DE102005008500B3

DE102005008500B3 - Verfahren zur Steuerung einer Werkzeugmaschine, Produktionsmaschine und/oder eines Roboters

Info

Publication number: DE102005008500B3
Application number: DE102005008500A
Authority: DE
Inventors: Joachim Nebel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2005-02-24
Filing date: 2005-02-24
Publication date: 2006-08-10
Anticipated expiration: 2025-02-25
Also published as: US20090007082A1; WO2006089899A3; WO2006089899A2; JP2008532130A

Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Steuerung einer Werkzeugmaschine, Produktionsmaschine und/oder eines Roboters mittels eines Teileprogramms, das von einem Interpreter einer Steuereinrichtung übersetzt wird, wobei das Teileprogramm (2) eine Vielzahl von Bearbeitungssätzen aufweist, die nacheinander vom Interpreter (5) eingelesen werden, wobei, wenn der Interpreter (5) einen Bearbeitungssatz einliest, der durch eine Graphieinformation als Patternanweisung definiert ist und Strukturinformationen über das Datenformat nachfolgender Bearbeitungssätze enthält, vom Interpreter (5) ein Formular (8) mit diesem Datenformat erzeugt und gespeichert wird und die Parameter eines nachfolgenden vom Interpreter (5) eingelesenen Bearbeitungssatzes in das Formular (8) eingetragen werden und solchermaßen aus dem Formular (8) und den Parametern des Bearbeitungssatzes ein Datensatz (9) erzeugt wird. Weiterhin betrifft die Erfindung eine diesbezügliche Steuereinrichtung. Die Erfindung schafft ein einfaches und schnelles Verfahren zur Steuerung einer Werkzeugmaschine, Produktionsmaschine und/oder eines Roboters. Weiterhin schafft die Erfindung auch eine diesbezügliche Steuereinrichtung.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Werkzeugmaschine, Produktionsmaschine und/oder eines Roboters mittels eines Teileprogramms, das von einem Interpreter einer Steuereinrichtung übersetzt wird ( DE 101 04 163 A1 ). Weiterhin betrifft die Erfindung eine diesbezügliche Steuereinrichtung zur Steuerung einer Werkzeugmaschine, Produktionsmaschine und/oder eines Roboters.

Bei Steuereinrichtungen für z.B. Werkzeugmaschinen, Produktionsmaschinen und/oder Robotern wird der Bearbeitungsprozess eines zu bearbeitenden Werkstücks in einem so genannten Teileprogramm beschrieben, das von der Steuereinrichtung zur Steuerung der Maschine eingelesen wird. Jedes Teileprogramm besteht aus einer Vielzahl von Bearbeitungssätzen, die den Bearbeitungsprozess festlegen. Teileprogramme dieser Art werden heutzutage üblicherweise auf einem CAD-System erstellt und bestehen oftmals aus mehreren tausend Bearbeitungssätzen deren Struktur häufig immer gleich ist. Von Bearbeitungssatz zu Bearbeitungssatz ändern sich sehr oft nur die für die Bearbeitung notwendigen Parameter.

Die handelsüblich verwendeten Steuereinrichtungen zur Steuerung der Maschine arbeiten mit einem Interpreter, d.h. jeder einzelne Bearbeitungssatz wird einzeln vom Interpreter übersetzt. Übersetzten bedeutet hier Wandlung der ASCII Zeichen des Bearbeitungssatzes, Syntaxcheck des Bearbeitungssatzes, Prüfen der Programmierregeln des Bearbeitungssatzes und Erzeugen eines zugehörigen Datensatzes in einem definierten Datenformat. Der Datensatz wird anschließend von einem Interpolator der Steuereinrichtung eingelesen, der aus dem Datensatz Sollwerte für einen Antrieb der Maschine erzeugt.

Nachteil dieses Verfahrens ist es, dass aufgrund der vielen redundanten Daten im Teileprogramm beim Übersetzen der Bearbeitungssätze vom Interpreter unnötige Rechenzeit verbraucht wird.

