DD243999A1

DD243999A1 - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR AUTOMATIC TROUBLESHOOTING

Info

Publication number: DD243999A1
Application number: DD28378685A
Authority: DD
Inventors: Detlef Kochan; Barbara Schennerlein
Original assignee: Numerik Karl Marx Veb
Priority date: 1985-12-05
Filing date: 1985-12-05
Publication date: 1987-03-18

Abstract

Das Anwendungsgebiet sind speicherprogrammierbare Steuerungen fuer Werkzeugmaschinen zur spanenden Bearbeitung von Werkstuecken. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, bei der unter Verwendung einer Prozessueberwachungseinrichtung mit nachgeschaltetem Messsystem fuer Ueberwachungsgroessen, einer programmierbaren Anpasssteuerung und damit verbundenem Hauptantrieb, Schalteinrichtungen der Werkzeugmaschine und externer Handhabeeinrichtung, eines Wegerechners, an den Messsysteme und Vorschubantriebe angeschlossen sind, eines Werkzeugkorrekturwertspeichers sowie eines Einlesespeichers und einer Satzaufbereitungseinheit fuer ein Bearbeitungsprogramm, in dem ueber Rueckmeldung eines Stoersignals von der Prozessueberwachungseinrichtung technologische Stellgroessen in einem aktuellen Satz eines NC-Programmes neu geregelt werden, falls sich die Ueberwachungsgroessen noch innerhalb eines Toleranzbandes befinden oder dass bei notwendiger Programmunterbrechung ein entsprechendes Reaktionsprogramm zur Stoerungsbeseitigung ermittelt und ausgefuehrt wird. Das Reaktionsprogramm schliesst die automatische Wiederaufnahme der Bearbeitung an der Unterbrechungsstelle ein. Fig. 1The field of application are programmable logic controllers for machine tools for machining workpieces. The object of the invention is to provide a circuit arrangement in which are connected to the measuring systems and feed drives using a process monitoring device with downstream measuring system for Ueberwachungsgroessen, a programmable adjustment control and associated main drive, switching devices of the machine tool and external handle device, a Wegerechners Tool correction value memory and a read-only memory and a sentence processing unit for a machining program, in which over a feedback signal from the process monitoring device technological manipulated variables in a current block of an NC program are re-controlled, if the Ueberwachungsgroessen are still within a tolerance band or that necessary program interruption a corresponding Response program for troubleshooting is determined and executed. The reaction program includes automatic resumption of processing at the point of interruption. Fig. 1

Description

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es, die genannten Nachteile zu beseitigen, wobei ein störungsfreier, im NC-Programm festgeschriebener Ablauf der spanenden Bearbeitung von Werkstücken nach erkannten Prozeßstörungen, insbesondere im System Werkzeug/ Werkstück automatisch, d. h. ohne Eingriff eines Bedieners, wiederhergestellt werden soll.The aim of the invention is to eliminate the disadvantages mentioned, with a trouble-free, codified in the NC program sequence of machining workpieces after detected process disturbances, especially in the system tool / workpiece automatically, d. H. without intervention of an operator, to be restored.

Explanation of the essence of the invention

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Schältungsanordnung'zur automatischen Behebung von Prozeßstörungen in speicherprogrammierbaren Steuerungen für Werkzeugmaschinen zur spanenden Bearbeitung von Werkstücken zu schaffen, unter Verwendung einer Prozeßüberwachungseinrichtung mit gekoppelten Meßsystemen für Überwachungsgrößen, einer programmierbaren Anpaßsteuerung und damit verbundenem Hauptantrieb, Schalteinrichtungen der Werkzeugmaschine und externer Handhabeeinrichtung, eines Wegerechners, an den Meßsysteme und Vorschubantriebe angeschlossen sind, eines Werkzeugkorrekturwertspeichers sowie eines Einlesespeichers und einer Satzaufbereitungseinheit für ein Bearbeitungsprogramm, wobei eine durch Werkzeug oder Werkstück verursachte Prozeßstörung automatisch behoben wird, indem über Rückmeldung eines Störsignals von der Prozeßüberwachungseinrichtung technologische Stellgrößen (Vorschub s und/oder Drehzahl n) in einem aktuellen Satz eines NC-Programmes neu geregelt werden, falls sich die Überwachungsgrößen. noch innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbandes befinden, oder daß bei notwendiger Prozeßunterbrechung ein entsprechendes Reaktionsprogramm ermittelt und ausgeführt wird. Das schließt dann ab mit der Aufnahme der Bearbeitung an der Unterbrechungsstelle.It is an object of the invention to provide a Schältungsanordnung'zur automatic correction of process disturbances in programmable logic controllers for machine tools for machining workpieces, using a process monitoring device with coupled measuring systems for monitoring variables, a programmable adjustment control and associated main drive, switching devices of the machine tool and external Handle device, a Wegerechners, are connected to the measuring systems and feed drives, a tool correction value memory and a read-only memory and a sentence processing unit for a machining program, whereby a caused by tool or workpiece process fault is automatically corrected by feedback feedback of an interfering signal from the process monitoring device technological manipulated variables (feed s and / or speed n) in a current sentence of an NC program re-regulated who if the monitored variables. are still within a predetermined tolerance band, or that a necessary reaction interruption, a corresponding reaction program is determined and executed. This concludes with the start of processing at the point of interruption.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Wegerechner, die programmierbare Anpaßsteuerung und die Prozeßüberwachungseinrichtung mit Eingängen einer Einrichtung zur Prioritätenregelung verbunden sind, deren erster Ausgang über eine Stellgrößenverrechnungseinheit und deren zweiter Ausgang gemeinsam mit dem ersten Ausgang der Stellgrößenverrechnungseinheit direkt auf eine Einrichtung zur Störungsbehebung geführt wird. Der zweite Ausgang der StelJgrößenverrechnungseinheit ist mit dem Wegerechner und der programmierbaren Anpaßsteuerung verbunden. An die Einrichtung zur Störungsbehebung sind ein mit dem Wegerechner verbundener Istpositionsspeicher des Werkzeuges, ein NC-lnformationsspeicher für einen unterbrochenen Satz, ein Speicher für die Werkzeugschneidenlage, ein Speicher für die Endkoordinaten eines vollständig vor dem unterbrochenen Satz abgearbeiteten NC-Satzes, ein Speicher für Weg- und Schaltbefehle, eine Einrichtung zum Test der Häufigkeit des Werkzeugwechsels, der Werkzeugkorrekturwertspeicher und die Satzaufbereitungseinheit angeschlossen. Die Satzaufbereitung ist mit dem NC-lnformationsspeicher für einen unterbrochenen Satz und dem Speicher für die Endkoordinaten eines vollständig vor dem unterbrochenen Satz abgearbeiteten NC-Satzes verbunden.According to the invention the object is achieved in that the path calculator, the programmable adaptation control and the process monitoring device are connected to inputs of a priority control device whose first output via a manipulated variable and its second output together with the first output of the manipulated variable directly to a device for troubleshooting becomes. The second output of the position calculation unit is connected to the path calculator and the programmable adaptation control. To the means for troubleshooting are connected to the path calculator actual position memory of the tool, an NC information memory for an interrupted set, a memory for the tool cutting position, a memory for the end coordinates of a fully processed before the interrupted sentence NC set, a memory for way - and switching commands, a means for testing the frequency of tool change, the tool offset value memory and the sentence editing unit connected. The sentence preparation is connected to the NC information memory for an interrupted sentence and the memory for the end coordinates of an NC sentence which has been processed completely before the interrupted sentence.

embodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Es zeigenThe invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. Show it

Fig. 1: die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung,1 shows the circuit arrangement according to the invention,

Fig.2a: die Darstellung der Schneidenkonstante,2a shows the representation of the cutting edge constant,

Fig.2b: mögliche SchneidenkonstantenwerteFig.2b: possible cutting constant values

Fig.2c: mögliche Schneidenkonstantenwerte bezüglich einer Bearbeitungsoperation Fig. 3: mögliche Abheberrichtungen des Werkzeuges,FIG. 2c shows possible cutting constant values with regard to a machining operation FIG. 3 shows possible lifting directions of the tool;

Fig.4: Programmablaufplan für Werkzeugwechsel.Fig.4: Program flow chart for tool change.

Ein Bearbeitungsprogramm 1 wird über einen Einlesespeicher 2 der Satzaufbereitungseinheit 3 zugeführt. An die Satzaufbereitungseinheit 3 sind der Wegerechner 4, die programmierbare Anpaßsteuerung 5 und die Prozeßüberwachungseinrichtung 10 angeschlossen sowie erfindungsgemäß die Einrichtung zur Störungsbehebung 14, der NC-lnformationsspeicher für einen unterbrochenen Satz 16 und der Speicher für die Endkoordinaten eines vollständig vordem unterbrochenen Satz abgearbeiteten Satzes 18. Die Einrichtung zur Störungsbehebung 14 ist mit einem dem Wegerechner 4 nachgeschalteten Istpositionsspeicher des Werkzeuges 15 verbunden sowie mit einer Einrichtung zum Test der Häufigkeit des Werkzeugwechsels 21, dem NC-lnformationsspeicher für einen unterbrochenen Satz 16, dem Speicher für die Endkoordinaten eines vollständig vordem unterbrochenen Satz abgearbeiteten NC-Satzes 18, dem Speicher für die Werkzeugschneidenlage 17, dem Speicher für Weg-und Schaltbefehle 19 und dem Werkzeugkorrekturwertspeicher 20. Die Prozeßüberwachungseinrichtung 10, an die ein oder mehrere Meßsysteme für Überwachurigsgrößen 11 angeschlossen sind, ist mit einer Einrichtung zur Prioritätenregelung 12 verbunden, von der Ausgänge auf eine Stellgrößen Verrechnungseinheit 13 und auf die Einrichtung zur Störungsbehebung 14 geführt sind. Die Einrichtung zur Prioritätenregelung 12 und die Stellgrößenverrechnungseinheit 13 stehen mit dem Wegerechner 4 und der programmierbaren Anpaßsteuerung 5 in Verbindung. Ein Ausgang der Stellgrößenverrechnungseinheit 13 ist auf die Einrichtung zur Störungsbehebung 14 geführt. Bekannterweise steht der Wegerechner 4 mit Meßsystemen 9 und dem Vorschubantrieb 7, die programmierbare Anpaßsteuerung 5 mit dem Hauptspindelantrieb 6, Schalteinrichtungen der Werkzeugmaschine 8 und der externen Handhabeeinrichtung 22 in Verbindung. Die Wirkungsweise der Anordnung ist wie folgt:A processing program 1 is fed via a read-in memory 2 of the sentence processing unit 3. To the sentence editing unit 3, the path calculator 4, the programmable adaptation controller 5 and the process monitoring device 10 are connected, and according to the invention the trouble shooting means 14, the NC instruction memory for an interrupted sentence 16 and the memory for the end coordinates of a sentence 18 processed completely before the interrupted sentence. The trouble shooting device 14 is connected to an actual position memory of the tool 15 connected downstream of the path calculator 4, and provided with a tool change frequency checking means 21, an interrupted record NC information memory 16, an end coordinate complete frame memory NC set 18, the memory for the tool cutting position 17, the memory for travel and switching commands 19 and the tool correction value memory 20. The process monitoring device 10, to which one or more measuring systems for Supervisors sizes 11 are connected, is connected to a priority control device 12, are guided by the outputs to a manipulated variable calculation unit 13 and the means for troubleshooting 14. The priority setting device 12 and the manipulated variable calculating unit 13 are in communication with the path calculator 4 and the programmable adjusting controller 5. An output of the manipulated variable calculating unit 13 is fed to the device 14 for troubleshooting. As known, the path calculator 4 with measuring systems 9 and the feed drive 7, the programmable adjustment control 5 with the main spindle drive 6, switching devices of the machine tool 8 and the external handle device 22 in connection. The operation of the arrangement is as follows:

