Im Patentanspruch des Hauptpatentes ist eine Schaltungsanordnung mit mindestens einem Vorschubmotor für Werkzeugmaschinen beschrieben, welcher Vorschubmotor durch Ausgangssignale einer numerischen Steuereinrichtung gesteuert ist, um mindestens ein Werkzeug und/oder ein Werkstück in eine bestimmte Richtung zu bewegen, wobei die Schaltungsanordnung zwischen der numerischen Steuereinrichtung und dem Vorschubmotor angeordnet ist und folgende Bauteile enthält:
a) einen Speicher, dessen erste Eingänge an den Ausgängen der numerischen Steuereinrichtung angeschlossen sind, zum Empfang der die schrittweise Bewegung des Vorschubmotors bestimmenden Information. und dessen zweite Eingänge an einem Rückmeldeorgan angeschlossen sind, zum Empfang der Signale der vom Vorschubmotor durchgeführten Schritte, wobei die letztgenannten Signale von den Schrittimpulsen subtrahiert werden, und b) einen Logik-Stromkreis, welcher in Abhängigkeit des Inhaltes des Speichers den Vorschubmotor in die eine oder andere Richtung steuert.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine vorteilhafte Weiterbildung dieser Schaltungsanordnung und ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzeigevorrichtung mit ihren Eingängen an Ausgangsleitungen des Rückmeldeorgans oder an den zweiten Eingängen des Speichers angeschlossen ist.
welche Anzeigevorrichtung die Ist-Position des Vorschubmotors und somit des Werkzeugs und/oder des Werkstücks im gesamten Verstellbereich anzeigt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Schaltungsanordnung mit einem Vorschubmotor.
Fig. 2 mehrere Schaltkreise mit je einem Vorschubmotor, wobei ein Schaltkreis als Hauptantrieb und die anderen Schaltkreise als Nebenantriebe von der Steuereinrichtung gesteuert werden, und
Fig. 3 mehrere Schaltkreise mit je einem Vorschubmotor, wobei ein Schaltkreis als Führungsantrieb von der Steuereinrichtung und die anderen Schaltkreise als zusätzliche Antriebe in Abhängigkeit der Ausgangssignale des Rückmeldeorgans des Führungsantriebs gesteuert werden.
Fig. 1 stellt ein Blockschaltbild dar, in welchem das numerische Steuersystem als Block 1 dargestellt ist. Ein solches Steuersystem ist bekannt und besteht im wesentlichen aus einem Lochstreifenleser, einem Rechner, verschiedenen Speichern und einem Zeittaktgenerator. Ein solches numerisches Steuersystem ist zum Beispiel in den schweizerischen Patenten Nr. 476 544 und 513 694 beschrieben. Das Steuersystem der genannten Patente wird für elektroerosive Bearbeitungsmaschinen verwendet. Unter dem Ausdruck elektroerosiv wird die Bearbeitung mit Funken und die elektrochemische Bearbeitung von Werkstücken verstanden.
Grundsätzlich ist das Stuersystem auch für die konventionelle bzw. spanabhebende Bearbeitung von Werkstücken anwendbar. Das Steuersystem 1 arbeitet in der Weise, dass auf einem Informationsträger. welcher zum Beispiel als Lochstreifen ausgebildet sein kann, die Daten vorhanden sind, welche für die Bahnsteuerung des Werkzeugs und/oder Werkstücks notwendig sind. Diese Daten werden im Steuersystem 1 so verarbeitet, dass an den beiden Ausgängen Schrittimpulse erscheinen für einen Vorschubmotor 20. Das numerische Steuersystem ist so konstruiert, dass es für jeden Vorschubmotor zwei Ausgänge hat. In der Fig. 1 ist der Verbindungszug zwischen dem Steuersystem 1 und einem einzigen Vorschubmotor 20 gezeigt. Dieser Verbindungsweg gilt gemäss Fig. 2 und 3 in gleicher Weise für sämtliche an der Werkzeugmaschine angebrachten Vorschubmotoren.
Die Schrittimpulse an den Ausgängen des Steuersystems 1 können auf folgende Weise kodiert sein:
A) die Schrittimpulse auf der Leitung 111 geben die Information für die eine Drehrichtung und die Schrittimpulse auf der Leitung 112 die Information für die andere Drehrichtung des Vorschubmotors 20;
B) alle Schrittimpulse erscheinen auf zum Beispiel Leitung 111, wobei auf der zum Beispiel Leitung 112 der Kode für die Drehrichtung des Vorschubmotors 20 erscheint.
In der folgenden Beschreibung wird der Fall B vorausgesetzt, obwohl auch der Fall A ohne weiteres anwendbar ist.