Weiterhin sind die Teileprogramme oft auch so groß, dass sie nicht in den Speicher der Steuereinrichtung passen und damit während ihrer Abarbeitung von einem externen Rechner abschnittsweise in den Speicher der Steuereinrichtung geladen werden müssen. Da die handelsüblich verwendete Busanbindung zwischen dem externen Rechner und der Steuereinrichtung nur eine begrenzte Übertragungskapazität aufweist, können die Bearbeitungssätze oft nicht mit der erforderlichen Geschwindigkeit dem Interpreter zur Verfügung gestellt werden.

Die oben genanten Nachteile bedingen eine verringerte Bearbeitungsgeschwindigkeit und/oder eine schlechtere Oberflächengüte eines von der Maschine zu bearbeitenden Werkstücks.

Handelsüblich wurde bisher versucht die Rechenzeit mit Hilfe schnellerer Hardware zu verkürzen.

Diese Lösung ist jedoch aufwendig und teuer.

Aus der DE 101 041 63 A1 ist eine Steuerungs- und/oder Überwachungsanlage einer Maschine und/oder Anlage mit Aktionskomponenten unterschiedlicher Aktionsgruppen bekannt, die ein hierarchisch strukturiertes Momentenmodell der Maschin/Anlage mit ansprechbaren Aktionselementen aufweist, die Aktionen unterschiedlicher Aktionsgruppen entsprechen.

Aus der EP 1 435 549 A1 ist ein konfigurierbares Interface für eine numerische Steuerung bekannt, wobei mit Hilfe der Steuerung das Interface kundenspezifisch konfiguriert werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein einfaches und schnelles Verfahren zur Steuerung einer Werkzeugmaschine, Produktionsmaschine und/oder eines Roboters zu schaffen. Weiterhin soll auch eine diesbezügliche Steuereinrichtung geschaffen werden.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Steuerung einer Werkzeugmaschine, Produktionsmaschine und/oder eines Roboters mittels eines Teileprogramms, das von einem Interpreter einer Steuereinrichtung übersetzt wird, wobei das Teileprogramm eine Vielzahl von Bearbeitungssätzen aufweist, die nacheinander vom Interpreter eingelesen werden, wobei, wenn der Interpre ter einen Bearbeitungssatz einliest, der durch eine Graphieinformation als Patternanweisung definiert ist und Strukturinformationen über das Datenformat nachfolgender Bearbeitungssätze enthält, vom Interpreter ein Formular mit diesem Datenformat erzeugt und gespeichert wird und die Parameter eines nachfolgenden vom Interpreter eingelesenen Bearbeitungssatzes in das Formular eingetragen werden und solchermaßen aus dem Formular und den Parametern des Bearbeitungssatzes ein Datensatz erzeugt wird.

Weiterhin wird diese Aufgabe gelöst durch eine Steuereinrichtung zur Steuerung einer Werkzeugmaschine, Produktionsmaschine und/oder eines Roboters umfassend ein Teileprogramm und einen Interpreter, wobei das Teileprogramm, eine Vielzahl von Bearbeitungssätzen aufweist, die nacheinander von dem Interpreter eingelesen werden, wobei der Interpreter derart ausgebildet ist, dass wenn der Interpreter einen Bearbeitungssatz einliest, der durch eine Graphieinformation als Patternanweisung definiert ist und Strukturinformationen über das Datenformat nachfolgender Bearbeitungssätze enthält vom Interpreter ein Formular mit diesem Datenformat erzeugt und gespeichert wird und die Parameter eines nachfolgenden vom Interpreter eingelesenen Bearbeitungssatzes in das Formular eingetragen werden und solchermaßen aus dem Formular und den Parametern des Bearbeitungssatzes ein Datensatz erzeugt wird.

Es erweist sich als vorteilhaft, dass der Bearbeitungssatz eine Arbeitsanweisung und einen Parameter enthält. Es stellt die übliche Form eines Bearbeitungssatzes dar.

Ferner erweist es sich als vorteilhaft, dass die Parameter eines nachfolgenden vom Interpreter eingelesenen Bearbeitungssatzes, der durch eine weitere Graphieinformation als zu der Patternanweisung zugehörig definiert ist und nur Parameter aufweist, in das Formular eingetragen werden. Mit einer weiteren Graphieinformation können Bearbeitungssätze als zu einer bestimmten Patternanweisung zugehörig definiert werden.