Ein in NC-Sprache abgefaßtes Bearbeitungsprogramm 1 wird in die Steuerung, z. B. in den Leitrechner, eingegeben und zunächst in dem Einlesespeicher 2 gepuffert. Von der Satzaufbereitungseinheit 3 werden die NC-Zeichen aus dem Einlesespeicher 2 geholt, decodiert und in technologische und geometrische Informationen aufbereitet an den Wegerechner 4 und die programmierbare Anpaßsteuerung 5 ausgegeben. Letztgenannte sind mit den Vorschubantrieben 7, dem Hauptspindelantrieb 6, den Meßsystemen 9 der Werkzeugmaschine verbunden. Nach Decodierung bestimmter programmierter Bedingungen (für eine inprozeßwirkende Werkzeugüberwachungseinheit z.B. „Automatikbetrieb", „Interpolationsart", für eine Werkstücküberwachungseinheit z. B. M-Befehl zum Anfahren des Meßtasters in Meßposition) erfolgt die Aktivierung derAn NC program written machining program 1 is in the controller, z. B. in the master computer, and initially buffered in the read-only memory 2. From the sentence editing unit 3, the NC characters are retrieved from the read-in memory 2, decoded and processed into technological and geometric information to the path computer 4 and the programmable adaptation control 5 output. The latter are connected to the feed drives 7, the main spindle drive 6, the measuring systems 9 of the machine tool. After decoding certain programmed conditions (for an in-process tool monitoring unit, for example "automatic mode", "interpolation type", for a workpiece monitoring unit, for example M command for approaching the probe in the measuring position), the activation of the

Prozeßüberwachungseinrichtung 10, die die Signale des Meßsystemsfürdie gewünschten Überwachungsgrößen (Werkzeugverschleiß, Werkzeugbruch, Werkstückqualität) 11 verarbeitet.Process monitoring device 10, which processes the signals of the measuring system for the desired monitoring variables (tool wear, tool break, workpiece quality) 11.

Im Fall der Implementierung eines Werkzeugüberwachungssystems 11 im Prozeßrechner 10 kann während des Bearbeitungsfortschritts Werkzeugverschleiß erkannt werden. Die technologischen Stellgrößen Vorschub s und/oder Drehzahl η müssen so geregelt werden, daß zumindest ein NC-Satz noch bei gesicherter Werkstückqualität abgearbeitet werden kann. Von der Prozeßüberwachungseinrichtung 10 erfolgt eine Signalübertragung an die Einrichtung zur Prioritätenregelung 12. Dort wird ein Reaktionsprogramm in der höchsten Prioritätsebene angemeldet, das die Aktivierung der Stellgrößenverrechnungseinheit 13 auslösen soll. Darin werden die aktuellen, programmierten Stellgrößen s/n zu einem von der Prozeßüberwachungseinrichtung 10 geforderten Wert verrechnet und anschließend an den Wegerechner 4 und/oder die programmierbare Anpaßsteuerung 5 ausgegeben.In the case of implementing a tool monitoring system 11 in the process computer 10 tool wear can be detected during the processing progress. The technological manipulated variables feed s and / or rotational speed η must be controlled so that at least one NC block can still be processed while the workpiece quality is secure. From the process monitoring device 10, a signal is transmitted to the device for priority control 12. There, a reaction program in the highest priority level is logged, which is to trigger the activation of the manipulated variable computing unit 13. Therein, the current, programmed manipulated variables s / n are calculated to a value required by the process monitoring device 10 and then output to the path calculator 4 and / or the programmable adaptation control 5.

Für den Fall eines über ein Meßsystem für Überwachungsgrößen 11 erkannten und in der Prozeßüberwachungseinrichtung 10 verarbeiteten Werkzeugbruchs wird die Bearbeitungsunterbrechung durch das wie oben beschriebene Verfahren ausgelöst. Von der Stellgrößen Verrechnungseinheit 13 wird an den Wegerechner 4 und/oder die programmierbare Anpaßsteuerung 5 s = 0 und/oder η = 0 ausgegeben und damit der Vorschubantrieb? und/oder Hauptantrieb 6 stillgesetzt. Anschließend kann als eine weitere Ausgestaltung die Einrichtung zur Störungsbehebung 14 aktiviert werden, die infolge der Bearbeitungsunterbrechung ein notwendiges Reaktionsprogramm ermittelt. Das muß bei erkanntem Werkzeugbruch/Standzeitende des Werkzeuges folgende Schritte ausführen:In the event of a tool break detected via a measuring system for monitoring variables 11 and processed in the process monitoring device 10, the processing interruption is triggered by the method as described above. From the manipulated variable calculating unit 13 is output to the path calculator 4 and / or the programmable Anpaßsteuerung 5 s = 0 and / or η = 0 and thus the feed drive? and / or main drive 6 stopped. Subsequently, as a further refinement, the device for troubleshooting 14 can be activated, which determines a necessary reaction program as a result of the processing interruption. This must carry out the following steps when the tool break / service life end of the tool is detected:

