geschwindigkeits- Sollwerts (Beschleunigung oder Verzögerung) und aus einer der jeweiligen Belastung des Vorschubantriebs proportionalen Größe gebildet wird. Es wird dabei insbesondere ein der Beschleunigung proportionales Signal dem Belastungs-Signal vorzeichenrichtig addiert.

Ein der Belastung des Vorschubantriebs entsprechendes Signal kann auf verschiedene Weise gewonnen werden. Besonders einfach ist es, als Maß für die Belastung des Vorschubantriebs ein dessem Stromaufnahme entsprechendes Signal zu verwenden.

Zweckmäßigerweise wird nur ein einziger Korrektur-Impuls bei jeder Richtungsumkehr ausgelöst. Ein Arbeiten mit mehreren Korrektur-Impulsen ist aber nicht grundsätzlich ausgeschlossen. Vorteilhaft erfolgt eine Beeinflussung der Impuls-Abgabe mittels einer Hilfsspannung. Insbeson­ dere kann dadurch die Abgabe (Addition) eines oder mehrerer Impulse freigegeben oder gesperrt werden. So lassen sich je nach den Erfordernissen unterschiedliche Betriebsweisen erreichen.

Das von der numerischen Steuerung zugeführte Spannungs- Signal (Geschwindigkeits-Signal) ändert sich im zeitlichen Bereich der Richtungsumkehr nur langsam. Es kann schwanken oder mit einer Unruhe behaftet sein, die aus dem Regelvorgang und aus elektromagnetischer Störbeeinflussung herrührt. Vorteilhaft wird deshalb ein Spannungs- Signal für die Vorschubgeschwindigkeit in der zumindest einen Vorschubachse vor seiner Verarbeitung über ein Filter geführt. Dies kann ein Tiefpaß-Filter sein, durch den das Spannungs-Signal geglättet oder ein arithmetischer Mittelwert desselben gebildet wird. Hierdurch ist eine besondere Sicherheit gegeben, um Fehlfunktionen bei der Signalverarbeitung zu vermeiden.

In vorteilhafter Weise werden die für die Erzeugung des Korrektur-Impulses nötigen Schaltungsbestandteile in einer Einbaueinheit angeordnet, wobei diese zwischen der NC-Steuerung und dem Lageregelkreis eingefügt wird.

Eine solche Einbaueinheit kann anstelle einer vorhandenen unmittelbaren Verbindung zwischen der NC-Steuerung und dem Lageregelkreis eingefügt werden.

Schließlich ist es vorgesehen, daß die Korrektur-Impulse durch einen programmierbaren Prozessor (Kleincomputer), der für digitale Signalverarbeitung ausgebildet ist, gebildet werden.

Zur Erfindung ist grundsätzlich zu sagen, daß sie eine Kompensation nachteiliger Nichtlinearitäten ermöglicht, ohne daß vorhandene Einrichtungen verändert werden müssen. Die Beschreibung der jeweiligen Kontur, d. h. ihre Programmierung, kann in üblicher Weise erfolgen. Es lassen sich somit auch vorhandene Steuerungen nachträglich und ohne Schwierigkeiten durch die Erfindung verbessern, was einen ganz wesentlichen Vorteil darstellt.

Mit Hilfe einer Hilfsspannung läßt sich bestimmen, ob ein Korrektur-Impuls abgegeben werden soll oder nicht.

Normalerweise wird es so sein, daß für beide Vorschubachsen entsprechende Korrektur-Impulse erzeugt und ausgelöst werden. Es kann aber auch Fälle geben, in denen dies nur für eine Achse notwendig ist.

