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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine numerische Steuerung, eine Werkzeugmaschine und ein Steuerverfahren für die Werkzeugmaschine.
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STAND DER TECHNIK
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Bekannt sind Werkzeugmaschinen mit einer Umkehrfunktion zum Rückführen eines Werkzeuges entlang eines Bearbeitungsweges (Patentdokument 1). Tritt beispielsweise in einer Werkzeugmaschine während einer Bearbeitung eines Werkstückes eine Unregelmäßigkeit auf, wird die Bearbeitung ausgesetzt und das Werkzeug kann mittels der Umkehrfunktion entlang dem Bearbeitungsweg rückgeführt werden. Wird das Werkzeug mit der Umkehrfunktion in eine Stellung zurückgeführt, wo es nicht mehr in Kontakt mit dem Werkstück ist, kann beispielsweise eine Bedienungsperson das Werkzeug in eine Werkzeugwechselstellung bewegen.
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REFERENZEN
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PATENTDOKUMENT
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Patent Dokument 1:
JP H2-155004 A -
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDES PROBLEM
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Wird bei der herkömmlichen Werkzeugmaschine die Umkehrfunktion eingesetzt, muss die Bedienungsperson durch Bezugnahme auf das Bearbeitungsprogramm einen Bereich prüfen, in dem das Werkzeug und das Werkstück nicht in Kontakt sind, wie beispielsweise einen Bereich im Eilgang. Andererseits kann die Bedienungsperson auch das Werkzeug in eine Position rückführen, wo es nicht in Kontakt mit dem Werkstück ist unter visueller Überwachung der Bewegung des Werkzeuges. Damit wird der Arbeitsaufwand seitens der Bedienungsperson durch die Rückführung des Werkzeuges entlang dem Bearbeitungsweg vergrößert. Im Ergebnis verkürzt sich die Bearbeitungszeit der Werkzeugmaschine und es wird die Produktivität verringert.
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Ein Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung einer numerischen Steuerung, einer Werkzeugmaschine und eines Steuerverfahrens für die Werkzeugmaschine, welche in der Lage sind, die Arbeitszeit einer Bedienungsperson bei einer Rückführung des Werkzeuges zu reduzieren.
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MITTEL ZU LÖSUNG DES PROBLEMS
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Eine numerische Steuerung enthält eine Extraktionseinheit, die eingerichtet ist zum Extrahieren von zumindest einem bearbeitungsfreien Bereich aus einem Werkzeugweg auf Basis von Sensorinformationen, die eine durch einen Sensor detektierte technische Größe anzeigen, wobei sich ein Werkzeug entlang dem Werkzeugweg bewegt und das Werkzeug und ein Werkstück in dem bearbeitungsfreien Bereich nicht miteinander in Kontakt kommen, weiterhin eine Einstelleinheit, die eingerichtet ist zum Einstellen einer Endposition der Umkehrbewegung in einem von der Extraktionseinheit extrahierten bearbeitungsfreien Bereich, wobei das Werkzeug bei der Umkehrbewegung entlang dem Werkzeugweg rückgeführt wird, und eine Steuereinheit, die eingerichtet ist zum Steuern der Umkehrbewegung.
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Ein Steuerverfahren für eine Werkzeugmaschine enthält: Extraktion von zumindest einem bearbeitungsfreien Bereich aus einem Werkzeugweg auf Basis von Sensorinformationen, die eine durch einen Sensor detektierte technische Größe anzeigen, wobei ein Werkzeug sich entlang dem Werkzeugweg bewegt und das Werkzeug und ein Werkstück in dem bearbeitungsfreien Bereich nicht miteinander in Kontakt kommen, weiterhin die Einstellung einer Endposition der Umkehrbewegung in einem extrahierten bearbeitungsfreien Bereich, wobei das Werkzeug bei der Umkehrbewegung entlang dem Werkzeugweg rückgeführt wird und wobei die Umkehrbewegung gesteuert wird.
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WIRKUNG DER ERFINDUNG
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Mit der Erfindung ist es möglich, die Arbeitszeit für eine Bedienungsperson bei einer Rückführung eines Werkzeuges zu reduzieren.
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Figurenliste
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- 1 erläutert mit einem Diagramm ein Beispiel für einen gerätetechnischen Aufbau einer Werkzeugmaschine;
- 2 erläutert mit einem Blockdiagramm ein Beispiel für die Funktionen einer numerischen Steuerung;
- 3 erläutert mit einem Diagramm ein Beispiel für eine Anzeige eines Werkzeugweges, der auf einer Anzeigeeinrichtung dargestellt wird;
- 4 beschreibt ein Beispiel für eine Endposition der Umkehrbewegung;
- 5 beschreibt ein Beispiel für einen Prozess, der ausgeführt wird beim Bearbeiten eines Werkstückes;
- 6 beschreibt ein Beispiel für einen Prozess, der ausgeführt wird, wenn die Bearbeitung bei der Ausführung eines Bearbeitungsprogrammes ausgesetzt wird;
- 7 zeigt ein Beispiel für eine Anzeige eines Werkzeugweges, der auf einer Anzeigeeinrichtung dargestellt wird wenn mehrere bearbeitungsfreie Abschnitte extrahiert werden; und
- 8 beschreibt ein Beispiel, bei dem eine Darstellungseinheit verschiedene Informationen auf einer Anzeigeeinrichtung darstellt.