Somit ist jeder Patternanweisung eine beliebige Anzahl von Bearbeitungssätzen fest zuordenbar.

Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, dass ein Parameter als Sonderzeichen ausgebildet ist, da dann die Anzahl der zu übersetzenden Daten noch weiter reduziert werden kann.

Vorteilhafte Ausbildungen der Steuereinrichtung ergeben sich analog zur vorteilhaften Ausbildungen des Verfahrens und umgekehrt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Dabei zeigen:
1 eine Steuereinrichtung,
2 einen Datensatz und
3 ein Formular.
In 1 sind in Form eines Blockschaltbildes die wesentlichen Steuerungskomponenten einer Maschine, wie z.B. einer Werkzeugmaschine, Produktionsmaschine und/oder eines Roboters dargestellt.
Auf einem externen Rechner 3 der handelsüblich in der Regel als Personalcomputer ausgebildet ist, und im Wesentlichen zur Bedienung der Maschine dient, sind mehrere Teileprogramme zur Bearbeitung von Werkstücken gespeichert, wobei in 1 der Übersichtlichkeit halber nur ein Teileprogramm 2 dargestellt ist. Jedes Teileprogramm besteht aus einer Vielzahl von hintereinander folgenden Bearbeitungssätzen, die in 1 durch gezackte Linien innerhalb der Darstellung des Teileprogramm 2 angedeutet sind. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels sei im Folgenden angenommen, dass das Teileprogramm aus den unten stehenden Bearbeitungssätzen A, B, C und D besteht. C = ACP(–10.23) X1.1 Y = IC(3.4) (A) C = ACP(–20.23) X2.1 Y = IC(4.8) (B) Y = IC(5.1) (C) C = ACP(–22.23) X3.3 Y = IC(2.9) (D)
Jeder Bearbeitungssatz enthält Arbeitsanweisungen und entsprechende Parameter die angeben wie z.B. die Achsen der Maschine zu verfahren sind, wobei jeder Bearbeitungssatz in der Regel nacheinander abgearbeitet wird. Betrachtet man beispielhaft den Bearbeitungssatz A, so bedeutet die Arbeitsanweisung C = ACP in Verbindung mit dem Parameter –10.23, dass die C-Achse der Maschine in positiver Richtung auf den Wert –10.23 gedreht werden soll. Die Arbeitsanweisung X in Verbindung mit dem Parameter 1.1 bedeuten, dass die X-Achse der Maschine auf die Position 1.1 verfahren soll. Die Arbeitsanweisung Y = IC in Verbindung mit dem Parameter 3.4 bedeutet, dass die Y-Achse um den Wert von 3.4 aus der jetzigen Position heraus verfahren werden soll.
In dem Ausführungsbeispiel ist jeder Arbeitsanweisung nur ein einzelner Parameter zugeteilt. Je nach Art der Arbeitsanweisung können aber auch mehrere Parameter zu einer Arbeitsanweisung gehören. Die Bearbeitungssätze B und D sind entsprechend von der Struktur wie der Bearbeitungssatz A aufgebaut. Der Bearbeitungssatz C besitzt eine davon abweichende Struktur.
Zu Beginn der Bearbeitung eines Werkstücks wird das dafür benötigte Teileprogramm vom externen Rechner 3, wenn dies von seiner Größe her möglich ist, auf einen Speicher 10 einer Steuereinrichtung 4 zur Steuerung einer Werkzeugmaschine, Produktionsmaschine und/oder eines Roboters heruntergeladen, was durch einen entsprechenden Pfeil in 1 angedeutet ist. Ist das Teileprogramm 2 zu groß für den Speicher 10, so kann zunächst auch nur ein Teil des Teileprogramms in den Speicher 10 geladen werden, und während des Bearbeitungsvorgangs entsprechend die restlichen Teile das Teileprogramms 2 nachgela den werden. Der externe Rechner 3 und die Steuereinrichtung 4 sind zum Datenaustausch in der Regel mittels einer Busanbindung untereinander verbunden.
Die einzelnen Bearbeitungssätze des Teileprogramms 2 werden nun nacheinander von einem Interpreter 5 übersetzt und für jeden Bearbeitungssatz einen entsprechenden Datensatz für einen Interpolator 6 erzeugt. Dabei wird bei der Übersetzung vom Interpreter eine Wandlung der ASCII Zeichen der Bearbeitungssätze, einen Syntaxcheck der Bearbeitungssätze und eine Überprüfung der Programmierregeln der Bearbeitungssätze, durchführt. Ausgehend von dem von einem Interpreter erzeugten Datensatz berechnet ein Interpolator 6 Achsensollwerte als Eingangsgrößen für die Antriebe 7A, 7B und 7C zum Verfahren der entsprechenden Achsen X, Y und C der Maschine. Der Antrieb 7A treibt dabei in dem Ausführungsbeispiel die X-Achse an, der Antrieb 7B treibt die Y-Achse an und der Antrieb 7C treibt die C-Achse an.