Die Erfindung wird anhand der nachstehenden Erläuterungen von Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 schematisch die Bearbeitung einer kreisförmigen Kontur,

Fig. 2 eine Werkzeugmaschine, mit der gekrümmte Konturen erzeugt werden können,

Fig. 3 das Schema eines einer numerischen Steuerung zugeordneten Lageregelkreises mit unterlagertem Geschwindigkeitsregelkreis,

Fig. 3a einen Teil des Schemas nach Fig. 3 in einer abgewandelten Ausführung,

Fig. 4 eine Einrichtung zur Kompensation von Nichtlinearitäten beim Wechsel der Vorschubrichtung,

Fig. 4a eine andere Ausführung einer solchen Einrichtung und

Fig. 5 bis 7 Diagramme zur Veranschaulichung des Verfah­ rens.

In Fig. 1 ist die Herstellung oder Bearbeitung einer Öffnung L mit kreisförmiger Kontur K in einem Werkstück W mittels eines rotierenden Werkzeuges F, beispielweise eines Schaftfräsers, veranschaulicht. Die Bahn B, auf der sich die Mitte des Werkzeuges F bei der Bearbeitung bewegen soll, ist dementsprechend ein Kreis, der strichpunktiert eingezeichnet ist. Die gekrümmte Bahnbewegung des Werkzeuges F wird durch die rechtwinklig zueinander verlaufenden Bewegungen zweier Schlitten oder entsprechender Teile einer Werkzeugmaschine erzeugt. Mit den Buchstaben v_x und v_y sind die Geschwindigkeiten dieser Teile in den Koordinatenrichtungen oder Achsen X und Y an dem betreffenden Ort bezeichnet. Die Resultieren­ de ist v_r.

Am Punkt O ist die Geschwindigkeit in der X-Achse Null. Sie wechselt hier von einem positiven zu einem negativen Wert, während die Geschwindigkeit in der Y-Achse einen Maximalwert hat. Am Punkt W ist die Geschwindigkeit in der X-Achse ebenfalls wieder Null, nur daß hier der Wechsel vom negativen zum positiven Wert erfolgt. Entspre­ chendes gilt für die Geschwindigkeit in der Y-Achse an den Punkten N und S, wo jeweils die Geschwindigkeit in der X-Achse einen Maximalwert hat.

Bearbeitungsvorgänge mit Bewegungsabläufen, wie sie vorstehend in Verbindung mit Fig. 1 erläutert wurden, können auf unterschiedlichen Maschinen und mit Werkzeugen verschiedener Art durchgeführt werden. Als Beispiel sei eine Fräsoperation auf einer numerisch gesteuerten Bohr- und Fräsmaschine genannt, wie sie schematisch in Fig. 2 gezeigt ist.

Auf einem Bett 1 ist ein Ständerschlitten (Schlitten) 2 in Richtung der X-Achse mittels Antriebs horizontal verschiebbar. An dem vom Schlitten 2 getragenen Ständer 3 ist ein Spindel­ kasten 4 mittels eines Antriebs in der Y-Achse in vertikaler Richtung verschiebbar. Im Spindelkasten 4 ist eine drehend antreibbare Arbeitsspindel 5 gelagert, die am vorderen Ende eine Werkzeugaufnahme aufweist. Durch Bewegungen in den beiden Achsen X und Y kann das in die Arbeitsspindel 5 eingesetzte Fräswerkzeug auf einer gekrümmten Bahn geführt werden.

Fig. 3 veranschaulicht ein Gerätebild einer an sich bekannten numerischen Steuerung und eines Lage-Regelkrei­ ses mit unterlagertem Geschwindigkeits- und Stromregel­ kreis für zwei Achsen X und Y. Dabei ist die eigentliche Steuerung mit einem von strichpunktierten Linien umgrenz­ ten Feld NC bezeichnet. Sie enthält eine nicht gezeigte, lediglich durch einen Pfeil angedeutete Eingabeeinheit für Informationen in Form codierter, auf einem Datenträger gespeicherter Signale mit Decoder für dieselben, einen Interpolator 11, der Soll-Werte x_s und y_s liefert, und für jede der beiden Achsen X und Y einen Vor- und Rück­ wärtszähler 12 sowie einen Digital-Analog-Wandler 13.