1. Rückfahren des Werkzeuges an einen Werkzeugwechselpunkt,1. return of the tool to a tool change point,

2. Auswechseln des gebrochenen, verschlissenen Werkzeuges,2. Replacing the broken, worn tool

3. Einwechseln eines Äquivalentwerkzeuges,3. replacement of an equivalent tool,

4. Anfahren der Unterbrechungsstelle,4. Approaching the point of interruption,

5. Wiederaufnahme der Bearbeitung an der Unterbrechungsstelle.5. Resumption of processing at the point of interruption.

Zunächst werden sowohl die den unterbrochenen NC-Satz kennzeichnenden NC-lnformationen gerettet — über die Satzaufbereitungseinheit 3 in Speicher 16, sowie die x/z-Koordinaten·, die die Werkzeugschlittenposition bei Bearbeitungsunterbrechung definieren — aus Speicher 15 ebenfalls nach Speicher 16. Die aktuellen x/z-Koordinaten werden dabei korrigiert, um Marken in der Werkstückkontur bei Wiederanfahren der Bearbeitungsunterbrechungsposition zu vermeiden. Die notwendige Korrektur ergibt sich aus dem programmierten Arbeitsvorschub und der Differenz zwischen dem Zeitpunkt der letzten Meldung von aktuellen x/z-Koordinaten durch den Wegerechner 4 an Speicher 15 und dem Zeitpunkt der Bearbeitungsunterbrechung.First of all, the NC information characterizing the interrupted NC block is saved - via the block preparation unit 3 in memory 16, as well as the x / z coordinates · which define the tool carriage position in the case of a processing interruption - also from memory 15 to memory 16. The current x / z coordinates are corrected to avoid marks in the workpiece contour when restarting the edit interrupt position. The necessary correction results from the programmed work feed and the difference between the time of the last message of current x / z coordinates by the path calculator 4 to memory 15 and the time of the processing interruption.

Im Anschluß daran muß die Abheberichtung des Werkzeuges zum Anfahren der Werkzeugwechselposition bestimmt werden. Das geschieht durch Ermittlung der Werkzeugschneidenradiuslage in Speicher 17, aus einer darin abgelegten Werkzeugkonstantendatei, und der Verfahrrichtung des Werkzeuges (s.a. Fig.2a bis 2c). Dazu werden die Anfangs- und Endkoordinaten des unterbrochenen Satzes herangezogen. Die Anfangskoordinaten existieren in Form der Endkoordinaten des NC-Satzes, der vor dem unterbrochenen Satz vollständig abgearbeitet wurde. Die Umspeicherung dieserKoordinaten erfolgt ständig bei störungsfreiem Bearbeitungsablauf durch die Satzaufbereitungseinheit 3 in den Speicher 1"8. Die Endkoordinaten sind dem Speicher 16 für gerettete NC-lnformationen für einen unterbrochenen Satz zu entnehmen. Durch Gegenüberstellung der Anfangs- und Endkoordinaten jeweils in x- und z-Richtung kann eine von vier Verfahrrichtungen des Werkzeuges ermittelt werden:Following this, the lifting direction of the tool must be determined for approaching the tool change position. This is done by determining the cutting edge position of the tool in memory 17, from a tool constant file stored therein, and the direction of travel of the tool (see FIGS. 2a to 2c). For this purpose, the start and end coordinates of the interrupted sentence are used. The initial coordinates exist in the form of the final coordinates of the NC block, which was completely executed before the interrupted block. The re-storage of these coordinates is carried out continuously in the memory 1 "8 with trouble-free processing by the sentence processing unit 3. The end coordinates are to be taken from the memory 16 for rescued NC information for an interrupted sentence Direction, one of four traversing directions of the tool can be determined:

+ ζ/- ζ bei x-Differenz = 0+ ζ / - ζ with x-difference = 0

+ χ/- χ bei z-Differenz = 0+ χ / - χ at z difference = 0

LQuadrantO <a <90°LQuadrantO <a <90 °

2.Quadrant90° <a <180°. .2nd quadrant90 ° <a <180 °. ,

Die exakte Ermittlung der Abheberichtung erfolgt, indem bei vorher ermittelter Verfahrrichtung die aktuell ermittelte Werkzeugschneidenradiuslage (aus Speicher 17) mit den möglichen Schneidenkonstantenwerten (s. Fig.2c) verglichen wird. Fig. 3 zeigt die möglichen Abheberichtungen an einem Bearbeitungsbeispiel für das Drehen.The exact determination of the lifting direction takes place by comparing the currently determined cutting edge position of the tool cutting edge (from memory 17) with the possible cutting edge constant values (see FIG. Fig. 3 shows the possible Abheberichtungen an editing example for the rotation.

Nach der oben beschriebenen Ermittlung einer Abhebevariante für das Werkzeug werden aus einem Speicher 19, welcher eine sequentiell abgespeicherte Folge von NC-Zetchen und NC-Sonderzeichen enthält, die NC-Zeichen und NC-Sonderzeichen ausgewählt, welche für die spezielle Rückführbewegung des Werkzeuges an einen Werkzeugwechselpunkt benötigt werden. Als NC-Zeichen werden solche bezeichnet, welche von der Nutzung für die Erstellung eines NC-Bearbeitungsprogrammes her bekannt sind (G, N, M, X, Z, P und numerische Zeichen).After the above-described determination of a lift-off variant for the tool, the NC characters and NC special characters are selected from a memory 19 which contains a sequentially stored sequence of NC ticks and NC special characters, which for the special return movement of the tool to a Tool change point are needed. NC characters are those which are known from usage for the preparation of an NC machining program (G, N, M, X, Z, P and numeric characters).