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AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nunmehr mit Bezug auf die Figuren beschrieben.
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1 zeigt ein Beispiel für eine Gerätekonfiguration einer Werkzeugmaschine gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. Die Werkzeugmaschine 1 bearbeitet ein Werkstück mit einem Werkzeug. Die Werkzeugmaschine 1 bearbeitet das Werkstück unter Einsatz eines Werkzeuges, wie eines Schaftfräsers, eines Schneidwerkzeuges oder eines Bohrers. Beispielsweise handelt es sich bei der Werkzeugmaschine 1 um ein Bearbeitungszentrum, eine Drehbank, eine Bohrmaschine oder eine Mehrzweckmaschine.
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Die Werkzeugmaschine 1 hat eine numerische Steuerung 2, eine Anzeigeeinrichtung 3, eine Eingabeeinrichtung 4, einen Servoverstärker 5, einen Servomotor 6, einen Spindelverstärker 7 und einen Spindelmotor 8, einen Sensor sowie periphere Ausrüstungen 10.
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Die numerische Steuerung 2 steuert die gesamte Werkzeugmaschine 1.
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Die numerische Steuerung 2 hat eine CPU (zentrale Prozessoreinheit) 11, einen Bus 12, ein ROM (Lesespeicher) 13, ein RAM (Speicher mit wahlfreiem Zugriff) 14 und einen nichtflüchtigen Speicher 15.
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Die CPU 11 ist ein Prozessor, welcher die gesamte numerische Steuerung 2 gemäß einem Systemprogramm steuert. Die CPU 11 liest ein Systemprogramm etc., welches in dem ROM 13 abgelegt ist, über einen Bus 12. Weiterhin steuert die CPU den Servomotor 6 und den Spindelmotor 8 etc. entsprechend einem Bearbeitungsprogramm, wobei das Werkstück bearbeitet wird.
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Der Bus 12 ermöglicht eine Kommunikation zur Verbindung der jeweiligen Elemente der Komponenten der numerischen Steuerung 2 miteinander. Die jeweiligen Komponenten der numerischen Steuerung 2 tauschen Daten über den Bus 12 aus.
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Der ROM 13 ist ein Speicher zum Speichern eines Systemprogramms zum Steuern der gesamten numerischen Steuerung 2 und eines Analyseprogramms oder dergleichen zum Analysieren verschiedener Daten.
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Der RAM 14 ist ein Speicher zum zeitweisen Speichern verschiedener Daten. Der RAM 14 speichert zeitweise Daten bezüglich eines Werkzeugweges, der berechnet ist durch Analyse eines Bearbeitungsprogrammes, sowie Daten für die Anzeige, Daten die von außen eingegeben werden etc. Der RAM 14 dient als Arbeitsspeicher, der eingesetzt wird, wenn die CPU 11 verschiedene Daten verarbeitet.
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Der nichtflüchtige Speicher 15 speichert Daten, auch wenn die Stromversorgung der Werkzeugmaschine ausgeschaltet ist und keine Spannung der numerischen Steuerung 2 zugeführt wird. Der nichtflüchtige Speicher 15 enthält beispielsweise ein SSD (Festkörperspeicher). Beispielsweise speichert der nichtflüchtige Speicher 15 Daten bezüglich Werkzeugeigenschaften, wie einen Werkzeugdurchmesser, der über die Eingabeeinrichtung 4 eingegeben ist, Daten bezüglich Werkzeugänderungen, Daten bezüglich Werkzeuglebensdauern und ein Bearbeitungsprogramm.
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Die numerische Steuerung 2 enthält weiterhin eine erste Schnittstelle 16, eine zweite Schnittstelle 17 und eine Achsensteuerschaltung 18, eine Spindelsteuerschaltung 19, eine dritte Schnittstelle 20, eine PLC (programmierbare Steuerung) 21 und eine I/0-Einheit 22 (Eingabe-/Ausgabe-Einheit).
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Die erste Schnittstelle 16 verbindet den Bus 12 mit der Anzeigeeinrichtung 3. Beispielsweise sendet die erste Schnittstelle 16 verschiedene Daten, die durch die CPU 11 verarbeitet sind, zu der Anzeigeeinrichtung 3.
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Die Anzeigeeinrichtung 3 empfängt verschiedene Daten über die erste Schnittstelle 16 und zeigt die verschiedenen Daten an. Beispielsweise zeigt die Anzeigeeinrichtung 3 ein Bearbeitungsprogramm, Informationen bezüglich Werkzeugänderungen etc. an, die im nichtflüchtigen Speicher 15 abgelegt sind. Die Anzeigeeinrichtung 3 kann beispielsweise eine LCD sein (Flüssigkristallanzeigeeinrichtung).
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Die zweite Schnittstelle 17 verbindet den Bus 12 mit der Eingabeeinrichtung 4. Beispielsweise sendet die zweite Schnittstelle 17 Daten, die über die Eingabeeinrichtung 4 eingegeben sind, über den Bus 12 zur CPU 11.