Erfindungsgemäß wird nun im Teileprogramm ein spezieller Bearbeitungssatz mit Hilfe eine Graphieinformation als eine so genannte Patternanweisung definiert. Diese Definition wird vorzugsweise am Anfang des Teileprogramms vorgenommen. Die Patternanweisung enthält selbst keine Parameter mehr, sondern nur noch Strukturinformation über das Datenformat nachfolgender Bearbeitungssätze, die durch eine weitere Graphieinformation als zu der Patternanweisung zugehörig definiert sind und nur Parameter aufweisen.
Das für das erfindungsgemäße Verfahren verwendete Teileprogramm lautet dann entsprechend den oben stehenden Bearbeitungssätzen A, B, C und D: DEFPATT C = ACP(REAL) X(REAL) Y = IC(Real) (P) &–10.23, 1.1, 3.4 (A*) &–20.23, 2.1, 4.8 (B*) Y = IC(5.1) (C*) &–22.23, 3.3, 2.9 (D*)
Zu Beginn des hier im Rahmen des Ausführungsbeispiels angenommenen Teileprogramms wird, mittels der Patternanweisung P, das Datenformat nachfolgender vom Interpreter eingelesene Bearbeitungssätze, die durch eine weitere Graphieinformation als zu der Patternanweisung zugehörig definiert sind, definiert. Die ASCII-Zeichenfolge "DEFPATT" bildet im Ausführungsbeispiel die Graphieinformation zur Definition des Bearbeitungssatzes als Patternanweisung. Durch die weitere Graphieinformation „&" in einigen der nachfolgenden Bearbeitungssätze wird festgelegt, dass diese zu der obigen Patternanweisung zugehörig sind. In dem Ausführungsbeispiel sind dies die Bearbeitungssätze A*, B* und D*. Die Patternanweisung P enthält nun Strukturinformation über das Datenformat der nachfolgenden mit „&" gekennzeichneten Bearbeitungssätze. So wird z.B. festgelegt, dass der Parameter –10.23 des Bearbeitungssatzes A* als Realzahl zu interpretieren ist und die C-Achse im Uhrzeigersinn auf die Position –10.23 entsprechend der Arbeitsanweisung C = ACP zu verfahren ist. Durch ein Komma getrennt wird im Bearbeitungssatz A* weiterhin der Parameter 1,1 angegeben, der gemäß der Patternanweisung als Realzahl zum Verfahren der X-Achse auf die Position 1.1 zu interpretieren ist. Weiterhin wird mit einem Komma getrennt der Parameter 3.4 angegeben, der ebenfalls gemäß der Patternanweisung P als Realzahl zu interpretieren ist und angibt die Y-Achse um einen Wert von 3.4 aus der momentanen Position zu verfahren. Entsprechend sind die Parameter der Bearbeitungssätze B* und D* zu interpretieren.
Dadurch, dass ein Teileprogramm in der Regel eine Vielzahl von Bearbeitungssätzen aufweist, die sich nur durch unterschiedliche Parameter unterscheiden aber ansonsten gleiche Arbeitsanweisungen aufweisen kann ein erhebliche Vereinfachung der Übersetzung des Teileprogramms erzielt werden. Für die Bearbeitungssätze, die mittels der weiteren Graphieinformation (im Ausführungsbeispiel „&") als zu der Patternanwei sung zugehörig definiert sind, entfällt die Wandlung der ASCII-Zeichen der Arbeitsanweisung, der Syntaxcheck und das Überprüfen der Programmierregeln der Arbeitsanweisung, was die Rechenzeit extrem verkürzt. Weiterhin wird auch das Datenvolumen des Teileprogramms selbst stark reduziert, so dass bei vielen Anwendungen auf ein Nachladen des Teileprogramms vom externen Rechner 3 auf den Speicher 10 der Steuereinrichtung 4 während der Bearbeitung des Werkstücks verzichtet werden kann.