Als NC-Sonderzeichen werden solche bezeichnet, welche zusätzlich für eine automatische Behebung einer Prozeßsituation, deren Zustand erst zum Eingriffszeitpunkt einer Unterbrechung ermittelt wurde, notwendig sind. (W — für eine spezielle Werkzeugbehandlungsroutine Y — für die Ausführung von Rückführbewegungen des Werkzeuges zu einem Wechselpunkt und Wiederanfahrbewegung des Werkzeuges zum Unterbrechungspunkt, diese Bewegungen sind abhängig von dervorherermittelten aktuellen WerkzeugpositionAs NC special characters those are designated, which in addition for an automatic remedy of a process situation, whose condition was determined only at the intervention time of an interruption, are necessary. (W - for a special tool handling routine Y - for carrying out return movements of the tool to a change point and restarting movement of the tool to the break point, these movements are dependent on the previous average tool position

E — fürden Vorgang der Wiederherstellung vorSteuerungssituation der Bearbeitungsunterbrechung) Nach Zusammenstellung dieser NC-Zeichen und NC-Sonderzeichen durch die Einrichtung zur Störungsbehebung 14 in eine logische Folge von NC-Sätzen werden diese der Satzaufbereitungseinheit 3 zur Aufbereitung und Ausgabe von Weginformationen an den Wegerechner 4 und Schaltinformationen an die programmierbare Anpaßsteuerung 5 übergeben und somit der Werkzeugwechselpunkt angefahren. Die konkreten Wegbedinguhgen für das Fahren in x- und z-Richtung zum Werkzeugwechselpunkt werden nach Erkennen des NC-Sonderzeichens „Y" gemäß der wie vorab beschrieben ermittelten Werkzeugposition bei Bearbeitungsunterbrechung der Satzaufbereitungseinheit 3 zugeführt. Nach Erkennen des NC-Sonderzeichens „W" für eine spezielle Werkzeugbehandlungsroutine erfolgt ein Test, ob es sich um internen Werkzeugwechsel (Äquivalent-Werkzeug zum gebrochenen Werkzeug ist im Werkzeugträger der Maschine vorhanden) oder um externen Werkzeug-Wechsel handelt (Äquivalent-Werkzeug zum gebrochenen Werkzeug ist nicht im Werkzeugträger der Maschine vorhanden — einwechseln eines Äquivalent-Werkzeuges muß von externer Handhabeeinrichtung 22 in den Werkzeugträger der Maschine erfolgen).E - for the process of restoring before the control interruption of the processing interruption) After assembling these NC characters and NC special characters by the trouble shooting means 14 into a logical sequence of NC sentences, they are sent to the path calculator 3 for processing and outputting route information to the path calculator 4 and Transfer switching information to the programmable adjustment control 5 and thus approached the tool change point. The concrete Wegbedinguhgen for driving in the x- and z-direction to the tool change point are supplied to Recognition of the NC special character "Y" according to the previously described as determined tool position in case of interruption processing of the sentence processing unit 3. After recognizing the NC special character "W" for a special tool-handling routine, there is a test, whether it is internal tool change (equivalent tool to the broken tool is present in the tool carrier of the machine) or external tool change (equivalent tool to the broken tool is not present in the tool carrier of the machine - replace one Equivalent tool must be done by external handle 22 in the tool carrier of the machine).

Dieser Test durch die Einheit 14 erfolgt über Abfrage eines Parameters, der in der Phase der NC-Prog ram !Herstellung einer Werkzeugdefinition zugeordnet werden muß (bei zusätzlich vorhandener Werkzeugposition für Äquivalent-Werkzeug im Werkzeugträger) oder nicht (bei notwendigem Einwechseln von Äquivalent-Werkzeug durch die externe Handhabeeinrichtung 22).This test by the unit 14 takes place via interrogation of a parameter which must be assigned in the phase of the NC programming of a tool definition (with additionally existing tool position for equivalent tool in the tool carrier) or not (if necessary replacement of equivalent tool by the external handle 22).

Diese Frage muß vor Beginn des Bearbeitungsprozesses geklärt sein, da sie abhängig ist vom speziellen technologischen Bearbeitungsablauf für das zu programmierende Werkstück (z. B. Anteil der Schruppoperationen, Standvermögen des Werkzeuges, Werkstoff-/Schneidstoffpaarung) und der konstruktiven Auslegung des Werkzeugträgers der Werkzeugmaschine.This question must be clarified before starting the machining process, since it depends on the special technological machining sequence for the workpiece to be programmed (eg proportion of roughing operations, tool stability, material / cutting material pairing) and the structural design of the tool carrier of the machine tool.

Ist über den Parameter „interner Werkzeugwechsel" ermittelt worden, wird nach Bestimmung der Werkzeug position eines^ dem gebrochenen/versehlissenen Werkzeug zugeordneten Äquivalentwerkzeuges aus einer Werkzeugliste durch die Einheit zur Störungsbehebung 14 das Schalten des Äquivalentwerkzeuges in Bearbeitungspositipn ausgeführt, sowie das bekannte automatische Werkzeugträgerschwenken.If it has been determined via the "internal tool change" parameter, after determining the tool position of an equivalent tool assigned to the broken / missing tool from a tool list by the troubleshooting unit 14, the equivalent tool is switched to machining positions and the known automatic tool carrier is swiveled.

Anders wird im Falle des notwendigen externen Werkzeugwechsels (keine Werkzeugposition für Äquivalent-Werkzeug im Werkzeugträger vorhanden) verfahren.Otherwise, in the case of the necessary external tool change (no tool position for equivalent tool present in the tool carrier), the procedure is different.

Hier wird zwischen Werkzeugwechsel 1 oder Werkzeugwechsel 2 unterschieden.Here, a distinction is made between tool change 1 or tool change 2.

Werkzeugwechsel 1 beinhaltet das Schwenken des Werkzeugträgers derart, daß das verschlissene gebrochene Werkzeug von der externen Handhabeeinrichtung 22 entnommen werden kann.Tool change 1 involves pivoting the tool carrier such that the worn broken tool can be removed from the external handle 22.