Die Schrittimpulse auf der Leitung 111 und die Drehrichtungsangabe auf der Leitung 112, welche zusammen die Information für die schrittweise Bewegung des Vorschubmotors 20 darstellen, können gemäss Fig. 1 direkt in den Impulsdetektor 4 und in den Richtungsdetektor 5 oder über die Pufferspeicher 2, 3 geführt werden. Die Pufferspeicher 2, 3 sind für den Fall vorgesehen, wenn die Information aus dem digitalen, numerischen Steuersystem 1 nicht kontinuierlich, sondern stossartig kommt, so dass der Vorschubmotor momentan nicht mehr folgen kann. Dieser Fall kann zum Beispiel auftreten, wenn wehrere Schaltungsanordnungen und Vorschubmotoren einer Werkzeugmaschine gemäss Fig. 2 oder wenn mehrere Werkzeugmaschinen von einem einzigen Rechner im Simultan Multiplex-Betrieb gesteuert werden.
In diesem als Time Shared Operation bekannten Parallelbetrieb werden die Informationen aus den beiden Pufferspeichern nur dann in den Impulsdetektor 4 und Richtungsdetektor 5 ausgelesen, wenn die Fehlerauswertlogik 10 über die Ausleselogik 19 ein entsprechendes Signal gibt. In Fig. 1 ist die direkte Verbindung zwischen den Ausgängen des Steuersystems 1 und dem Impulsdetektor 4 sowie dem Richtungsdetektor 5 gestrichelt gezeichnet. Die Schrittimpulse werden vom Impulsdetektor 4 auf den Eingang 61 und die Drehrichtungsangabe im Richtungsdetektor 5 auf den Eingang 62 des Speichers 6 gegeben.
Die aus den Schrittimpulsen und der Drehrichtungsangabe bestehende Information kann jedoch nur dann auf die Eingänge 61, 62 gelangen, wenn durch eine weitere Einrichtung gewährleistet ist, dass die später noch zu beschreibenden Eingänge 63, 64 des gleichen Speichers 6 keine Information empfangen. Diese Einrichtung besteht aus dem Impulsgenera- tor 17, welcher eine sehr hohe Abtast-Impulsfrequenz erzeugt.
Diese Frequenz s nchronisiert über die Abtastlogik 18 die gesamte Steuerung in der Weise, dass Impulsdetektor 4 und Richtungsdetektor 5 nur dann die Information. welche die schrittweise Bewegung des Vorschubmotors 20 beinhaltet, auf die Eingänge 61, 62 des Speichers 6 gibt. wenn die später noch näher beschriebenen Diskriminatoren 7. 8 gesperrte Ausgänge 71, 81 aufweisen. In Fig. 1 ist dies durch die Leitungen 181. 812 gezeigt. In gleicher Weise können die Diskriminatoren 7, 8 Signale auf die Eingänge 63. 64 des Speichers 6 geben, wenn die Ausgänge der Detektoren 4, 5 gesperrt sind.
Es sei nun angenommen, dass der Impulsdetektor 4 auf dem Eingang 61 des Speichers 6 einen Schrittimpuls und der Richtungsdetektor 5 auf den Eingang 62 des gleichen Speichers eine positive Drehrichtungsangabe geben. Der Inhalt des Speichers 6 wird auf ( + 1) gesetzt. Der Inhalt gelangt über Leitung 65 auf die Auswertelogik 10 und auf den Bremsimpulsmodulator 9. Die Auswertelogik 10 steuert eine der beiden ODER-Torschaltungen 11. 12 an, welche für den positiven Inhalt (+ 1 ) dimensioniert wurden. Es sei angenommen, dass die Auswertelogik 10 über die Leitung 101 die ODER-Torschaltung 11 ansteuert, welche über die Leitungen 114, 115 die elektronischen Schalter 14, 15 schliesst. Diese beiden elektronischen Schalter bewirken, dass der Vorschubmotor 20 in eine Richtung sich dreht.
Aus Vereinfachungsgründen soll diese Drehrichtung mit positiver Richtung bezeichnet werden. Der Vorschubmotor, welcher als normaler Servomotor und nicht als Schrittmotor ausgebildet ist, läuft nun so lange in der positiven Richtung, wie die Spannung über den geschlosse (- l)-lmpulspunkt. Der(- 1)-Impuls setzt den (+ 1)-Impuls des Speichers 6 auf 0 zurück. Sobald der Inhalt des Speichers 6 auf () zurückgesetzt wurde, werden über Leitung 65 der Bremsim pulsmodulator 9 und die Auswertelogik I 10 angesteuert. Die Funktion des Bremsimpulsmodulators 9 wird spiiter niiher beschrieben.
Durch die Ansteuerung der Auswertelogik lt) wird die ODER-Torschaltung 11 iiber die Leitung 101 angereizt, so dass die Schalter 14, 15 über Leitungen 114, 115 geöffnet werden. Der Vorschubmotor 2() erhiilt hierdurch keinen Strom mehr und bleibt stehen, Allerdings wird infolge der Massentrsigheit des Vorschubmotors 20 und des Maschinenschlittens 22 diese Anordnung sich in der alten Richtung noch weiter bewegen.