Handelsüblich wird aus den Bearbeitungssätzen A, B, C und D des Teileprogramms 2 mittels des Interpreters 5 für den Interpolator 6 der Steuereinrichtung 4 jeweils ein dem jeweiligen Bearbeitungssatz zugehöriger Datensatz 9 erzeugt, dessen Struktur in 2 dargestellt ist. In 2 ist dabei der Datensatz 9 dargestellt, den der Interpreter 5 als Endprodukt des Übersetzungsvorgangs aus dem Bearbeitungssatz A erzeugt. Entsprechend dem Bearbeitungssatz A wird in der ersten Spalte die zu verfahrenden Achsen eingetragen. In der zweiten Spalte „Parameter" werden die zu den jeweiligen Achsen zugehörigen Parameter, die in dem Bearbeitungssatz A definiert sind, eingetragen. In den weiteren nachfolgenden drei Spalten wird mittels einer Binärcodierung die Arbeitsanweisung für die jeweilige Achse festgelegt, wobei eine "1" bedeutet, dass die entsprechende Arbeitsanweisung mit dem in der Spalte „Parameter" bei der entsprechenden Achse stehenden Parameter durchgeführt werden soll. Die Bezeichnung "ACP" bedeutet dabei wie schon gesagt, Verfahren der entsprechenden Achse im Uhrzeigersinn auf die Position des Parameters, die Arbeitsanweisung „IC" bedeutet Verfahren der entsprechenden Achse um den Parameter aus einer gegebenen Position heraus und die Arbeitsanweisung "AC" bedeutet Verfahren der entsprechenden Achse auf die Absolutposition gemäß dem Parameter. Der Datensatz 9 wird vom Interpolator 6 eingelesen und daraus vom Interpolator 6 die Sollwerte für die Antriebe 7A, 7B und 7C berechnet.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird nun, wenn der Interpreter eines Bearbeitungssatzes einliest, der durch eine Graphieinformation (im Ausführungsbeispiel: „DEFPATT") als Patternanweisung P definiert ist und Strukturinformation über das Datenformat nachfolgender Bearbeitungssätze A*, B* und D* enthält, vom Interpreter 6 ein Formular 8 (gemäß 3) mit diesem Datenformat erzeugt und gespeichert.
In 3 ist ein solches Formular 8 dargestellt. Das Formular 8 entspricht dem Datensatz 9 gemäß 2 bis auf die Tatsache, dass in die Spalte „Parameter" die Parameter noch nicht eingetragen sind. Anschließend werden nun die Parameter eines nachfolgenden vom Interpreter eingelesenen Bearbeitungssatzes (hier der Bearbeitungssatz A*), der durch die weitere Graphieinformation "&" als zu der Patternanweisung P zugehörig definiert ist und nur Parameter aufweist (–10.23, 1.1, 3.4), in das Formular 8 eingetragen. Solchermaßen wird durch den Eintrag der Parameter des Bearbeitungssatzes A* in das Formular 8 ein Datensatz 9 entsprechend 2 erzeugt.
Die Übersetzung der Arbeitsanweisung C* bleibt von dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel unberührt, da die Arbeitsanweisung nicht die weitere Graphieinformation "&" aufweist. Die Übersetzung der Arbeitsanweisung C* wird somit mit dem handelsüblichen oben zu 2 beschriebenen bekannten Verfahren durchgeführt.
Falls in dem Teileprogramm nach der Patternanweisung alle nachfolgenden Bearbeitungssätze z.B. per Definition bis zur nächsten Patternanweisung zu der vorigen Patternanweisung definiert werden, so kann eine Definition in Form einer weiteren Graphieinformation ("&") bei den nachfolgenden Bearbeitungssätzen, die als zu der Patternanweisung zugehörig zu definieren sind, entfallen.
Weiterhin ist es selbstverständlich auch möglich, z.B. einen einzelnen Parameter gemäß der Arbeitsanweisung D** (siehe Beispiel unten), als Ersatz für einen bestimmten Parameter anzugeben, der immer wieder den gleichen Wert aufweist. DEFPATT C = ACP(REAL) X(REAL) Y = IC(Real)(P) &–10.23, 1.1, 3.4 (A*) &–20.23, 2.1, 4.8 (B*) Y = IC(5.1) (C*) &–22.23, !, 2.9 (D**)
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird die Übersetzungszeit des Teileprogramms stark verkürzt, da die Wandlung der ASCII Zeichen des Bearbeitungssatzes, der Syntaxcheck des Bearbeitungssatzes und das Prüfen der Programmierregeln des Bearbeitungssatzes weitgehend entfallen. Durch die kürzere Übersetzungszeit ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren höhere Bearbeitungsgeschwindigkeiten der Maschine. Weiterhin wird auch die Datenmenge des Teileprogramms drastisch reduziert, so dass in vielen Fällen eine Speicherung des Teileprogramms auf einen externen Rechner nicht mehr notwendig ist und der externe Rechner somit entfallen kann.