Für jede der beiden Achsen schließen sich dann folgende Elemente an: ein Lage-Regelverstärker 14, ein Geschwin­ digkeits-Regler 15, ein Strom-Regler 16 und ein Lei­ stungsverstärker 17. Die Ausgangsspannung des letzteren wird jeweils einem Elektromotor (Motor) 18 zugeführt, der über ein Getriebe 19 eine Spindel mit Mutter zum Bewegen des zugehörigen Schlittens 2 oder 4 drehen kann.

Mit dem Bezugszeichen 8 ist ein einerseits mit dem Motor 18 und andererseits mit dem Strom-Regler 16 verbundener Strom- Sensor bezeichnet, der den jeweiligen Motor-Strom aufnimmt und dem Strom-Regler 16 ein entsprechendes Signal zulei­ tet. Ein Tachogenerator 9 erfaßt die Drehzahl der Aus­ gangswelle des Motors 18 und gibt entsprechende Signale an den Geschwindigkeits-Regler 15. Die Verschiebungen der Schlitten 2 und 4 werden jeweils durch ein inkremen­ tales oder absolutes Wegmeß-System 10 aufgenommen, das Signale an den zugeordneten Vor- und Rückwärtszähler 12 gibt.

Die Führungsgröße des Lage-Regelkreises wird im Hinblick auf das inkrementale Wegmeß-System 10 von der numerischen Steuerung NC in Form einer Impulskette erzeugt. Die Anzahl der Impulse ist ein Maß für den zu verfahrenden Weg x_s und y_s und die Frequenz ein Maß für die Soll- Geschwindigkeit des betreffenden Schlittens 2, 3. Im Vor- und Rückwärtszähler 12 wird die Regelabweichung, d.h. die jeweils auftretende Differenz zwischen den von der Steuerung NC ausgegebenen und den vom inkrementalen Wegmeß-System 10 erfaßten Impulsen gebildet.

Der Lageregler kann ein proportionales, ein proportional- integrales oder proportional-integral-differentiales Verhalten haben. Der hier angenommene Proportional- Regler verstärkt die Lage-Regelabweichung und bildet den Sollwert für den unterlagerten Geschwindigkeits-Regel­ kreis, dem seinerseits wieder der Stromregelkreis unter­ lagert ist. Durch die Geschwindigkeitsrückführung und den Stromregler wird die Dynamik des Antriebs erheblich gesteigert.

Anstelle eines analog arbeitenden Lagereglers kann auch ein digital arbeitender Lageregler 14 vorhanden sein. Ein solcher ist dann vor dem Digital-Analog-Wandler 13 angeordnet und in die NC-Steuerung mit einbezogen, wie es Fig. 3a in dem betreffenden Teil zeigt.

Anhand der Fig. 4 wird nachstehend eine vorteilhafte Ausführung des Verfahrens zur Kompensation der in Systemen der beschriebenen Art auftretenden Nichtlinearitäten beim Wechsel einer Vorschubrichtung erläutert.

An den Eingang E wird das von der NC-Steuerung gelieferte Spannungs-Signal (Signal, Eingangsspannung, Eingangs-Signal) für die Vorschubgeschwindigkeit in der einen von beiden Achsen als Eingangs-Signal angelegt. Am Ausgang A der Einrichtung erscheint die Summe aus dem Eingangs-Signal und einem Korrektur-Impuls. Der letztere wird in einer bestimmten Situation erzeugt. Zum Erkennen dieser Situation erfährt das Eingangs-Signal die nachste­ hend erläuterte Verarbeitung.