Das wird jedoch später im Zusammenhang mit dem Bremsimpulsmodulator 9 näher beschrieben. Im Augenblick sei festgehalten, dass die elektronischen Schalter 14, 15 geöffnet sind und der Vorschubmotor 2() keinen Strom erhält. Wenn in dem numerischen Steuersystem weitere Befehle für die Bewegung des Vorschubmotors 20 in der gleichen Richtung vorgesehen sind, laufen die einzelnen Schritte der Funktion wie eben beschrieben ab, wobei derVorschubmotor 7O nur um einen Schritt, zum Beispiel 1 xm. weiter bewegt wird. Wenn der Vorschubmotor 2() in die andere Richtung bewegt werden soll erfolgen im Prinzip die gleichen Funktionsschritte, allerdings mit anderen Vorzeichen.
Dies wird im folgenden kurz erläutert: Das numerische Steuersystem 1 gibt über die Leitungen 111, 112 direkt auf die Detektoren 4, 5 die Information ab. welche aus der Anzahl der Schrittimpulse und aus der Drehrichtungsangahe besteht. Die Informationen werden über die Eingänge 61, 62 in den Speicher 6 eingelesen, sofern dieser Einlesevorgang freigegeben worden ist vom Impulsgenerator 17 und der Auswertelogik 18. welche über die Leitungen 181, 182 mit den Detektoren 4, 5 in Verbindung stehen. Der Speicher 6 kann, wie bereits beim vorherigen Beispiel beschrieben, einen oder mehrere Schrittimpulse empfangen. Dies richtet sich nach der Anzahl seiner Speicherplätze.
Zur Vereinfachung der Darstellung wird angenommen, dass der Speicher 6 über seine Eingänge 61, 62 einen Schrittimpuls mit einer negativen Drehrichtungsangabe empfangen soll und dass er mit einem (- )Inhalt geladen ist.
Über die Ausgangsleitung 65 wird nur die Auswertelogik 10 angereizt. Der Bremsimpulsmodulator 9 wird nur angereizt bei einem (0)Inhalt des Speichers 6. Die angereizte Auswertelogik 10 steuert über Leitung 102 die ODER-Torschaltung 12 an, welche über die Leitungen 113, 116 die elektronischen Schalter 13, 16 schliesst. Die elektronischen Schalter 14, 15 sind, wie bereits erwähnt, geöffnet. Der Vorschubmotor 20 dreht sich nun in die negative Richtung und bewegt über die Spindel 221 und die Zahnstange 222 den Maschinenschlitten 22 in die negative Vorschubrichtung. Der Drehgeber 21 dreht sich nun in die negative Richtung, so dass die Impulse auf den Leitungen 211,212 eine andere Phasenverschiebung bekommen als beim vorhergehenden Beispiel beschrieben.
In den beiden Diskriminatoren 7. 8 befinden sich nun Impulssignale mit einem positiven Potential. Der (+ 1)-Impuls gelangt über die Eingänge 63, 64 in den Speicher 6 und setzt seinen (-1)-Inhalt auf 0 zurück. Über die Ausgangsleitung 65 werden nun Bremsimpulsmodulator 9 und Auswertelogik 10 beeinflusst. Die Auswertelogik 10 öffnet über Leitung 102, ODER-Torschaltung 12 und Leitungen 113,116 die elektronischen Schalter 13, 16. so dass der Vorschubmotor 20 stromlos wird.
Die Wirkungsweise des Bremsimpulsmodulators 9 wird später näher beschrieben im Zusammenhang mit dem Massenträgmoment des Vorschubmotors 2() und des Maschinenschlittens 22, wodurch trotz Stromloswerdens des Vorschubmotors 20 der Maschinenschlitten 22 sich in die alte Richtung noch weiter bewegt.
Die Anzeigevorrichtung 23 ist mit ihren Eingängen 231, 232 an den Leitungen 211, 212 zwischen dem Rückmeldeorgan 21, nen Schaltern 14, 15 anliegt. Die beiden anderen elektronischen Schalter 13, 16 sind geöffnet. Der Vorschubmotor 20 würde sich in die andere, negative Drehrichtung drehen nach dem Öffnen der Schalter 14, 15 und dem Schliessen der Schalter 13, 16. Nun zurück zu dem Zustand, dass ein positiver Inhalt (+1) des Speichers 6 über die Auswertelogik I 10 und die ODER-Torschaltung 11 die elektronischen Schalter 14, 15 geschlossen hat und den Vorschubmotor 20 in die positive Richtung dreht. Der Motor 20 ist mit seiner Welle 221 mechanisch an der Gewindespindel 222 des Maschinenschlittens 22 und an den Drehgeber 21 befestigt.
Der Maschinenschlitten 22, an welchem entweder die Haltevorrichtung für das Werkzeug oder der Tisch für das Werkstück befestigt sein können, bewegt sich durch die Drehbewegung des Vorschubmotors 20 in die Richtung einer Koordinate. Wie bereits eingangs erwähnt, muss für jede Koordinate ein eigener Vorschubmotor vorgesehen sein. Die Haltevorrichtung für das Werkzeug und der Tisch für das Werkstück sind in Fig. 1 nicht dargestellt worden. Der in positiver Richtung sich drehende Vorschubmotoi..J drei. den Drehgeber 21. welcher über die beiden Leitungen 211,212 mit dem Schrittdiskriminator 7, dem Drehrichtungsdiskriminator 8 und über die Eingänge 931,232 mit der Anzeigevorrichtung 23 verbunden ist.