Bei Ausführung des Werkzeugwechsels 2 hingegen wird der Werkzeugträger — nach Meldung des Einwechseins des Äquivalentwerkzeuges durch die Handhabeeinrichtung 22 — wieder in Bearbeitungsposition geschwenkt. Über eine im Normalfall mit „0" belegte Zelle erfolgt die Ermittlung, ob Werkzeugwechsel 1 oder 2 vorliegt. Bei Inhalt der Zelle 0 wird zunächst immer Werkzeugwechsel 1 ausgeführt. Um wieviel Positionen der Werkzeugträger schwenken muß, wird anhand der zum Zeitpunkt der Unterbrechung programmierten Werkzeugposition ermittelt. In Fig.4 wird ein Beispiel für einen Werkzeugträger der Maschine DS2 mit 8 vorhandenen Werkzeugpositionen gezeigt.When executing the tool change 2, however, the tool holder is - after reporting the Einwechseins the equivalent tool by the handle device 22 - pivoted back into the processing position. A cell normally occupied by "0" is used to determine whether tool change 1 or 2. The contents of cell 0 are always tool change 1. The number of positions the tool holder must pivot is determined by the tool position programmed at the time of interruption 4 shows an example of a tool carrier of the machine DS2 with 8 existing tool positions.

Damit befindet sich das gebrochene/verschlissene Werkzeug in Entnahmeposition für die Handhabeeinrichtung 22. Die Kopplung der Handhabeeinrichtung 22 an die Steueranordnung erfolgt über die programmierbare Anpaßsteuerung 5. Zusätzlich wird die Position des gebrochenen Werkzeuges übergeben, und die Ermittlung einer Werkzeugposition eines Äquivalentwerkzeuges erfolgt in der externen Einheit 22 auf die Art wie bei internem Werkzeugwechsel beschrieben. Nach Meldung des Einsetzens des Äquivalentwerkzeuges durch die Handhabeeinrichtung 22 auf die frei gewordene Entnahmeposition wird das Weiterlesen der aus Speicher 19 zusammengestellten NC-Zeichenfolge aktiviert, wobei als nächstes wiederum das NC-Sonderzeichen „W" gelesen wird. Durch Abfrage des Inhalts der genannten Arbeitszelle (jetzt = 1, da zum Abschluß der Ausführung des Werkzeugwechsels 1 gesetzt) wird der Werkzeugwechsel 2 initiiert. Dieser beinhaltet das Schalten des Äquivalentwerkzeuges in Bearbeitungsposition durch Rückspeichern des Werkzeugbefehls in den aktuellen Werkzeugaufruf. Die neuen Korrekturwerte des Äquivalentwerkzeuges, welche zwischen gebrochenem Werkzeug und Äquivalentwerkzeug immer unterschiedlich sind, auch bei gleicher Werkzeuggeometrie und gleichen Werkzeugkonstanten — müssen dem Werkzeugbefehl so zugeordnet werden, daß weder Koliission ngch Maßabweichung am Werkstück auftreten können. Bei begrenzter Möglichkeit der Werkzeugkorrekturschalterbelegung wird ein Teil des Werkzeugkorrekturspeichers 20 für Korrekturwertbelegung bei der NC-Programmierung (z.B. D 01 bis D16) verwendet, die restlichen zur Verfügung stehenden Korrekturwertplätze (z.B. D17 bis D32) werden für Äquivalentwerkzeuge reserviert. Im Beispielsfall kann ein Werkzeug bei 8 vorhandenen Werkzeugplätzen zweimal eingesetzt werden. Ehe die neuen Korrekturwerte auf die Werkzeugkorrekturwerte des aktuellen Werkzeuges umgespeichert werden, erfolgt in der Einrichtung 21 ein Test, wievielmal ein programmiertes Werkzeug schon ersetzt wurde. Steht kein Korrekturwertspeicherplatz im Speicher 20 mehr zur Verfugung, wird das Reaktionsprogramm nach Schalten auf Bearbeitungsposition unterbrochen. Ist ein erneuter Werkzeugwechsel möglich, werden die neuen Korrekturwerte auf einen dem ausgewechselten Werkzeug zugeordneten Platz im Korrekturwertspeicher 20 übernommen und ein Parameter in der Einrichtung 21 hinsichtlich der nun schon ausgeführten Werkzeugwechsel aktualisiert. Das Wiederanfahren des neu eingewechselten Äquivalentwerkzeuges an die Bearbeitungswiederaufnahmeposition (korrigierte x/z-lstwerte der Bearbeitungsunterbrechungsposition aus Speicher 16) vom Werkzeugwechselpunkt aus erfolgt wie das Rückfahren des Werkzeuges, d.h. die ermittelte NC-Zeichenfolge wird aus dem Speicher für Weg- und Schaltbefehle 19 zusammengestellt und mittels der Satzaufbereitungseinheit 3 aufbereitet und zur Ausführung an den Wegerechner 4 und die programmierbare Anpaßsteuerung 5 ausgegeben. Als letztes dieser Zeichenfolge wird ein nicht-NC-gerechtes Zeichen aus dem Speicher 19 gelesen. Das bewirkt, daß durch die Einrichtung zur Störungsbehebung 14 als Abschluß der Ermittlung und Ausführung eines Reaktionsprogramms auf Grund von Werkzeugbruch/Werkzeugverschleiß die gleichen Bedingungen wie zum Zeitpunkt der NC-Programmunterbrechung hergestellt werden. Diese Bedingungen — Werkzeug- und Wegebefehl, Zusatzfunktionen, effektive Satzadresse, Overridewert, Bemaßungsangaben, Steigungswerte, PMC-Informationen, Hauptspindelwinkelangabe — werden aus dem NC-lnformationsspeicher für· einen unterbrochenen Satz 16 geholt und der Satzaufbereitungseinheit 3 so übermittelt, daß der störungsfreie Bearbeitungsablauf des NC-Programmes fortgesetzt wird. Für den Fall, daß an die Prozeßüberwachungseinrichtung 10 ein Meßsystem 11 für die Werkstücküberwachung angeschlossen ist, wird die Prozeßüberwachungseinrichtung 10 erst nach Abschluß einer Arbeitsstufe aktiviert (Anfahren der Werkstücküberwachungseinrichtung 11 auf Meßposition am Werkstück). Nach Auswertung der Meßgeberdaten erfolgt ebenfalls Signalübertragung von der Prozeßüberwachungseinrichtung an die Einrichtung zur Prioritätenregelung 12 für die Abarbeitung der Reaktionsprogramme, die"dann die Einrichtung zur Störungsbehebung 14 aktivieren. Es können drei Fälle übertragen werden:The broken / worn tool is in the removal position for the handle device 22. The coupling of the handle 22 to the control arrangement via the programmable Anpaßsteuerung 5. In addition, the position of the broken tool is transferred, and the determination of a tool position of an equivalent tool takes place in the external Unit 22 in the manner described in internal tool change. After the insertion of the equivalent tool by the handling device 22 on the released removal position, the further reading of the NC string assembled from memory 19 is activated, whereby the NC special character "W" is again read next. now = 1, set to complete tool change execution 1) initiates tool change 2. This involves switching the equivalent tool to the machining position by restoring the tool command to the current tool call The new equivalent tool offset values, which always exist between broken tool and equivalent tool are different, even with the same tool geometry and the same tool constants - must be assigned to the tool command in such a way that neither col- lection nor dimensional deviation can occur on the workpiece a part of the tool offset memory 20 for correction value assignment in NC programming (e.g. D 01 to D16), the remaining available correction value locations (e.g., D17 to D32) are reserved for equivalent tools. In the example, a tool can be used twice with 8 existing tool places. Before the new correction values are transferred to the tool correction values of the current tool, a test is performed in the device 21 as to how many times a programmed tool has already been replaced. If no correction value memory space is available in the memory 20, the reaction program is interrupted after switching to the machining position. If a renewed tool change is possible, the new correction values are transferred to a space assigned to the replaced tool in the correction value memory 20, and a parameter in the device 21 is updated with respect to the now already executed tool changes. Restarting the newly substituted equivalent tool to the machining resumption position (corrected x / z values of the machining interrupt position from memory 16) from the tool change point is like returning the tool, i. the ascertained NC string is assembled from the memory for displacement and switching commands 19 and processed by means of the sentence processing unit 3 and output to the path calculator 4 and the programmable adaptation control 5 for execution. As the last of this string, a non-NC character is read from the memory 19. This causes the trouble shooting means 14 to complete the determination and execution of a reaction program due to tool breakage / tool wear to produce the same conditions as at the time of NC program interruption. These conditions - tool and direction command, additional functions, effective set address, override value, dimension information, slope values, PMC information, main spindle angle indication - are fetched from the NC information memory for an interrupted set 16 and transmitted to the sentence preparation unit 3 so that the trouble-free processing of the NC program is continued. In the event that a measuring system 11 for workpiece monitoring is connected to the process monitoring device 10, the process monitoring device 10 is activated only after completion of a working stage (approaching the workpiece monitoring device 11 to the measuring position on the workpiece). After evaluation of the encoder data, signal transmission also takes place from the process monitoring device to the priority control device 12 for the execution of the reaction programs, which then activate the device for troubleshooting 14. Three cases can be transmitted:

1. Maßhaltigkeit des Werkstückes ist gewährleistet, d.h. der Meßgeber wird zurückgefahren und das nächste NC-Zeichen aus dem Einlesespeicher 3 wird von der Satzaufbereitungseinheit 3 übernommen. Die Bearbeitung des Werkstückes läuft gemäß programmierter Bedingungen.1. Dimensional accuracy of the workpiece is ensured, i. the encoder is moved back and the next NC character from the read-in memory 3 is taken over by the sentence processing unit 3. The machining of the workpiece runs according to programmed conditions.

2. Die ausgewertete Maßabweichung hinsichtlich der aktuellen Arbeitsstufe liegt außerhalb eines vorgegebenen Toleranzbandes:Ein Äquivalentwerkzeug wird eingewechselt. Das geschieht, wie unter Werkzeugwechsel 2 beschrieben (Übernahme des aktuellen Werkzeugbefehls, Test der Häufigkeit der Werkzeugwechsel, bei möglichem Wechsel Neubelegung der aktuellen Korrekturwertspeicher). Es wird nun die weitere Übernahme von NC-Zeichen aus dem Einlesespeicher 2 von der Satzaufbereitungseinheit 3 durch die Stellgrößenverrechnungseinheit 13 gestoppt und dafür das NC-Zeichen Programmende an den Wegerechner 4 und die programmierbare Anpaßsteuerung 5 ausgegeben. Es wird ein externer Werkstückwechsel aktiviert, das Anschlußteil aus demMaschinenraum entfernt und ein neuer Rohling eingewechselt. Nach dem über die Schalteinrichtungen der Werkzeugmaschine 8 und die programmierbare Anpaßsteuerung 5 ein Spannen der Spanneinrichtung der Maschine gemeldet ist, wird das Lesen von NC-Zeichen aus dem Einlesespeicher 2 an die Satzaufbereitungseinheit 3 vom Programmanfangszeichen an aktiviert.2. The evaluated dimensional deviation with regard to the current work stage is outside a specified tolerance band: an equivalent tool is substituted. This happens as described under tool change 2 (adoption of the current tool command, test of the frequency of the tool change, if possible change reassignment of the current correction value memory). It is now the further adoption of NC characters from the read-only memory 2 stopped by the set processing unit 3 by the manipulated variable calculation unit 13 and for the NC character end of the program output to the path calculator 4 and the programmable adaptation control 5. An external workpiece change is activated, the connection part is removed from the machine room and a new blank is loaded. After a tensioning of the clamping device of the machine is reported via the switching devices of the machine tool 8 and the programmable adaptation control 5, the reading of NC characters from the read-in memory 2 to the sentence processing unit 3 is activated by the program start character.