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Die Eingabeeinrichtung 4 dient der Eingabe verschiedener Daten, beispielsweise empfängt die Eingabeeinrichtung 4 eine Eingabe von Daten über Werkzeugkorrekturen und Informationen über Werkzeugeigenschaften und sie sendet die eingegebenen Daten über die zweite Schnittstelle 17 zum nichtflüchtigen Speicher 15. Bei der Eingabeeinrichtung 4 handelt es sich beispielsweise um ein Tastenfeld oder eine Maus. Die Eingabeeinrichtung 4 und die Anzeigeeinrichtung 3 können beispielsweise in Form einer einzigen Vorrichtung konfiguriert sein, beispielsweise als berührungsempfindliches Feld.
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Die Achsensteuerschaltung 18 steuert den Servomotor 6. Die Achsensteuerschaltung 18 empfängt einen Steuerbefehl von der CPU 11 und gibt einen Befehl zum Antrieb des Servomotors 6 an den Servoverstärker 5. Die Achsensteuerschaltung 18 sendet beispielsweise einen Drehmomentbefehl zum Steuern des Drehmomentes des Servomotors 6 an den Servoverstärker 5. Auch kann die Achsensteuerschaltung 18 einen Rotationsgeschwindigkeitsbefehl senden zum Steuern der Rotationsgeschwindigkeit des Servomotors 6, wobei der Befehl auch an den Servoverstärker 5 gegeben wird.
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Der Servoverstärker 5 empfängt einen Befehl von der Achsensteuerschaltung 18 und versorgt den Servomotor 6 mit Strom.
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Der Servomotor 6 wird angetrieben entsprechend der vom Servoverstärker 5 gelieferten elektrischen Energie. Der Servomotor 6 ist beispielsweise mit einer Kugelrollspindel verbunden, welche einen Werkzeugträger, einen Spindelkopf oder einen Tisch antreibt. Durch Betrieb des Servomotors 6 bewegen sich beispielsweise Komponenten der Werkzeugmaschine 1, wie der Werkzeugträger, der Spindelkopf oder der Tisch in Richtung der X-Achse, der Y-Achse oder der Z-Achse.
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Die Spindelsteuerschaltung 19 steuert den Spindelmotor 8. Die Spindelsteuerschaltung 19 empfängt einen Steuerbefehl von der CPU 11 und gibt einen Befehl zum Antrieb des Spindelmotors 8 an den Spindelverstärker 7. Beispielsweise sendet die Spindelsteuerschaltung 19 einen Drehmomentbefehl zum Steuern des Drehmomentes des Spindelmotors 8 an den Spindelverstärker 7. Auch kann die Spindelsteuerschaltung 19 einen Rotationsgeschwindigkeitsbefehl zum Steuern der Rotationsgeschwindigkeit des Spindelmotors 8 an den Spindelverstärker 7 geben.
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Der Spindelverstärker 7 empfängt einen Befehl von der Spindelsteuerschaltung 19 und versorgt den Spindelmotor 8 entsprechend mit Strom.
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Der Spindelmotor 8 wird betrieben entsprechend dem vom Spindelverstärker 7 gelieferten Strom. Der Spindelmotor 8 ist mit der Spindel verbunden und dreht diese.
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Die dritte Schnittstelle 20 verbindet den Bus 12 und den Sensor 9. Die dritte Schnittstelle 20 sendet Daten bezüglich verschiedener technischer Größen, die durch den Sensor 9 detektiert sind, über den Bus 12 an die CPU 11.
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Der Sensor 9 ist in den Komponenten der Werkzeugmaschine 1 angeordnet und detektiert verschiedene technische Größen bezüglich der jeweiligen Komponente. Der Sensor 9 ist beispielsweise ein Stromdetektor, ein Schalldetektor, ein Sensor bezüglich der AE (akustischen Emission), ein Beschleunigungssensor oder ein Positionsdetektor.
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Beispielsweise ist der Sensor bezüglich der Stromdetektion im Servomotor 6 und im Spindelmotor 8 angeordnet und detektiert den jeweiligen Strom, mit dem der Servomotor 6 bzw. der Spindelmotor 8 betrieben werden.
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Der Sensor für die Schalldetektion detektiert beispielsweise die Schallstärke in einem Bearbeitungsbereich der Werkzeugmaschine 1.
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Beispielsweise detektiert der AE-Sensor Schallwellen, die bei der Bearbeitung vom Werkstück emittiert werden.
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Der Beschleunigungssensor ist beispielsweise nahe der Spindel angeordnet und detektiert Vibrationen, die nahe der Spindel auftreten.
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Der Sensor bezüglich der Positionsdetektion detektiert eine Position einer Komponente der Werkzeugmaschine 1, wie die Position des Werkzeugträgers, des Spindelkopfes oder des Tisches. Die Achsensteuerschaltung 18 kann eine Rückkoppelungssteuerung ausführen unter Verwendung der Sensordaten, wie sie durch den Sensor bezüglich der Positionsdetektion detektiert werden.
