DE3416091A1 - Device for scale correction in a numerically controlled machine tool - Google Patents

Device for scale correction in a numerically controlled machine tool

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Abstract

The invention relates to the correction of an incremental scale (2) used in numerically controlled machine tools for angular measurements on rotary tables (1). The pulse number detected is corrected electronically depending on the deviation between the desired and actual graduations. <IMAGE>

Description

Einrichtung zur Maßstabskorrektur bei einer numerischFacility for scaling correction for a numerical

gesteuerten Werkzeugmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Maßstabskorrektur bei einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine, bei der am Umfang eines Rundtisches ein zur Winkelmessung dienender inkrementaler Impulsmaßstab mit von der Zahl der Sollteilungen abweichender Istteilung vorhanden ist und die Istteilung mit einem MeBkopf erfaßbar ist.controlled machine tool The invention relates to a device for scaling correction on a numerically controlled machine tool in which On the circumference of a rotary table, an incremental pulse scale serving to measure angles with an actual division that deviates from the number of target divisions and the The actual division can be recorded with a measuring head.

Zur Weg- bzw. Winkelmessung bei numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen sind eine Vielzahl unterschiedlicher analoger oder digitaler Wegmeßgeber bekannt. Ein besonderer Wegmeßgeber ist der sogenannte Inkrementalmeßgeber, bei dem pro Weg- bzw. Winkeleinheit ein Zählimpuls geliefert wird (vgl. z.B. DE-PS 12 14 307 oder Siemens-Zeitschrift 1970, Beiheft Numerische Steuerungen s. 16).For distance or angle measurement on numerically controlled machine tools a large number of different analog or digital encoders are known. A special position encoder is the so-called incremental encoder, in which per position or angle unit a counting pulse is delivered (see e.g. DE-PS 12 14 307 or Siemens-Zeitschrift 1970, supplement Numerical Controls, p. 16).

An den numerisch gesteuerten Rundtischen wird für die Winkelmessung zunehmend ein biegsamer flexibler digitaler Inkremental-Uingenmaßstab eingesetzt. Dieser wird auf einem zum Drehmittelpunkt des Rundtisches zentrischen Kreisumfang des Rundtisches angebracht.The numerically controlled rotary tables are used for angle measurement a pliable, flexible digital incremental loop scale is increasingly being used. This is on a circular circumference that is centric to the center of rotation of the rotary table attached to the rotary table.

Der Kreisumfang für die Aufnahme des Längenmaßstabs wird so dimensioniert, daß die Verwendung eines normalen metrischen Maßstabes mit der Auflösung mit z.B.The circumference for recording the length scale is dimensioned in such a way that that the use of a normal metric scale with the resolution with e.g.

1 t möglich ist und daß die Anzahl der erzeugten Impulse - bezogen auf den Umfang 360 x die Auflösefeinheit beträgt. An der Stoßstelle des Längenmaßstabes wird dieser Maßstab so abgeschnitten und gestoßen, daß eine Winkelmessung über die Stoßstelle hinweg möglich wird.1 t is possible and that the number of pulses generated - related on the circumference is 360 x the resolution. At the joint of the length rule will this scale cut off and pushed so that an angle measurement over the joint away becomes possible.

Trotz des exakt berechneten Umfangskreises ist das Aufbringen des Maßstabes, bezogen auf die Länge, mit Toleranzen behaftet.Despite the precisely calculated circumference, the application of the Scale, related to the length, subject to tolerances.

Dadurch bedingt, weicht die Istzahl der erzeugten Impulse von der Sollzahl, bezogen auf den Umfang, ab.As a result, the actual number of generated pulses differs from the Target number, based on the scope.

Dies führt zu einem Positionierfehler, der sich bei einer Winkelmessung über mehrere Umdrehungen hinweg addiert.This leads to a positioning error, which is reflected in an angle measurement added over several revolutions.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, den durch die von der Sollteilung abweichende Istteilung auftretenden Fehler so zu kompensieren, daß eine möglichst hohe Positioniergenauigkeit erreicht wird.The object of the present invention is to provide by the to compensate for errors that deviate from the target division, that the highest possible positioning accuracy is achieved.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Umfang des Impulsmaßstabes elektronisch in eine Reihe von durch Impulszählung ermittelten Bereichen unterteilt wird und daß beim tfberschreiten Jeder Bereichsgrenze eine von der Abweichung und der Bereichszahl abhängige entsprechende Korrektur der vom Meßkopf erfaßten Impulse vorgenommen wird.This object is achieved according to the invention in that the scope of the pulse scale electronically in a series of determined by pulse counting Areas is subdivided and that when each area limit is exceeded one Corresponding correction of the from Sensing head detected pulses is made.

Auf diese Weise wird während der Positionierung des Rundtisches, g3tchmäßig verteilt auf den Umfang, durch Hinzufügen oder Eliminieren von Pulsen eine entsprechende Korrektur vorgenommen. Die Anzahl der Korrektureinheiten, bezogen auf den Kreisumfang, kann auf einfache Weise eingestellt werden.In this way, during the positioning of the rotary table, correct distributed over the scope, by adding or eliminating pulses a corresponding one Correction made. The number of correction units, based on the circumference, can be set easily.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels sei die Erfindung näher erläutert: Der numerisch zu positionierende Rundtisch 1 einer nicht weiter gezeigten Werkzeugmaschine hat einen zylindrischen Maßstabsträger 2, auf dessen Umfang ein inkrementeller Impulsmaßstab 3 angeordnet ist. Dieser Impulsmaßstab 3 kann z.B. bei einer vollständigen Umdrehung des Rundtisches 1 eine Lieferung von 360 000 Impulsen bewirken.Based on an embodiment shown in the drawing the invention explained in more detail: The one to be positioned numerically Rotary table 1 of a machine tool not shown has a cylindrical one Scale carrier 2, on the circumference of which an incremental pulse scale 3 is arranged is. This pulse scale 3 can be used, for example, with one complete revolution of the rotary table 1 cause a delivery of 360,000 pulses.