Der Drehgeber 21 kann z.B. so konstruiert sein, dass er auf einer Scheibe optisch undurchsichtige Striche mit durchsichtigen Lücken enthält. Jeder Strich entspricht einer Wegauflösung von z.B.
1,um. Diese Striche werden mit in bestimmter Anordnung vorgesehenen Abtastvorrichtungen zur Bildung elektrischer Signale benutzt. Diese elektrischen Signale gelangen auf die Leitungen 211,212 zu den beiden Diskriminatoren 7,8 und zu der Anzeigevorrichtung 23. Da die Anzeigevorrichtung 23 später näher erläutert wird. werden in der folgenden Beschreibung nur die beiden Diskriminatoren 7, 8 berücksichtigt. Bei Drehung des Drehgebers 21 dreht sich die Drehscheibe an den in bestimmter Anordnung vorgesehenen Abtastvorrichtungen vorbei, so dass die eine Abtastvorrichtung z.B. um eine Viertelsperiode früher einen vorbeiwandernden Strich abtastet als die andere Abtastvorrichtung.
Es sei nun angenommen, dass auf der Leitung 211 die elektrischen Signale um z.B. eine Viertelsperiode früher erscheinen als die Signale auf der Leitung 212. Dieses Kriterium repräsentiert die Drehung des Drehgebers 21 und des Vorschubmotors 20 in der positiven Richtung. Bei translatorischer Verschiebung des Maschinenschlittens 22 und somit des Drehgebers 21 um 1,um erhält der Schrittdiskriminator 7 über die Leitung 211 einen Impuls, wobei im Drehrichtungsdiskriminator 8 infolge der Phasenverschiebung beider Impulssignale auf den Leitungen 211,212 die Drehrichtung festgestellt wird. Selbstverständlich besteht die Möglichkeit, dass im Schrittdiskriminator 7 die Signale des Drehgebers 21 nach der Regel vervielfacht werden können: Anzahl der Leitungen mal zwei.
Hierdurch ergibt sich eine nock kleinere Wegauflösung als 1,um. Bei der eben diskutierten Drehrichtung des Drehgebers 21 in der positiven Richtung ergibt sich auf den beiden Leitungen 211, 212 eine Phasenverschiebung der Impulse, so dass im Drehrichtungsdiskriminator 8 ein negatives Signal gespeichert ist. Im Schrittdiskriminator 7 ist ein Impulssignal gespeichert. Die beiden Ausgänge 71, 81 der Diskriminatoren 7, 8 werden auf die Eingänge 63, 64 des Speichers 6 freigegeben, wenn Impulsgenerator 17 und Abtastlogik 18 über Leitungen 181 ein Freigabesignal auf die beiden Diskriminatoren gegeben haben. Dieses Freigabesignal wird nur dann abgegeben, wenn der Speicher 6 über die beiden Eingänge 61, 62 mit einem Schrittimpuls aus den beiden Diskri minatoren 4, 5 geladen ist.
Hiernach werden die Diskriminatoren 4, 5 über die Leitungen 181, 182 gesperrt, so dass das Signal und die Drehrichtungsangabe aus den beiden Diskriminatoren 7, 8 über die Eingänge 63, 64 in den Speicher 6 gegeben werden können. Dieses Signal ist bei dem beschriebenen Beispiel ein nsiher heschrieben. In einem solchen Fall kommen die Informationen von dem numerischen Steuersystem 1 nicht mehr kontinuierlich auf die Detektoren 4. 5, sondern stossartig, so dass die Vorschubantriebe nicht mehr ohne weiteres den Schrittimpulsen folgen können. An dieser Stelle sei erwähnt, dass der Speicher 6 eine hinreichend grosse Anzahl von Speicherplätzen hat, um ein gewisses stossartiges Angebot der Schrittimpulse mit Drehrichtungsangabe speichern zu können.
Ein eventueller Überlauf des Speichers 6 wird durch eine bekannte und nicht dargestellte Vorrichtung angezeigt. Um jedoch den Speicher 6 nicht allzu gross werden zu lassen. hat man ihn für normal stossartige Informationsbelastungen ausgelegt. Bei grösseren stossartigen Belastungen wie z.B. in dem obenerwähnten Simultan-Multiplex-Betrieb von mehreren Werkzeugmaschinen sind vorteilhafterweise die beiden Über- laufspeicher 2, 3 in den Leitungen 111,112,111 a, 1 2a angeordnet.