Das Eingangs-Signal kann mit einer Unruhe behaftet sein. Um Fehlfunktionen bei der Verarbeitung zu vermeiden, wird das Signal zunächst einem Filter 20 zugeführt, insbesondere einem Tiefpaß-Filter. Hier kann ein arith­ metischer Mittelwert gebildet werden. Das Signal gelangt zu vier Schaltstufen 21, 22, 23 und 24 mit Komparatoren, in denen die gefilterte Eingangsspannung mit vier justier­ baren Referenzspannungen verglichen wird. Die letzteren werden von Spannungsquellen 31, 32, 33 und 34 geliefert. Die in den Schaltstufen 21, 22, 23 und 24 mit den Komparatoren erzeugten Signale werden über entsprechende Leitungen einer Logik- Einheit 35 zugeführt, in der eine Verarbeitung in der nachstehend erläuterten Weise erfolgt.

Von den erzeugten Schaltsignalen liegen zwei nahe bei Null. Sie lösen die Bildung eines jeweils gewünschten Korrektur-Impulses aus, und zwar abhängig davon, ob das Eingangs-Signal "fallend" oder "steigend" ist. Eine weitere Auslösung eines Impulses kann solange nicht erfolgen, bis durch eine hohe Eingangsspannung eines der beiden anderen Schaltsignale der Schaltstufen 21, 22, 23 und 24 die Möglich­ keit zur Bildung oder Auslösung eines Korrektur-Impulses wieder freigegeben wird. In Verbindung mit den Fig. 5 bis 7 wird dies noch weiter erläutert werden.

Die Bildung des jeweiligen Korrektur-Impulses geschieht in einem mit der Logik-Einheit 35 verbundenen Generator (Impulsgenerator) 36. Je nach dem Verlauf des Eingangs-Signals (am Eingang E), d.h. je nachdem, ob das Eingangs-Signal "fallend" oder "steigend" ist, wird entweder ein negativer oder ein positiver Korrektur-Impuls erzeugt. Beim Impulsgenerator 36 ist ein Beispiel für einen erzeugten Impuls schematisch eingezeichnet. Der Korrektur-Impuls ist sowohl in der Breite (Zeitdauer) als auch in der Höhe (Amplitude) einstellbar. Dieser Korrektur-Impuls wird dann über einen von zwei Multiplikatoren 37 oder 37′, der von der Logik-Einheit 35 je nach den gegebenen Bedingungen bestimmt wird (0/+1 oder -1/0), und über einen einstellbaren Abschwächer 38, 38′ am Punkt SE zu dem unmittelbar herangeführten Eingangs-Signal addiert.

Eine Mehrfachauslösung eines Impulses wird verhindert durch die erwähnte, mittels der Komparatoren gebildete selbsttätige Sperre, die nur durch eine relativ hohe Eingangsspannung wieder aufgehoben werden kann, insbeson­ dere unter Benutzung des Filters 20.

Eine Mehrfachauslösung eines Impulses kann erfindungsgemäß auch durch eine Zeitfunktion, d.h. eine Begrenzung der Impulsausgabefrequenz, verhindert werden.

Mit den Buchstaben HE ist in Fig. 4 ein unmittelbar zur Logik-Einheit 35 führender Hilfseingang bezeichnet. Über diesen kann ein Signal zugeführt werden, mittels dessen unterschiedliche Betriebsweisen einstellbar sind. So kann durch ein solches Signal insbesondere die Bildung oder Auslösung eines Korrektur-Impulses grundsätzlich freigegeben oder gesperrt werden, je nachdem welche Bearbeitungsoperation mit der betreffenden Maschine durchgeführt werden soll.

Die in Fig. 4 in einem von strichpunktierten Linien umgrenzten Bereich R vorgesehenen Elemente und deren Funktionen werden im einzelnen noch erläutert.

Um das Verfahren noch weiter zu veranschaulichen, wird nachstehend auf die Fig. 5 bis 7 Bezug genommen. In Fig. 5 ist eine in einer durch rechtwinklige Koordinaten X und Y bestimmten Ebene verlaufende Kreisbahn darge­ stellt, welche die Relativbewegung zwischen einem Werkzeug oder einem Energiestrahl und einem Werkstück angibt. Dazu zeigt Fig. 6 den Verlauf der theoretischen Geschwindigkeit über dem Winkel oder über der Zeit in der X-Achse, der gleich dem Verlauf der Spannung des Geschwindigkeits-Sollwerts für den Antrieb in der X-Achse ist (vgl. auch Fig. 2 und 3) .