Claims

Verfahren zur Steuerung einer Werkzeugmaschine, Produktionsmaschine und/oder eines Roboters mittels eines Teileprogramms, das von einem Interpreter einer Steuereinrichtung übersetzt wird, wobei das Teileprogramm (2) eine Vielzahl von Bearbeitungssätzen aufweist, die nacheinander vom Interpreter (5) eingelesen werden, wobei, wenn der Interpreter (5) einen Bearbeitungssatz einliest, der durch eine Graphieinformation als Patternanweisung definiert ist und Strukturinformationen über das Datenformat nachfolgender Bearbeitungssätze enthält, vom Interpreter (5) ein Formular (8) mit diesem Datenformat erzeugt und gespeichert wird und die Parameter eines nachfolgenden vom Interpreter (5) eingelesenen Bearbeitungssatzes in das Formular (8) eingetragen werden und solchermaßen aus dem Formular (8) und den Parametern des Bearbeitungssatzes ein Datensatz (9) erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bearbeitungssatz eine Arbeitsanweisung und einen Parameter enthält.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Parameter eines nachfolgenden vom Interpreter (5) eingelesenen Bearbeitungssatzes, der durch eine weitere Graphieinformation als zu der Patternanweisung zugehörig definiert ist und nur Parameter aufweist, in das Formular (8) eingetragen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Parameter als Sonderzeichen ausgebildet ist.
Steuereinrichtung (4) zur Steuerung einer Werkzeugmaschine, Produktionsmaschine und/oder eines Roboters umfassend ein Teileprogramm (2) und einen Interpreter (5), wobei das Teileprogramm, eine Vielzahl von Bearbeitungssätzen aufweist, die nacheinander von dem Interpreter (5) eingelesen werden, wobei der Interpreter (5) derart ausgebildet ist, dass wenn der Interpreter (5) einen Bearbeitungssatz einliest, der durch eine Graphieinformation als Patternanweisung definiert ist und Strukturinformationen über das Datenformat nachfolgender Bearbeitungssätze enthält vom Interpreter (5) ein Formular (8) mit diesem Datenformat erzeugt und gespeichert wird und die Parameter eines nachfolgenden vom Interpreter (5) eingelesenen Bearbeitungssatzes in das Formular eingetragen werden und solchermaßen aus dem Formular und den Parametern des Bearbeitungssatzes ein Datensatz erzeugt wird.