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Auch kann der Positionsdetektionssensor ein Positionskodierer sein, welcher den Drehwinkel der Spindel detektiert. Der Positionskodierer gibt einen Rückkoppelungspuls entsprechend dem Drehwinkel der Spindel ab. Die Spindelsteuerschaltung 19 kann eine Rückkoppelungssteuerung ausführen unter Verwendung des vom Positionskodierer abgegebenen Rückkoppelungspulses.
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Die PLC 21 ist eine Steuerung, welche die peripheren Komponenten 10 steuert durch Ausführung eines Kontaktplan-Programmes. Die PLC 21 steuert die peripheren Einrichtungen 10 über die I/O-Einheit 22.
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Die I/O-Einheit 22 ist eine Schnittstelle, welche die PLC 21 mit der peripheren Ausrüstung 10 verbindet. Die I/O-Einheit 22 sendet einen von der PLC 21 empfangenen Befehl an die periphere Ausrüstung 10.
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Die periphere Ausrüstung 10 ist in oder an der Werkzeugmaschine 1 installiert zur Ausführung von Hilfsoperationen bei der Bearbeitung des Werkstückes mittels der Werkzeugmaschine 1. Die periphere Ausrüstung 10 kann nahe der Werkzeugmaschine 1 installiert sein. Beispielsweise handelt es sich bei der peripheren Ausrüstung 10 um einen Werkzeugwechsler oder um einen Roboter, wie einen Manipulator.
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Nunmehr werden die Funktionen der numerischen Steuerung 2 näher erläutert.
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2 ist ein Blockdiagramm zur Erläuterung eines Beispiels der Funktionen der numerischen Steuerung 2. Beispielsweise enthält die numerische Steuerung 2 eine Steuereinheit 31, eine Sensordatengewinnungseinheit 32, eine Speichereinheit 33, eine Extraktionseinheit 34, eine Darstellungseinheit 35, eine Empfangseinheit 36 und eine Einstelleinheit 37.
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Beispielsweise werden die Steuereinheit 31, die Sensordatengewinnungseinheit 32, die Extraktionseinheit 34, die Darstellungseinheit 35, die Empfangseinheit 36 und die Einstelleinheit 37 durch die CPU 11 implementiert durch Ausführung von arithmetischen Prozessen unter Einsatz eines Systemprogramms, welches in dem ROM 13 abgelegt ist, sowie verschiedener Daten. Die CPU 11 verwendet den RAM 14 als Arbeitsspeicher zur Ausführung der arithmetischen Prozesse. Die Speichereinheit 33 speichert Daten, die über die Eingabeeinrichtung 4 etc. eingegeben sind oder die als Ergebnis der arithmetischen Prozesse durch die CPU 11 vorliegen, in dem RAM 14 oder in dem nichtflüchtigen Speicher 15.
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Die Steuereinheit 31 steuert beispielsweise den Servomotor 6 und den Spindelmotor 8 zur Bearbeitung des Werkstückes.
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Die Steuereinheit 31 analysiert das Bearbeitungsprogramm und berechnet einen Werkzeugweg, entlang dem das Werkzeug während der Bearbeitung bewegt wird, eine Geschwindigkeit für die Vorschubachse (Vorschubrate) des Werkzeuges und die Rotationsgeschwindigkeit der Spindel. Die Steuereinheit 31 steuert den Servomotor 6 und den Spindelmotor 8 so, dass die Spindel mit der berechneten Rotationsgeschwindigkeit gedreht wird und sich das Werkzeug mit der berechneten Vorschubrate entlang dem berechneten Werkzeugweg bewegt. Auf diese Weise wird die Bearbeitung ausgeführt.
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Die Sensordatengewinnungseinheit 32 gewinnt Sensordaten, welche verschiedene technische Größen angeben, die vom Sensor 9 detektiert werden. Die Sensordatengewinnungseinheit 32 gewinnt beispielsweise Informationen bezüglich eines Stromwertes, der dem Servomotor 6 oder dem Spindelmotor 8 zugeführt wird und der durch den Stromdetektionssensor ermittelt wird. Mit anderen Worten: die Sensordaten sind Informationen bezüglich der Last des Motors, wie des Servomotors 6 oder des Spindelmotors 8.
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Weiterhin kann die Sensordatengewinnungseinheit 32 Informationen gewinnen bezüglich der Lautstärke im Bearbeitungsbereich, wie sie durch den Schalldetektionssensor detektiert werden. Weiterhin kann die Sensordatengewinnungseinheit 32 Informationen gewinnen bezüglich Wellen, die durch den AE-Sensor gewonnen werden.
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Die Speichereinheit 33 speichert verschiedene Daten. Beispielsweise speichert die Speichereinheit 33 Informationen bezüglich des Werkzeugweges bei Ausführung der Bearbeitung. Beispielsweise handelt es sich bei den Informationen bezüglich des Werkzeugweges um einen Bewegungsweg der Spitze des Werkzeuges bei der Bearbeitung sowie um einen Satz von Daten, die Koordinatenwerte angeben.