Die in den Pufferspeichern 2, 3 temporär gespeicherte Information wird nur dann auf die Detektoren 4, 5 transportiert, wenn die Ausleselogik 19 über die Leitungen 191, 192 das Auslesesignal giht. Die Ausleselogik wird von der Auswertelogik 10 über die Leitung 190 gesteuert. Die Steuerung kann auch so erfolgen, dass die Ausleselogik 19 nur dann angereizt wird, wenn der Speicher 6 einen (0)Inhalt aufweist.
In diesem Falle würde die Ausleselogik 19 zweckmässigerweise vom Bremsimpulsmodulator 9 angesteuert werden, welcher Bremsimpulsmodulator bekanntlich nur bei (0)-Inhalt des Speichers 6 anspricht.
Der Drehgeber 21 wurde in den bisherigen Beispielen in der Weise beschrieben, dass er die Teilung von 1,um aufweist, welche bei Drehung optisch abgetastet wird und elektrische Signale erzeugt. Es ist auch ohne weiteres möglich, an den Maschinenschlitten 22 einen linearen Massstab 223 anzuordnen, welcher bei Verschiebung des Maschinenschlittens 22 die die Wegauflösung darstellenden Striche optisch abtastet und als elektrisches Signal über die Leitungen 211, 212 auf die beiden Diskriminatoren 7, 8 und auf die Anzeigevorrichtung 23 gibt.
In einem solchen Falle braucht man den Drehgeber 21 nicht.
Der Vorteil der optischen Abtastung am linearen Massstab 223 liegt darin, dass der Fehler durch die Spindel 221 und Übertragung 222 eliminiert worden ist. Der lineare Massstab 223 gibt die echte, wirklich lineare Verschiebung des Maschinenschlittens 22 und somit des Werkzeuges oder des Werkstückes an.
Bei der Beschreibung der beiden Beispiele (positiver oder negativer Inhalt des Speichers 6, positive oder negative Drehrichtung des Vorschubmotors 20, Rückmeldung durch Signale und Rückstellung des Inhaltes des Speichers 6 auf 0) wurde festgestellt, dass bei Rückstellung des Speicherinhaltes auf 0 das geschlossene Paar der elektronischen Schalter 14, 15 oder 13, 16 geöffnet wurde, so dass der Vorschubmotor ohne Strom ist. Wegen der Massenträgheit dieses Vorschubmotors und seiner Übertragung 221, 222 und des Maschinenschlittens 22 bewegt sich der Vorschubmotor im stromlosen Zustand in der alten Drehrichtung weiter.
Bei einer sehr feinen Einteilung wie sie zum Beispiel mit 1,um Wegauflösung angenommen worden ist, macht sich diese Bewegung in der Weise bemerkbar, dass der Drehgeber 21 oder der Linearmassstab 223 einen oder mehrere Impulse über die Leitungen 211,212 auf die beiden Diskriminatoren 7, 8 gibt. Von hier gelangen Impulse über die Eingänge 63, 64 in den Speicher 6 und werden dort vom vorhandenen Inhalt subtrahiert, so dass auf der Leitung 65 Spannungssignale entstehen, welche über die Auswertelogik 10 und die ODER-Schaltung 11 bzw. 12 das Paar der elektronischen Schalter schliesst, welches den Vorschubmotor in die entgegengesetzte Drehrichtung treibt bis der Inhalt des Speichers 6 wieder auf 0 zurückgestellt ist.
Auch in diesem Falle läuft bei Rückstellung des Speicherinhaltes auf 0 und bei Öffnen der elektronischen Schalter der Vorschubmotor 20 noch 223 und den Disleriminatoren 7, 8 angeschlossen, so dass die Anzeigevorrichtung die Ist-Signale erhält und anzeigt. Durch diese optische Anzeige kann die Bedienungsperson die Ist Position des Werkstücks und/oder des Werkzeugs erkennen.
Die optische Anzeige des Ist-Wertes kann auch so eingestellt sein, dass sie sich auf einen gewünschten Ausgangspunkt innerhalh des gesamten Verstellhereichs des Werkzeugs und/oder des Werkstücks hezieht. Wenn das Werkzeug und/oder das Werkstück eine Rückwärtsbewegung machen muss, dann kann diese Rückwärtsbewegung auf der Anzeigevorrichtung 23 optisch verfolgt werden. An dieser Stelle sei darauf hingeweisen, dass besonders bei der elektroerosiven Bearbeitung das Werkstück eine Rückwärtsbewegung ausführen muss, welche die gleiche Bahn hat wie die normale Vorwärtsbewegung während des Arheitsprozesses. Eine solche Rückwärtsbewegung ist in den beiden genannten schweizerischen Patenten 476 544 und 513 694 beschrieben. Es sei nur darauf hingewiesen. dass diese Rückwärtsbewegung in dem Steuersystem 1 bewerkstelligt wird.