Trotz einer möglichst exakten Anpassung und geneuen Stoßung des Maßstabes an der Stoßstelle 4 bleibt es im allgemeinen nicht aus, daß der tatsächliche Maßstab nicht die genannte Sollteilung von 360 000 Pulsen, sondern z.B. eine Istteilung von 359 900 Pulsen pro Umdrehung liefert. Eine derartige Abweichung des Istwertes vom Sollwert ist bei einer einfachen Winkelmessung relativ unkritisch; unangenehmer wird es Jedoch für die Meßgenauigkeit, wenn mehrere Umdrehungen in gleicher Richtung ausgeführt werden, so daß sich der Fehler addiert.In spite of the most exact adjustment possible and a new push of the yardstick at the joint 4 it is generally not absent that the actual scale not the specified nominal division of 360,000 pulses, but an actual division, for example of 359 900 pulses per revolution. Such a deviation from the actual value the setpoint is relatively uncritical for a simple angle measurement; more uncomfortable However, it will affect the measuring accuracy if several revolutions in the same direction executed so that the error is added.

Die einzelnen Impulse am Umfang des Impulsmaßstabes 2 werden über einen Meßkopf 5, z.B. magnetisch oder optisch, Je nach der Art des Maßstabes erfaßt und einer Zähleinrichtung 6 zugeführt. ausgehend von einem bestimmten Nullpunkt ist der Stand dieser Zähleinrichtung dann ein Maß für die Jeweilige Winkelstellung des Rundtisches 1. Der Stand dieser Zähleinrichtung 6 wird seinerseits in periodischen Abständen von einer an sich bekannten Rechnersteuerung 7 abgeholt und dient in Verbindung mit einem vorgegebenen Sollwert zur Steuerung des Motors 8 für die Bewegung des Rundtisches 1.The individual pulses on the circumference of the pulse scale 2 are over a measuring head 5, e.g., magnetically or optically, depending on the type of scale and fed to a counter 6. starting from a certain zero point the status of this counter is then a measure for the respective angular position of the rotary table 1. The status of this counter 6 is in turn in periodic Intervals picked up by a known computer control 7 and used in conjunction with a predetermined setpoint for controlling the motor 8 for the movement of the Rotary table 1.

Ist z.B. - wie vorstehend angegeben - eine Istteilung vorhanden, die um 100 Pulse von der Sollteilung abweicht, so ist z.B. eine Korrektur dergestalt möglich, daß der Umfang des Impulsmaßstabes 2 elektronisch in 100 gleiche Teile geteilt wird, d.h. in Bereiche 10 von Jeweils 3,60 und daß Jeweils an den Bereichigrenzen 1 Puls zum Zählergebnis addiert oder 1 Puls subtrahiert wird. Addition oder Subtraktion sind dabei von der Drehrichtung abhängig. Dies läßt sich schaltungsmäßig relativ leicht dadurch erreichen, daß Jeweils bei den Zählwerten der Zähleinrichtung 6, die diesen vorgenannten Winkelwerten entsprechen,mittels der Speichereinrichtung 9, in der 1 Puls gespeichert ist, dieser Wert entweder additiv oder subtraktiv dem Stand der Zähleinrichtung 6 hinzugefügt wird. Auf diese Weise kann relativ einfach ein Fehler in der Maßstabsteilung so kompensiert werden, daß eine hohe Genauigkeit erreicht wird.For example, if - as stated above - there is an actual division that If the target division deviates by 100 pulses, such a correction is necessary, for example possible that the scope of the pulse scale 2 is electronically divided into 100 equal parts is divided, i.e. into areas 10 of 3.60 each and that each 1 pulse is added to the counting result or 1 pulse is subtracted at the range limits. Addition or subtraction are dependent on the direction of rotation. This can be In terms of circuitry, this can be achieved relatively easily by having each of the count values of the counting device 6, which correspond to these aforementioned angle values, by means of of the memory device 9, in which 1 pulse is stored, this value is either additive or added subtractively to the reading of the counter 6. In this way an error in the scale division can be compensated relatively easily so that a high level of accuracy is achieved.

1 Patentanspruch 1 Figur - L e e r s e i t e -1 claim 1 figure - L e r s e i t e -

Claims (1)

Patntanspruch Einrichtung zur MaDstabskorrektur bei einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine, bei der am Umfang eines Rundtisches ein zur Winkelmessung dienender inkrementaler Impulsmaßstab mit von der Zahl der Sollteilungen abweichender Istteilung vorhanden ist und die Istteilung mit einem Meßkopf erfaßbar ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Umfang des Impulsmaßstabes (3) elektronisch in eine Reihe von durch Impulszählung ermittelbaren Bereichen (10) unterteilt ist und daß beim Uberschreiten Jeder Bereichsgrenze eine von der Abweichung und der Bereichszahl abhängige entsprechende Korrektur der vom Meßkopf (5) erfaßten Istpulse vorgenommen wird.Claim facility for scale correction in a numerical controlled machine tool, with an angle measurement on the circumference of a rotary table Serving incremental pulse scale with different from the number of nominal divisions The actual graduation is present and the actual graduation can be detected with a measuring head, d a it is indicated that the scope of the pulse scale (3) is electronic is subdivided into a number of areas (10) which can be determined by pulse counting and that when each range limit is exceeded, one of the deviation and the Corresponding correction of the actual pulses recorded by the measuring head (5) depending on the number of areas is made.
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