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Weiterhin speichert die Speichereinheit 33 Daten, in denen mit der Sensordatengewinnungseinheit 32 gewonnene Informationen und Informationen, die den Werkzeugweg angeben, miteinander verknüpft werden. Beispielsweise handelt es sich um Informationen, in denen ein Koordinatenwert einer Position, welche das Werkzeug bei Bearbeitung des Werkstückes durchläuft, und Sensorinformationen, die gewonnen werden, wenn das Werkzeug die Position passiert, die durch diesen Koordinatenwert bestimmt ist, miteinander verknüpft werden. Die Ausführung der Bearbeitung bedeutet, dass das Werkzeug entsprechend dem Bearbeitungsprogramm bewegt wird, wobei das Werkzeug bewegt wird entsprechend der Schneidgeschwindigkeit und wobei das Werkzeug im Eildurchgang bei einer Positionierung bewegt wird etc.
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Auch kann die Speichereinheit 33 Daten speichern bezüglich Werkzeugspezifikationen und Daten bezüglich der Form des Werkstückes. Die Informationen bezüglich der Werkzeugspezifikationen sind beispielsweise Daten, die einen Werkzeugdurchmesser des Werkzeuges angeben.
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Die Extraktionseinheit 34 extrahiert einen bearbeitungsfreien Bereich und einen Bearbeitungsbereich aus dem Werkzeugweg bei der Ausführung der Bearbeitung.
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Der bearbeitungsfreie Bereich ist ein Bereich, in dem das Werkzeug und das Werkstück nicht in Kontakt miteinander kommen bei Ausführung des Bearbeitungsprogrammes. Der bearbeitungsfreie Bereich kann ein Bereich sein, in dem das Werkzeug sich entsprechend dem Schnittvorschub bewegt und das Werkzeug und das Werkstück nicht miteinander in Kontakt kommen. Auch kann der bearbeitungsfreie Bereich ein Bereich sein, in dem das Werkzeug im Eilgang bewegt wird und das Werkzeug und das Werkstück nicht miteinander in Kontakt kommen.
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Der Bearbeitungsbereich ist ein Bereich, in dem das Werkzeug und das Werkstück miteinander in Kontakt sind und in dem das Werkstück durch das Werkzeug bei Ausführung des Bearbeitungsprogrammes bearbeitet wird.
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Die Extraktionseinheit 34 extrahiert den Bearbeitungsbereich und den bearbeitungsfreien Bereich aus dem Werkzeugweg auf Basis von Daten, in denen die Sensorinformationen und die Informationen bezüglich des Werkzeugweges miteinander verknüpft sind, entsprechend der Abspeicherung in der Speichereinheit 33.
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Handelt es sich beispielsweise bei den Sensorinformationen um Informationen bezüglich eines Stromwertes, wie er durch den Stromdetektionssensor detektiert ist, extrahiert die Extraktionseinheit 34 einen Bereich, in dem der Stromwert einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, und dieser Bereich ist der Bearbeitungsbereich. Die Extraktionseinheit 34 extrahiert einen Bereich, in dem der Stromwert gleich oder kleiner ist als der vorgegebene Schwellenwert als den bearbeitungsfreien Bereich. Mit anderen Worten: die Extraktionseinheit 34 extrahiert als den bearbeitungsfreien Bereich einen Bereich, in dem kein Schneidwiderstand gegeben ist und das Drehmoment des Servomotors 6 oder des Spindelmotors 8 kleiner ist als während einer Bearbeitung.
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Weiterhin kann die Extraktionseinheit 34 den Bearbeitungsbereich und den bearbeitungsfreien Bereich extrahieren auf Basis von Informationen bezüglich eines Detektionswertes, der detektiert wird durch den Schalldetektionssensor oder den AE-Sensor.
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Die Extraktionseinheit 34 bewirkt, dass die Speichereinheit 33 Informationen speichert, welche den bearbeitungsfreien Bereich des Werkzeugweges angeben. Die den bearbeitungsfreien Bereich angebenden Informationen enthalten Daten bezüglich eines Koordinatenwertes des bearbeitungsfreien Bereiches.
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Die Darstellungseinheit 35 stellt einen Werkzeugweg dar einschließlich des Bearbeitungsbereiches und des bearbeitungsfreien Bereiches, wie sie durch die Extraktionseinheit 34 extrahiert sind, wobei die Darstellung der Bedienungsperson zugänglich ist. Beispielsweise bewirkt die Darstellungseinheit 35, dass die Anzeigeeinrichtung 3 Informationen über den Werkzeugweg anzeigt.
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Nunmehr werden Informationen bezüglich des Werkzeugweges, die auf der Anzeigeeinrichtung 3 dargestellt werden, näher beschrieben.
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3 beschreibt ein Darstellungsbeispiel für den Werkzeugweg, wie er auf der Anzeigeeinrichtung 3 dargestellt wird.
