TA.BA_PT+AUT Numerische Steuerungen

Die Massstabteilung besteht aus einem inkrementellen Strichgitter und einer parallelen Referenzmarkenspur. Der Abstand zwischen den Referenzmarken beträgt ungefähr 10mm. Er ist jedoch nie konstant, sondern definiert unterschiedlich. Dadurch kann die absolute Position bestimmt werden.

Es muss nicht mehr der Maschinenreferenzpunkt angefahren werden. Dieser ist ja immer viel zu weit weg. Bei diesem Längenmesssystem steht der absolute Positionswert nach nur max. 20 mm Verfahrstrecke zur Verfügung.

Die Position lässt sich (ähnlich wie beim pseudoabsoluten Messsystem) aus nur zwei Teilungsspuren ermitteln. Neben der inkrementellen Spur mit einer feinen Teilung wird eine zweite Spur mit einem seriellen Code verwendet.

Der serielle Code – auch Pseudo-Random-Code (PRC) genannt - wird mit einem Zeilensensor bzw. einem Abtast-ASIC mehrfach abgetastet und die absolute Position kann eindeutig einer Signalperiode der feinen Spur zugeordnet werden.

• Beim Durchlichtverfahren liegt der Fotoempfänger hinter dem Massstab, d.h. das Licht von der Lichtquelle geht durch den Massstab hindurch.
• Beim Auflichtverahren wird der Lichtstrahl vom Massstab reflektiert und vom Fotoempfänger empfangen. (Winkeldifferenz)

Wird der Massstab nach links oder rechts bewegt, kann man mit einer Einzelzelle die Bewegungsrichtung nicht erkennen, da jeder Impuls lediglich das Durchlaufen eines Striches meldet.

Man muss dem Zähler mitteilen, ob der Impuls zu oder abgezählt werden soll. Aus diesem Grund besteht das Raster aus zwei gegeneinander um eine Viertelteilung versetzen Gittern. Der Massstab liefert je nach Bewegungsrichtung zwei elektrisch um +90° oder -90° gegeneinander verschobene Rechtecksignale. Diese werden durch negieren und integrieren miteinander verglichen. So kann eindeutig bestimmt werden ob das Inkrement zu- oder abgezählt werden muss.

Vom Prinzip her ist er gleich aufgebaut wie die inkrementellen linearen Wegmesssysteme. Anstelle eines Glasmassstabes wird eine Impulsscheibe mit radialem Gitter eingebaut. Es wird das Durchlichtverfahren angewendet. (Gitterteilung: 20‘000)

Die gebräuchlichsten sind: Dual- und Graycode. Vorteil vom Graycode: Einschrittiger Code

n = log ( x_ges / delta_x ) / log (2 )

x_ges = Gesamte Strecke
delta_x = Auflösung (ein Schritt)
n = Anzahl Schritte
 

Wenn sich auf mehreren Spuren die dualen Zustände miteinander ändern, jedoch wegen der endlichen Abmasse der Abtastelemente der Übergang nicht exakt gleichzeitig einsetzt sind falsche Dekodierungen möglich.

• Codierung des Massstabes mit Gray-Code (Einschrittiger Code, d.h. bei einem Übergang von einem Wert tritt nur in einer Spur eine Zustandsänderung auf)
• Abtastung des Massstabes mit zwei Abtastköpfen nach dem Prinzip der V-Abtastung.

Beim Lesen des Wertes „0“ in der niederwertigeren Spur hat der vorauseilende Abtaster in der nächst höherwertigen Spur Gültigkeit. Wird der Wert "1" gelesen, so hat der nacheilende Abtaster der höherwertigen Spur Gültigkeit. Auf diese Weise lässt sich der Messwert eindeutig ablesen. Wegen der Anordnung der Ableseköpfe bezeichnet man diesen Vorgang als V-Abtastung.

Genau gleich wie die linearen Messsysteme, jedoch wird der codierte Massstab durch eine codierte Scheibe (meist aus bruchfestem Kunststoff) ersetzt. Die Abtastprobleme sind dieselben und werden auf dieselbe Art gelöst.

Zur Erzielung einer höheren Auflösung können mehrere Abtastgruppen in einem Gehäuse untergebracht und über ein Präzisionsgetriebe miteinander verbunden werden. Das Flankenspiel zwischen den Abtastgruppen muss dabei ausgeschaltet werden, so dass die Messgenauigkeit im gesamten Messbereich gleichbleibend ist.