Der Vorschubmotor 20 erhält seine entsprechenden Signale zur schrittweisen Rückwärtsbewegung, wie es bis jetzt für die normale Vorwärtsbewegung beschrieben worden ist. Eine solche Rückwärtsbewegung kann prinzipiell auch für die konventionelle bzw. spanabhebende Bearbeitung von Werkstücken angewendet werden. Die Anzeigevorrichtung 23 muss nicht an den Leitungen 211, 212 angeschlossen sein. Sie kann auch ohne weiteres mit ihren Eingängen 234,235 direkt an den Ausgängen 71,81 der beider Diskriminatoren 7, 8 bzw. an den zweiten Eingängen 63, 64 dei Fehlerspeichers 6 angeschlossen sein.
Welche Eingänge 231, 232 oder 234,235 der Anzeigevorrichtung 23 Verwendung finden, hängt davon ab, ob die Anzeigevorrichtung 23 nur aus einem Zähler und Anzeigetableau besteht oder ob diese Vorrichtung noch zusätzliche Schaltkreise wie zum Beispiel Diskriminatoren, welche ähnlich wie die eben genannten Diskriminatoren 7, 8 funktionieren, hat. Die Ausgänge der Anzeigevorrichtung 236,237,238,239 sind über eine angedeutete Leitung mit dem Steuersystem 1 verbunden. Der Sinn dieser Verbindung mit dem Steuersystem ist der, dass die Ist-Werte als Rückkopplung in das Steuersystem gegeben werden. Die Anzeigevorrichtung 23 besitzt noch eine besondere Eigenschaft, welche im folgenden noch näher beschrieben wird: Die Anzeigevorrichtung 23 hat auch eine Einrichtung zum Vorwählen einer Position des Werkzeuges und/oder des Werkstücks.
Wenn der Zähler in der Anzeigevorrichtung diese Ist-Position zählt, erfolgt eine Beeinflussung des Steuersystems 1 über die Ausgänge 236, 237, 238, 239. Wenn z.B. bei einer elektroerosiven Bearbeitung die Elektrode bis zu der vorgewählten Ist-Position im Werkstück vorgedrungen ist, dann erfolgt die sogenannte Tiefen-Endabschaltung .
Schliesslich kann die Anzeigeeinrichtung 23 auch noch mit einer Differenziereinrichtung ausgeführt sein, die die zeitliche Veränderung der Ist-Positionswerte in ein zusätzliches Anzeige- oder Steuerungssignal für die mittlere Verstellgeschwindigkeit des Werkstückes und/oder Werkzeugs umwandelt.
Nun zurück zu den beiden Pufferspeichern 2, 3, welche in den Leitungen 111, 112 des Steuersystems angeordnet sind.
Wie bereits eingangs gesagt, sind diese beiden Pufferspeicher 2, 3 in einem solchen Falle vorteilhaft, wenn mehrere numerisch gesteuerte Werkzeugmaschinen, d.h. eine grössere Anzahl von Vorschubmotoren und Maschinenschlitten, von einem einzigen Rechner im Simultan-Multiplex-Betrieb gesteuert werden. Der gleiche Fall tritt ein, wenn mehrere Vorschubmotoren einer einzigen Werkzeugmaschine, wie es z.B. im schweizerischen Patent 513 694 beschrieben ist, gesteuert werden. Die beiden Pufferspeicher 2, 3 besitzen mehrere Ausgänge, welche in der Fig. 1 mit den Leitungen 11 la, 11 2a und n bezeichnet sind.
Diese Leitungen werden in Verbindung mit der Fig. 2 später weiter in der alten Richtung. Es leuchtet ein, dass sich auf diese Art und Weise ein Pendelzustand des Vorschubmotors 2() zwischen Inhalt (+1) und (-1) des Speichers 6 einstellt. Zur Vermeidung dieses Pendelzustandes ist der Bremsimpulsmodulator 9 vorgesehen. Dieser Bremsimpulsmodulator wird über Leitung 65 vom Speicher 6 angereizt, wenn der Inhalt des Speichers 6 auf 0 zurückgestellt worden ist. In diesem Falle gibt der Bremsimpulsmodulator 9 entweder über Leitung 91 und ODER-Torschaltung 12, bzw. über Leitung 92 und ODER Torschaltung 11, einen Brems-Steuerimpuls zu dem Paar der elektronischen Schalter, welches gegen die augenblickliche
Drehrichtung des Vorschubmotors 3() wirkt.
Da die Auswerte logik 10 ebenfalls durch den (0)Inhalt des Speichers 6 über die
Leitung 65 angereizt wurde, wird über die eine oder andere
ODER-Torschaltung 11, 12 das Paar der elektronischen
Schalter geöffnet, welches gerade für die durchgeführte Vor schubbewegung geschlossen war. Auf diese Art und Weise erhält der Vorschubmotor 20 einen sogenannten Bremsimpuls in die entgegengesetzte Drehrichtung. Der Bremsimpuls, welcher vom Bremsimpulsmodulator 9 ausgelöst wird, bleibt so lange bestehen, wie der Inhalt des Speichers 6 nicht auf 0 zurückgestellt worden ist.