3. Die ausgewerteten Maßabweichungen liegen innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbandes: Die Zustellbewegung des Werkzeuges muß derart verändert werden, daß die Maßhaltigkeit des Werkstückes bei erneutem Einsatz des Werkzeuges, das die Maßabweichung verursachte, in einer folgenden Arbeitsstufe oder Aufruf im folgenden NC-Programm gewährleistet ist. Das erfolgt ebenfalls über Änderung des aktuellen Werkzeugkorrekturwertaufrufs. Während beim Einwechseln eines Äquivalentwerkzeuges der Korrekturwert bereitstehen und daher die Einrichtung zum Test der Häufigkeit des Werkzeugwechsels 21 aktiviert werden muß, ist sie in diesem Fall nicht erforderlich. Der neue Korrekturwert wird erst in der Einrichtung zur Störungsbehebung 14 berechnet. Er ergibt sich aus dem alten Korrekturwert und der verbleibenden Toleranzbreite bis zum Erreichen der Toleranzgrenze des Werkstückabmaßes und kann sofort auf den Korrekturwertaufruf übernommen werden, der dem der Werkstückmessung unmittelbar vorhergehenden Werkzeugaufruf zugeordnet ist.3. The evaluated dimensional deviations are within a specified tolerance band: The feed movement of the tool must be changed so that the dimensional accuracy of the workpiece with renewed use of the tool that caused the dimensional deviation is guaranteed in a subsequent work or call in the following NC program. This is also done by changing the current tool offset value call. While the correction value is available when replacing an equivalent tool and therefore the means for testing the frequency of the tool change 21 must be activated, it is not required in this case. The new correction value is only calculated in the troubleshooting device 14. It results from the old correction value and the remaining tolerance width until reaching the tolerance limit of the workpiece dimension and can be transferred immediately to the correction value call, which is assigned to the tool call immediately preceding the workpiece measurement.

Claims

Invention claim:

Circuit arrangement for automatic correction of process disturbances in programmable logic controllers for machine tools for machining workpieces, using a process monitoring device with coupled measuring systems for monitoring variables, a programmable adjustment control and associated main drive, switching devices of the machine tool and external handle device, a path calculator, to the measuring systems and feed drives a tool correction value memory, a read-in memory and a sentence processing unit for a machining program, characterized in that the path calculator (4), the programmable adaptation control (5) and the process monitoring device (10) are connected to inputs of a priority control device (12) first output via a Stellgrößenverrechnungseinheit (13) and the second output together with the first output of Ste The second output of the manipulated variable calculating unit (13) is connected to the path calculator (4) and the programmable adaptation control (5), which is connected to the device for fault elimination (14). an actual position memory (15) of the tool connected to the path calculator (4), an NC information memory for an interrupted set (16), a memory for the tool cutting position (17), a memory for the end coordinates of the NC block processed completely before the interrupted sentence (18), a memory for travel and switching commands (19), means for testing the frequency of the tool change (21), the tool offset value memory (20) and the sentence editing unit (3) are connected and that the sentence editing unit (3) with the NC information storage for an interrupted record (16) and the memory for the end coordinates of a full d em interrupted sentence processed NC sentence (18) is connected.

For this 4 pages drawings

Field of application of the invention

The field of application of the invention are programmable logic controllers for machine tools for machining workpieces.

Characteristic of the known technical solutions

In the machining of workpieces for a long period of time without the presence of an operator, in addition to the standard system of a machine tool control (eg, organizational tasks, preparation of the NC program, processing geometric and technological functions) facilities are necessary, the process of processing the NC Program monitor, in particular the critical elements tool / workpiece in the system machine tool / clamping device / tool / workpiece. For the most part, transmitters with different physical principles of action (optical, electrical, pneumatic, tactile or combined forms) are assigned to the machine tool, and process errors are detected by means of additional evaluation devices. The arrangements known for this purpose recognize disturbance variables (eg tool wear, excess tolerance of the machining allowance) but are not able to remedy them without the intervention of an operator.

A method is known which makes it possible to retract a tool from a point of interruption on the workpiece to a retracted position and to calculate a starting distance for starting up a restarting working position. The following disadvantages occur: The tool automatically moves to a retraction position. In order to carry out a reaction after reaching the retreat position, actions by the operator are necessary (for example, starting of the tool change point, replacement of the tool). After executing this reaction, the operator must select whether the breakpoint should be approached again or whether a new point should be specified. The calculation of the approach route on the basis of the coordinate specification is done by a computer. However, startup will not start until the operator has acknowledged it. The removal of the NC program interruption can only be eliminated by means of an operator intervention. Furthermore, a method is known in which an interference signal, for. For example, a tool breakage signal is inputted to the numerical controller by depressing a button when an abnormal condition is detected by the operator through a control panel. It is also possible, for. B. by monitoring the rotor current of the tool spindle motor or the motor for the transport of the tool to automatically win a tool break signal and thus immediately interrupt the machining operation. At the same time, the removal of a subprogram from a memory is initiated, which now controls the NC machine according to the conditions of a tool breakage. A disadvantage of this method is that all possibly occurring disturbances and the steps to be derived from them require separate programs to be created. These are widely required in order to detect abnormalities in a wide range, but an immediate adaptation to occurring disturbances during the process is no longer possible. According to preprogrammed parameters, a jump to one of the subroutines, but always have a constant sequence and are permanently stored. In another method and the associated device for automatic release and return of the tool with respect to a workpiece to be machined data are called and charged when an irregularity signal, which must be determined in advance by a programmer and fed to a storage medium. These are e.g. Parameters for the definition of the tool position, geometry data for the retraction and restarting movement of the tool. According to these preprogrammed parameters, the calculation of the release and return paths is carried out, whereby the required prior programming no change during the machining process is possible.