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Der in 3 gezeigte Werkzeugweg verbindet eine Position P0, eine Position P1, eine Position P2, eine Position P3, eine Position P4 und eine Position P5, in dieser Reihenfolge. Der Werkzeugweg von der Position P0 zu der Position P3 und der Werkzeugweg zwischen der Position P4 und der Position P5 sind mit durchgezogenen Linien dargestellt, was anzeigt, dass diese Werkzeugwege Bearbeitungswege Sm sind. Der Werkzeugweg zwischen der Position P3 und der Position P4 ist mit gestrichelter Linie dargestellt, was anzeigt, dass der Werkzeugweg ein bearbeitungsfreier Bereich Sn ist. An der Position P5 wird die Bearbeitung des Werkstückes durch das Werkzeug T ausgesetzt aufgrund eines Ereignisses, welches in der Werkzeugmaschine 1 auftritt. Hier handelt es sich beispielsweise um ein Ereignis wie die Detektion eines Bruchs des Werkzeuges T.
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Entsprechend 2 empfängt die Empfangseinheit 36 Informationen, die den bearbeitungsfreien Bereich Sn spezifizieren, welcher durch die Darstellungseinheit 35 der Bedienungsperson dargestellt und von dieser ausgewählt ist. Wenn beispielsweise der bearbeitungsfreie Bereich Sn auf der Anzeigeeinrichtung 3 dargestellt und durch die Bedienungsperson auf der Anzeigeeinrichtung 3 ausgewählt ist, empfängt die Empfangseinheit 36 Informationen, welche den ausgewählten bearbeitungsfreien Bereich Sn spezifizieren.
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Die Einstelleinheit 37 setzt eine Endposition der Umkehrbewegung, in welcher das Werkzeug T entlang dem Werkzeugweg im bearbeitungsfreien Bereich Sn, wie er durch die Bedienungsperson ausgewählt ist, rückgeführt wird. Wird beispielsweise das Werkzeug T rückgeführt, setzt die Einstelleinheit 37 als Endposition eine Position an einer Position mit einem vorgegebenen Abstand von der Position P4, an welcher der Bearbeitungsbereich Sm umgeschaltet wird auf den bearbeitungsfreien Bereich Sn.
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4 beschreibt ein Beispiel für die Endposition der Umkehrbewegung. Gemäß 4 wird eine Position mit einem vorgegebenen Abstand D von der Position P4, an welcher der Bearbeitungsbereich Sm umgeschaltet wird auf den bearbeitungsfreien Bereich Sn, als Endposition PE gesetzt. Beispielsweise wird der vorgegebene Abstand D eingestellt entsprechend einem Wert, der diesbezüglich hierfür eingegeben wird über die Eingabeeinrichtung 4.
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Beispielsweise kann der vorgegebene Abstand D eingestellt werden auf Basis von Eigenschaftsinformationen bezüglich des Werkzeuges T, die in der Speichereinheit 33 abgespeichert sind. Der vorgegebene Abstand D ist beispielsweise ein Wert, der gewonnen wird durch Multiplikation des Werkzeugdurchmessers des Werkzeuges mit einer vorgegebenen Zahl.
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Hat die Einstelleinheit 37 die Endposition PE für die Umkehrbewegung eingestellt, steuert die Steuereinheit 31 den Servomotor 6 und den Spindelmotor 8 für eine Rückwärtsbewegung des Werkzeuges T in die Endposition PE. Erreicht das Werkzeug die Endposition PE, zieht beispielsweise sich das Werkzeug T zurück vom Werkstück W mittels einer manuellen Operation seitens der Bedienungsperson und das Werkzeug T kann gewechselt werden.
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Nunmehr erfolgt eine Beschreibung bezüglich der Prozesse, die in der numerischen Steuerung 2 ausgeführt werden bei Bearbeitung des Werkstückes W.
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5 beschreibt ein Beispiel für den Prozess, der ausgeführt wird bei Bearbeitung des Werkstückes W.
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Die Steuereinheit 31 analysiert das Bearbeitungsprogramm und berechnet den Werkzeugweg (Schritt SA01).
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Sodann steuert die Steuereinheit 31 den Servomotor 6 und den Spindelmotor 8 auf Basis des Bearbeitungsprogrammes zur Bearbeitung des Werkstückes W (Schritt SA02).
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Bei Bearbeitung des Werkstückes W gewinnt die Sensordatengewinnungseinheit 32 Sensorinformationen, die eine technische Größe anzeigen, welche mit dem Sensor 9 detektiert ist. Die Speichereinheit 33 speichert Informationen, in denen die mit der Sensordatengewinnungseinheit 32 gewonnenen Sensorinformationen und die den Werkzeugweg angebenden Informationen miteinander verknüpft sind.
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Sodann ermittelt die Steuereinheit 31, ob die Bearbeitung des Werkstückes W abgeschlossen ist oder nicht (Schritt SA03). Ist die Bearbeitung des Werkstückes W abgeschlossen (JA in Schritt SA03), wird der Prozess beendet. Ist die Bearbeitung des Werkstückes W nicht abgeschlossen (NEIN in Schritt SA03), setzt die Steuereinheit 31 die Bearbeitung des Werkstückes W fort (Schritt SA02).
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Nunmehr erfolgt eine Beschreibung der Prozesse, die ausgeführt werden, wenn die Bearbeitung ausgesetzt wird aufgrund eines Ereignisses, welches bei der Durchführung des Bearbeitungsprogrammes auftritt.
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6 erläutert ein Beispiel für einen Prozess, der ausgeführt wird, wenn die Bearbeitung bei der Durchführung des Bearbeitungsprogrammes ausgesetzt wird.