In der Fig. 2 sind mehrere Schaltungsanordnungen 2 bis 19,
23 bzw. 4 bis 18, 23 gezeichnet, wobei jede Schaltungsanordnung einen Vorschubmotor 20 in die gewünschte Richtung schrittweise steuert. Es sei nun angenommen, dass die einzelnen Schaltungsvorrichtungen einschliesslich Vorschubmotoren für die verschiedenen Bewegungsrichtungen bei einer einzigen Werkzeugmaschine vorgesehen sind und von einem einzigen numerischen Steuersystem 1 gesteuert werden. Die erste Schaltungsanordnung 2 bis 19, 23 ist, wie bereits in Verbindung mit der Fig. 1 beschrieben, über die Leitungen 111, 112 mit dem numerischen Steuersystem 1 verbunden. Die Bewegung des Vorschubmotors 20 in die gewünschte Richtung wird in diesem Zusammenhang nicht mehr beschrieben.
Der Vorschubmotor
20 bewegt über die Welle 221 den Drehgeber 21, welcher über die Leitungen 211,212 mit den beiden Diskriminatoren 7, 8 und über Leitungen mit den Eingängen 231,232 der Anzeigevorrichtung 23 verbunden ist. Die Ausgänge 237,238 dieser Anzeigevorrichtung sind über weitere Leitungen mit dem Steuersystem 1 verbunden. Während die Detektoren 4, 5 durch die Leitungen 11 1a, 1 12a mit den Pufferspeichern 2. 3 der ersten Schaltungsanordnung verbunden sind, sind die
Detektoren 4, 5 der nachfolgenden, als Nebenantriebe bezeichneten Schaltungsanordnungen 4, 18, 23 über Leitungen 111b, 112b, 111c, 112c, 111d, 112d usw. an den Puffer speichern 2, 3 angeschlossen.
In der Fig. ist diese Anschluss möglichkeit mit n bezeichnet. In der Fig. 2 sind die Vor schubmotoren 20 dieser als Nebenantriebe bezeichneten
Schaltungsanordnungen entweder mit dem Maschinenschlitten
22, dem linearen Massstab 223 oder mit dem Drehgeber 21 verbunden. Es sei angenommen, dass die vier Vorschub motoren 20 für die Bewegung in drei Koordinatenrichtungen und in eine Drehrichtung (zum Beispiel in Polarkoordinaten) vorgesehen sind. Die Ist-Werte der einzelnen Rückmelde organe 21, 223 werden, wie in der Fig. 2 gezeigt, auf die
Diskriminatoren 7, 8 und auf die Anzeigevorrichtung 23 gegeben. Eine solche Werkzeugmaschine mit vier Vorschub motoren ist zum Beispiel in dem erwähnten schweizerischen
Patent 513 694 näher beschrieben.
Mit einer solchen
Kombination von Vorschubantrieben können die verschieden sten Bewegungen miteinander kombiniert werden, so dass die kompliziertesten Konturen an den Werkstücken hergestellt werden können. Zum Beispiel können für die elektroerosive
Bearbeitung mit Elektroden Werkzeugkonturen der mannigfaltigsten Art hergestellt werden, wie sie zum Beispiel in den schweizerischen Patenten 342 674,378 437 und in den folgenden Literaturstellen beschrieben sind: 1. Neuer funkenerosiver Universalkopf fiir 120 Bearbeitungsoperationen von V. E.
Dumpe, Original russisch Stanki i Instrument 39(1968), Nr.9, Seiten 13-15, englisch in Machines + Tooling , 1968, Nr.9,
2. Die Elektro-lmpuls-Bearheitung von Metallen von Levinsson, EM und Lev. M. S., Seite 55 und folgende, Moskau und Leningrad 1961. Verlag Maschgiz,
3. Elektrofunken-Einrichtungen von Levinsson E. M. und Wladimirov, Seiten 34-38, Moskau und Leningrad, 1951.
Verlag Maschgiz.
Selbstverständlich können mit der in der Fig. 2 gezeigten Kombination von vier Vorschubmotoren 2() elektroerosives Schneiden mit einem Draht, Band oder mit einem Blatt bzw.
mit einer rotierenden Scheibe durchgeführt werden.
Abschliessend sei festgestellt. dass sämtliche Informationen über die Bewegung der vier Vorschubmotoren 2(1 auf einem Informationsträger im Steuersystem 1 gespeichert sind. Über die Pufferspeicher 2, 3 der ersten Schaltungsanordnung werden die anderen Schaltungsanordnungen von dem einzigen Steuersystem 1 gesteuert.
In der Fig. 3 ist eine ähnliche Kombination mehrerer Schaltungsanordnungen dargestellt. wie in der Fig. 2. Gemäss Fig. 3 steuert das Steuersystem 1 über die Leitungen 111, 112 die erste Schaltungsanordnung 4 bis 18, 23 an, welche Schaltungsanordnung auch als Führungsantrieh bezeichnet wird. Die anderen zusätzlichen Schaltungsanordnungen werden von den Ist-Position-Signalen des Rückmeldeorgans 21 des Führungsantriebs in der Weise gesteuert, dass Rechner 24, 25 in Abhängigkeit der Ausgangssignale des Rückmeldeorgans 21 des Führungsantriebs die Stellsignale für die weiteren Vorschubmotoren berechnen. Zu diesem Zweck sind beim Rückstellorgan 21 Leitungen 21 Ih,212h,211c,212c,21 Id,212d usw. vorgesehen.