Die Geschwindigkeit und damit die Spannung hat bei 0° und bei 180° den Wert Null, während sie bei 90° und bei 270° ihren positiven bzw. negativen Maximalwert erreicht. Der Verlauf in der bei diesem Beispiel rechtwinklig zur X-Achse stehenden Y-Achse ist mit einer Verschiebung um 90° entsprechend.

Mit P1, P2, P3, P4 sind Schaltschwellen bei den Schalt­ stufen 21, 22, 23, 24 (Fig. 4) bezeichnet. In Fig. 7 sind u.a. die Zustände von in der Logik-Einheit 35 (Fig. 4) vorgesehenen Speichern und die Auslösungen von Korrektur­ impulsen veranschaulicht. Dabei sind mit den Linienzügen a, b, c, d die Zustände von Speichern innerhalb der Logik-Einheit 35 bezeichnet. Bei der Erläuterung sind der Einfach­ heit halber auch solche Speicher selbst mit diesen Buchstaben benannt. Ein negativer und ein positiver Impuls IN oder IP ist im Verlauf der gestrichelten Linie KI gezeigt. Die jeweilige Vorbereitung für einen negativen oder einen positiven Impuls ist mittels der Linien vn oder vp verdeutlicht.

Beginnend beim Winkel 0° nimmt die Geschwindigkeit in der X-Achse bis zum Scheitelwert bei 90° zu. Die Ausbil­ dung der Einrichtung ist so getroffen, daß die Schalt­ schwellen P1 und P4 hierbei ohne Auswirkungen überschrit­ ten werden, weil es sich um zunehmende Spannungswerte handelt. Erst bei abnehmender Geschwindigkeit oder Schwelle P4 zu einer Änderung im Speicher a. Die Linie vn deutet an, daß es sich um die Vorbereitung für die Abgabe eines negativen Korrekturimpulses IN handelt. Beim Überschreiten der Schwelle P1 werden dann die Zustände in den Speichern a sowie b und c geändert, und es wird der negative Korrekturimpuls IN ausgelöst. In dem gezeig­ ten Schema ist dies bei 180° dargestellt. Es kann aber auch zu einem anderen Zeitpunkt erfolgen, wenn dies je nach den Gegebenheiten zweckmäßig ist. Der Speicher a kehrt in seinen ursprünglichen Zustand zurück, wie die betreffende Linie erkennen läßt.

Im Bereich zwischen 180° und 360° ist der Ablauf der Vorgänge sinngemäß wie zwischen 0° und 180°, nur mit umgekehrtem Vorzeichen. Im Bereich zwischen 180° und 270° bleibt das Durchlaufen der Schwellen P2 und P3 ohne Wirkung. Zwischen 270° und 360° sind aber diese Schwellen P2, P3 wirksam. Dabei kommt es bei der Schwelle P3 zu einer Änderung im Speicher d, wie die zugehörige Linie zeigt. Die Linie vp deutet an, daß es sich um die Vorbereitung für die Abgabe eines positiven Korrekturimpulses IP handelt. Beim Überschreiten der Schwelle P2 ändern sich die Zustände in den Speichern d sowie b und c, und es wird der positive Korrekturimpuls IP ausgelöst. Damit ist wieder der Zustand zu Beginn des geschilderten Zyklus gegeben.

Die erläuterten Abhängigkeiten bei den Schwellen P4 und P3 als Vorbereitungen für einen negativen bzw. positiven Korrekturimpuls IN, IP verhindern eine unerwünschte Mehrfachauslösung eines Impulses, z.B. dann, wenn die Sollwertspannung von Störeinflüssen überlagert ist.