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Wird die Bearbeitung des Werkstückes W mittels des Werkzeuges T ausgesetzt, extrahiert die Extraktionseinheit 34 den bearbeitungsfreien Bereich Sn auf Basis von Informationen, in denen die Sensorinformation und die Information bezüglich des Werkzeugweges miteinander verknüpft sind und die in der Speichereinheit 33 abgespeichert sind (Schritt SB01).
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Sodann präsentiert die Darstellungseinheit 35 den bearbeitungsfreien Bereich Sn der Bedienungsperson (Schritt SB02).
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Sodann empfängt die Empfangseinheit 36 Informationen, die den bearbeitungsfreien Bereich Sn spezifizieren, entsprechend der Auswahl seitens der Bedienungsperson (Schritt SB03).
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Sodann stellt die Einstelleinheit 37 die Endposition PE ein auf Basis von Informationen, welche den bearbeitungsfreien Bereich Sn spezifizieren, die von der Empfangseinheit 36 empfangen sind (Schritt SB04).
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Sodann bewegt die Steuereinheit 31 das Werkzeug zurück zur Endposition PE, welche durch die Einstelleinheit 37 bestimmt ist (Schritt SB05). Der Prozess endet, wenn das Werkzeug die Endposition PE erreicht hat.
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Wie oben beschrieben, enthält die numerische Steuerung 2 des vorliegenden Ausführungsbeispiels die Extraktionseinheit 34, welche den bearbeitungsfreien Bereich Sn extrahiert, in dem das Werkzeug T und das Werkstück W nicht miteinander in Kontakt sind, aus dem Werkzeugweg, entlang dem sich das Werkzeug T bewegt, auf Basis von Sensorinformationen, die die technische Größe angeben, die durch den Sensor 9 detektiert ist, die Einstelleinheit 37, welche die Endposition für die Umkehrbewegung einstellt, gemäß der sich das Werkzeug T entlang dem Werkzeugweg in dem bearbeitungsfreien Bereich Sn gemäß Extraktion durch die Extraktionseinheit 34 bewegt, und die Steuereinheit 31, welche die Umkehrbewegung steuert.
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Damit kann das Werkzeug T automatisch und zuverlässig in eine Position bewegt werden, in welcher das Werkzeug T und das Werkstück W nicht miteinander in Kontakt sind. Im Ergebnis ist es möglich, die Arbeitszeit, die eine Bedienungsperson für die Rückführung des Werkzeuges T braucht, zu reduzieren. Auch ist es unabhängig vom Ausbildungsstand der Bedienungsperson (des Maschinisten) möglich, die Gefahr zu reduzieren, dass bei Rückführung des Werkzeuges T eine Beschädigung einer bearbeiteten Oberfläche auftritt. Auch ist es unabhängig vom Ausbildungsstand der Bedienungsperson möglich, die Gefahr einer Kollision zwischen dem Werkzeug T und dem Werkstück W bei Rückführung des Werkzeuges T zu reduzieren.
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Die numerische Steuerung 2 enthält weiterhin die Empfangseinheit 36, welche Informationen empfängt, die den bearbeitungsfreien Bereich Sn, wie er durch die Bedienungsperson ausgewählt ist, spezifizieren, und die Einstelleinheit 37 stellt die Endposition PE des bearbeitungsfreien Bereiches Sn ein auf Basis von den Informationen, die von der Empfangseinheit 36 empfangen sind. Deshalb kann das Werkzeug T automatisch und zuverlässig in eine Stellung bewegt werden, wo das Werkzeug T und das Werkstück W nicht miteinander in Kontakt kommen. Im Ergebnis ist es möglich, die Betätigungszeit zu reduzieren, welche eine Bedienungsperson bei Rückführung des Werkzeuges T braucht.
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Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Endposition PE eine Position mit dem vorgegebenen Abstand D von der Position P4, wo der Bearbeitungsbereich Sm umgeschaltet wird in den bearbeitungsfreien Bereich Sn, wenn das Werkzeug T zurückgeführt wird, und die Empfangseinheit 36 empfängt Informationen bezüglich des vorgegebenen Abstandes D.
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Deshalb kann die Bedienungsperson eine Position in dem bearbeitungsfreien Bereich Sn einstellen, bei der das Werkzeug T gestoppt wird. Im Ergebnis ist es möglich, die Bearbeitungszeit für die Bedienungsperson bei Rückführung des Werkzeuges T zu reduzieren.
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Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel empfängt die Empfangseinheit 36 Informationen, welche Spezifikationen des Werkzeuges T beinhalten, und die Endposition wird bestimmt auf Basis der Spezifikationen. Aus diesem Grund kann jedes Werkzeug an passender Stelle gestoppt werden.
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Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel werden weiterhin Informationen bezüglich einer Last eines Motors der Werkzeugmaschine 1 als Sensorinformationen verwendet.
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Damit kann die numerische Steuerung 2 in zuverlässiger Weise den bearbeitungsfreien Bereich Sn detektieren.