• Ohm’sche Aufnehmer (Potentiometer)
• elektromagnetische Aufnehmer (Induktosyn und Resolver)

Die Messung von Weg- oder Winkeländerungen basiert auf dem linearen Zusammenhang zwischen elektrischem Widerstand und dem Weg oder Winkel.

• Verschmutzungen führen zu einem höheren Übergangswiderstand und somit zu Messfehlern (muss deshalb gut geschützt sein).
• sie haben eine schlechte Auflösung und eigene sich deshalb nicht für Werkzeugmaschinen da bei diesen grosse Messbereiche zu erfassen sind)

Sie basieren auf dem Induktionsprinzip. Die Stärke der induzierten Spannung hängt von der Position des beweglichen Leiters ab. Somit ist die Spannung umgekehrt proportional zum Weg.

• Linear-Induktosyn
• Rund-Induktosyn

Haben beide dasselbe Funktionsprinzip.

Die Linealwicklung wird mit einer Wechselspannung gespeist (10kHz). Diese verursacht ein magnetisches Wechselfeld, das in den beweglichen Reiterwicklungen induziert wird.

Ein elektromagnetischer, indirekter Wegaufnehmer. Er ähnelt in seinem Aufbau einem Elektromotor. Der Stator trägt zwei Wicklungsgruppen, deren Wicklungsebenen senkrecht aufeinander stehen, also um 90° räumlich gegeneinander versetzt. Eine weitere Wicklung befindet sich auf dem Rotor.

Ist das Nervenzentrum der NC-Werkzeugmaschine. Sie umfasst die eigentliche numerische Steuerung (Tastenfeld, Bildschirm, Schnittstelle).

• Eingabemöglichkeit der Werkstückprogramme mittels Tastatur oder Datenschnittstelle.
• Decodierung der Werkstückprogramme
• Übermittlung der Bewegungsbefehle und der Geschwindigkeiten an die gesteuerten Achsen
• Anzeige der Teilprogramme
• Ausgabe von Teileprogrammen über eine Schnittstelle
• Überwachung der NC-Maschine
• Möglichkeit der manuelle Steuerung

• Funktionsprogramme oder Maschinenprogramme (fix; im Festwertspeicher abgelegt, z.B. Werkzeugwechsel)
• Teileprogramme, abgelegt in einem löschbaren Schreib-Lesespeicher (änderbar)

Wie ein handelsüblicher PC (einfach robuster)

Der Daten- und Adressbus ermöglicht den Austausch oder die Zuordnung der Daten zwischen dem Eingang, den Speichern und dem Ausgang der NC.

ist ein Geometrieprozessor?

Die erweiterte Streckensteuerung und die Bahnsteuerung erfordern die Umsetzung der geometrischen Informationen in eine achsspezifische koordinierte Bewegungsfolge, so dass die Addition der Geschwindigkeitsvektoren der gesteuerten Achsen zu jedem Zeitpunkt den Konturverlauf beschreibt. Die dazu erforderliche Umsetzeinheit wird als Geometrieprozessor bezeichnet. Eine wesentliche Teilfunktion des Geometrieprozessors, die Berechnung einer dichten Folge von Lagestützwerten, übernimmt der Interpolator.

• Form SOLL " gut annähern
• Wichtige Kurven als Kurzbefehle enthalten
• Eckpunkte bei der Programmierung müssen exakt erreicht werden (sonst gibt es eine Fehleraufsummierung).
• Bahngeschwindigkeit muss weitgehend vorgebbar sein (technologische Gründe)

Interpolatoren für Werkzeugmaschinen arbeiten aufgrund der geforderten hohen Auflösung ausschliesslich digital.

• Verbindungsprogrammierte Interpolatoren (Hardwareinterpolatoren)
• Speicherprogrammierte Interpolatoren (Softwareinterpolatoren)
• Mischformen (zweistufige Interpolatoren)

• Einstufig
• Zweistufig

a = sqrt ( 8 * z * R )

a = Segmentlänge
z = Toleranzband (Toleranzbreite)
R = Radius

DDA-Interpolator (Digital Differential Analyzer)