Die in Fig. 4 in dem Bereich R eingezeichneten Elemente bieten die Möglichkeit, die Höhe des Korrekturimpulses in Abhängigkeit von der Belastung des Antriebs des Schlittens bei konstan­ ter Geschwindigkeit zu ändern. Dazu wird vorteilhaft ein von der Stromaufnahme des Antriebsmotors 18 abhängiges Signal benutzt, insbesondere ein Signal, das proportional zur Stromaufnahme des Antriebsmotors 18 ist.

Die in Fig. 4 gezeigte Ausführung weist folgende Elemente auf: einen Eingang ST für das stromabhängige Signal, ein Tiefpaßfilter 40, ein Multiplikations-Element 44, einen einstellbaren Abschwächer 45 und einen Ausgang 50, der mit dem Impulsgenerator 36 der bereits erläuterten Basis-Einrichtung verbunden ist, weiterhin einen Leitungs­ weg 51, der mit der Basis-Einrichtung an einer hinter dem Filter 20 liegenden Stelle verbunden ist und der zu einem Richtungsdetektor 52 sowie zu einem Differenzierer 43 führt. Der letztere ist einerseits über einen einstell­ baren Abschwächer 46 an einer Stelle 48 mit der vom einstellbaren Abschwächer 45 zum Ausgang 50 führenden Leitung und andererseits über einen Abschwächer 47 mit einer hinter dem Filter 20 liegenden Stelle 49 der Basis-Einrichtung verbunden.

Damit ist es möglich gemacht, die Höhe des Korrekturimpulses IN, IP proportional zur Belastung des Antriebsmotors 18 zu ändern und dadurch eine noch weitergehende Verbesserung der Kompensation von Nicht­ linearitäten zu erreichen. Dabei wird in besonders vorteilhafter Weise berücksichtigt, daß die Stromaufnahme des Antriebsmotors 18 bei veränderlichen Geschwindigkeiten auch Einflüsse von Beschleunigung und Verzögerung ein­ schließt. Deren Einfluß auf das stromabhängige Signal wird kompensiert, indem mittels der Elemente 52, 43, 44 von der Änderung des Geschwindigkeits-Wertes, somit der Beschleunigung und Verzögerung, ein dazu proportionales Signal abgeleitet wird, das dem am Eingang ST zugeführten stromabhängigen Signal vorzeichenrichtig addiert wird.

Bei der in Fig. 4a gezeigten Ausführung sind diejenigen Elemente, die den betreffenden Elementen bei der Ausfüh­ rung nach Fig. 4 entsprechen, mit den gleichen Bezugszah­ len wie dort bezeichnet. Das dazu Gesagte gilt hier sinngemäß.

Die Bildung des jeweiligen Korrektur-Impulses geschieht bei der Ausführung nach Fig. 4a in einem von zwei an die Schaltstufen 21, 22, 23, 24 mit den Komparatoren angeschlossenen Impuls-Generatoren 41, 42. Je nach dem Verlauf des Eingangs-Signals, d.h. je nachdem, ob das "fallend" oder "steigend" ist, wird entweder ein negativer oder ein positiver Impuls erzeugt. Bei den Impulsgeneratoren 41, 42 ist jeweils ein Beispiel für den erzeugten Impuls schematisch mit eingezeichnet. Dieser Korrektur-Impuls wird dann in einem Summierer oder Addierer SE dem unmittelbar herange­ führten Eingangs-Signal hinzugefügt.

In der vorstehenden Beschreibung ist zum Teil der Einfach­ heit halber lediglich auf die Vorschubachse (X) Bezug genommen worden. Falls auch eine Kompensation in der zweiten Vorschubachse (Y) erwünscht ist, wie es für die Mehrzahl der praktischen Fälle zutrifft, so geschieht dies entspre­ chend.