Das Rückmeldeorgan 21, welches zum Beispiel als Drehgeber ausgebildet sein kann, gibt seine Ausgangssignale über die Ist-Position des Werkzeugs und/oder des Werkstücks über die Leitungen 211,212 an die beiden Diskriminatoren 7. 8 bzw. über andere Leitungen an die Eingänge 231, 232 der Anzeigevorrichtung 23 der ersten Schaltungsanordnung. Die Ausgänge 237, 238 der Anzeigevorrichtung 23 sind rückgeführt auf das numerische Steuersystem 1. In der Fig. 3 sind die Leitungen 21 1b, 212b, 21 le, 212c, 21 1d, 212d in Wirklichkeit getrennt vom Rückmeldeorgan 21 des Führungsantriebs auf die einzelnen Rechner 24, 25. Zum Beispiel ist der Rechner 24 des zusätzlichen Antriebs ein Gewinderechner.
In Abhängigkeit der Ausgangssignale des Drehgebers 21 des Führungsantriebs berechnet der Gewinderechner 24 die Stellsignale für den zusätzlichen Antrieb 4 bis 18, 23, 20, 221, 21. Das Rückmeldeorgan 21 des zusätzlichen Antriebs, welches ebenfalls als Drehgeber ausgebildet sein soll.
gibt seine Ist-Position-Ausgangssignale über die Leitungen 211, 212 auf die beiden Diskriminatoren 7, 8 und über andere Leitungen auf die Eingänge 231,232 der Anzeigevorrichtung 23. Die Ausgänge 236,239 dieser Anzeigevorrichtung 23 sind rückgekoppelt auf den Gewinderechner 24. Der Rechner 25 des nächsten zusätzlichen Antriebs soll ein sogenannter Hinterschliff-Rechner sein. Die Funktionsweise dieses weiteren zusätzlichen Antriebs 25,4 bis 18,23, 20, 221, 22, 223 mit den entsprechenden Rückkopplungsleitungen zwischen dem Rückmeldeorgan 223 und den Diskriminatoren 7, 8 bzw.
der Anzeigevorrichtung 23, ist gleich wie bei dem letzten Antrieb beschrieben wurde. Es können in der Ausführung der Fig. 3 noch weitere zusätzliche Antriebe vorgesehen sein. Das ist zum Beispiel durch die Leitungen 21 1d, 212d gekennzeichnet. Mit dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 können sämtliche Konturen bei Werkstücken erzeugt werden, wie es bereits in den beiden genannten schweizerischen Patentschriften 342 674.
378 437 und in der genannten Literatur angegeben ist.
Wenn in den beiden Fig. 2 und 3 Ausführullgsheispiele beschrieben worden sind, bei denen mehrere Vorschubmotoren bei einer einzigen Werkzeugmaschine vorgesehen sind, so muss darauf hingewiesen werden, dass in gleicher Weise mehrere Werkzeugmaschinen von einem einzigen numerischen Steuersystem 1 gesteuert werden können. In diesem Fall muss man sich vorstellen. dass die Ausführungsbeispiele der Fig. 2 und 3 entsprechend vervielfacht gezeichnet werden miissen.
Mit der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung werden unter Verwendung von hilligen Vorschubmotoren, welche nicht als Schrittmotoren ausgebildet sind, eine Vorschubgeschwindigkeit von 1 ()()0 ()()() Schritten pro Sekunde, eine Schrittzahl von 3O 000 Schritten pro Umdrehung und Drehmomente bis zu mehreren mkp erzielt. Hierdurch ist es zum ersten Mal möglich, dass bei so kleinen Wegauflösungen. wie zum Beispiel 1 Eilverstellungen mit Vorschubgeschwindigkeiten von 6000 m pro Minute durchführbar sind, wobei noch hohe Drehmomente erzielt werden. Die Vorschubeinrichtung kann selbst verständlich an jedes heliebige numerische, digitale Steuersystem 1 angeschlossen werden.
Hierdurch ist es also möglich, die Vorschubanlagen bei hestehenden Werkzeugmaschinen zu verhessern und zwar in der Weise, dass die Möglichkeiten einer numerischen Steuerung voll weitergegeben werden können auf die mechanische Seite des Vorschubs. Weiterhin ersetzt der beschriebene Vorschub die bekannten hydraulischen Vorschubanlagen, welche vor einiger Zeit entwickelt wurden, um bei einer gewissen Präzision hohe Vorschubkräfte zu bekommen.
Die Erfindung bringt ein neues Konzept in der Entwicklung von Werkzeugmaschinen, deren wesentlicher Teil der Vorschub ist.