Ungeachtet, ob nur für eine oder für beide Vorschubachsen Korrektur-Impulse erzeugt werden, wird eine Einbaueinheit vorgesehen, die zwischen NC-Steuerung und dem Lageregelkreis eingefügt wird (vgl. Fig. 3 jeweils bei der Zahl 7).

Claims (11)

1. Verfahren zum Bearbeiten gekrümmter, insbesondere kreisbogenförmiger Konturen an Werkstücken mit einem Werkzeug, wobei

• - die Arbeitsbewegung des Werkzeugs sich aus Vorschubbewegungen in zwei in einem Winkel zueinander stehenden Vorschubachsen zusammensetzt,
• - die Vorschubbewegungen in den Vorschubachsen durch Vorschubantriebe erzeugt werden,
• - jeder Vorschubantrieb in einem Lageregelkreis angeordnet ist, dem jeweils ein Geschwindigkeitsregelkreis unterlagert ist,
• - eine NC-Steuerung Lagesollwerte für die Vorschubachsen ausgibt, von denen rückgeführte Lage-Istwerte subtrahiert werden und dadurch Geschwindigkeits-Sollwerte gebildet werden, mit denen die Geschwindigkeitsregelkreise angesteuert werden, und
• - Maßnahmen zur zumindest teilweisen Vermeidung von Konturfehlern getroffen werden, die von dem Richtungswechsel der Vorschubbewegung in zumindest einer Vorschubachse abhängig sind,
  dadurch gekennzeichnet, daß für die Maßnahmen zur zumindest teilweisen Vermeidung von Konturfehlern
• - ein Korrektur-Impuls erzeugt wird, der in einer zeitlichen Zuordnung zu dem Richtungswechsel in der zumindest einen Vorschubachse steht,
• - dieser Korrektur-Impuls zu dem Geschwindigkeits-Sollwert, der dem Geschwindigkeitsregelkreis der zumindest einen Vorschubachse zugeführt wird, hinzuaddiert wird, und
• - der Richtungswechsel der zumindest einen Vorschubachse und damit die zeitliche Zuordnung der Hinzuaddierung des Korrektur- Impulses durch einen Vergleich des Geschwindigkeits-Sollwerts der zumindest einen Vorschubachse mit vorgebbaren Schaltschwellen bestimmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitpunkt für die Addierung des Korrektur-Impulses unter Berücksichtigung einer Änderung des Geschwindigkeits-Sollwerts bestimmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe (Amplitude) des Korrektur-Impulses proportional zur Belastung des Vorschubantriebs bei konstanter Geschwindigkeit bestimmt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Bestimmung der Höhe (Amplitude) des Korrektur-Impulses eine Änderung des Geschwindigkeits-Sollwerts (Beschleunigung) und Verzögerung mit berücksichtigt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Maß für die Belastung des Vorschubantriebs ein dessen Stromaufnahme entsprechendes Signal verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Korrektur-Impuls für die zumindest eine Vorschubachse mittels eines Impulsgenerators und einer Logik-Einheit für die Vorzeichenbildung erzeugt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Korrektur-Impuls für die zumindest eine Vorschubachse als ein positiver Spannungs-Impuls mittels eines ersten Impulsgenerators und als ein negativer Spannungs-Impuls mittels eines zweiten Impulsgenerators erzeugt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Spannungs-Signal für die Vorschubgeschwindigkeit in der zumindest einen Vorschubachse vor seiner Verarbeitung über ein Filter geführt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Maßnahmen gegen eine Mehrfach-Impulsauslösung getroffen werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der NC-Steuerung und dem Lageregelkreis eine Einbaueinheit angeordnet wird,

• - der die Lagesollwerte aus der NC-Steuerung eingegeben werden,
• - die daraus die Korrektur-Impulse bildet und
• - die diese Korrektur-Impulse zu den Lagesollwerten aus der NC-Steuerung auch hinzuaddiert (Fig. 4).

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektur-Impulse durch einen in der Einbaueinheit angeordneten programmierbaren Prozessor gebildet werden.