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Beim oben beschriebenen Ausführungsbeispiel extrahiert die Extraktionseinheit 34 einen bearbeitungsfreien Bereich Sn aus dem Werkzeugweg. Es können jedoch auch mehrere bearbeitungsfreie Bereiche Sn extrahiert werden.
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7 beschreibt ein Darstellungsbeispiel des Werkzeugweges, wie er auf der Anzeigeeinrichtung 3 dargestellt wird, wenn mehrere bearbeitungsfreie Bereiche Sn extrahiert werden.
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Beim in 7 gezeigten Beispiel extrahiert die Extraktionseinheit 34 einen bearbeitungsfreien Bereich Sn1 und einen bearbeitungsfreien Bereich Sn2 aus dem Werkzeugweg und die Darstellungseinheit 35 zeigt den bearbeitungsfreien Bereich Sn1 und den bearbeitungsfreien Bereich Sn2.
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Wenn die Darstellungseinheit 35 die Anzeigeeinrichtung 3 veranlasst, solche Werkzeugwege anzuzeigen, wählt die Bedienungsperson irgendeinen aus dem bearbeitungsfreien Bereich Sn1 und dem bearbeitungsfreien Bereich Sn2. Auf diese Weise empfängt die Empfangseinheit 36 Informationen bezüglich des ausgewählten bearbeitungsfreien Bereiches Sn1 oder des bearbeitungsfreien Bereiches Sn2. Danach setzt die Einstelleinheit 37 die Endposition PE im ausgewählten bearbeitungsfreien Bereich Sn1 oder Sn2.
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Das heißt: die Bedienungsperson kann aus einer Mehrzahl von bearbeitungsfreien Bereichen Sn1 und Sn2, welche mittels der Extraktionseinheit 34 extrahiert worden sind, einen bearbeitungsfreien Bereich auswählen unter Berücksichtigung des Zurückziehens des Werkzeuges T vom Werkstück W.
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Die Darstellungseinheit 35 kann beispielsweise die Anzeigeeinrichtung 3 veranlassen, Informationen darzustellen, wie die Form einer Spannvorrichtung und einen noch nicht bearbeiteten Bereich des Werkstückes sowie verschiedene Informationen, wie eine Werkzeugwechselposition.
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8 zeigt ein Beispiel, bei dem die Darstellungseinheit 35 verschiedene Informationen auf der Anzeigeeinrichtung 3 darstellt. Beim in 8 gezeigten Beispiel sind Informationen bezüglich der Spannvorrichtung J und der Werkzeugwechselposition PTE auf der Anzeigeeinrichtung 3 zusammen mit dem Werkzeugweg dargestellt.
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Damit kann die Bedienungsperson die bearbeitungsfreien Bereiche Sn1 und Sn2 unter Berücksichtigung einer Position und Form der Spannvorrichtung J und der Werkzeugwechselposition PTE auswählen.
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Beim in 8 gezeigten Beispiel ist die Spannvorrichtung J zwischen dem bearbeitungsfreien Bereich Sn1 und der Werkzeugwechselposition PTE angeordnet. Wird das Werkzeug T von Hand in die Werkzeugwechselposition PTE gebracht, dann besteht die Gefahr, dass das Werkzeug T und die Spannvorrichtung J zusammenstoßen. Andererseits befindet sich kein Hindernis zwischen dem bearbeitungsfreien Bereich Sn2 und der Werkzeugwechselposition PTE. Deshalb besteht keine Gefahr, dass auch dann, wenn das Werkzeug T von Hand in die Werkzeugwechselposition PTE gebracht wird, das Werkzeug T und die Spannvorrichtung J zusammenstoßen.
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Wenn verschiedene Daten bezüglich der Spannvorrichtung J und der Werkzeugwechselposition PTE in der Speichereinheit 33 abgelegt sind, kann die Steuereinheit 31 einen passenden bearbeitungsfreien Bereich Sn aus mehreren bearbeitungsfreien Bereichen Sn auswählen. Dann kann die Steuereinheit 31 den bearbeitungsfreien Bereich Sn auswählen, in dem die Endposition PE eingestellt wird entsprechend einer Positionsbeziehung zwischen dem bearbeitungsfreien Bereich Sn und der Werkzeugwechselposition PTE sowie unter Berücksichtigung von Daten, wie den Formen der Spannvorrichtung J und einem unbearbeiteten Bereich des Werkstückes.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Werkzeugmaschine
- 2
- Numerische Steuerung
- 3
- Anzeigeeinrichtung
- 4
- Eingabeeinrichtung
- 5
- Servoverstärker
- 6
- Servomotor
- 7
- Spindelverstärker
- 8
- Spindelmotor
- 9
- Sensor
- 10
- periphere Einrichtung
- 11
- CPU
- 12
- Bus
- 13
- ROM
- 14
- RAM
- 15
- nichtflüchtiger Speicher
- 16
- erste Schnittstelle
- 17
- zweite Schnittstelle
- 18
- Achsensteuerschaltung
- 19
- Spindelsteuerschaltung
- 20
- dritte Schnittstelle
- 21
- PLC
- 22
- Eingabe-/Ausgabe-Einheit
- 31
- Steuereinheit
- 32
- Sensordatengewinnungseinheit
- 33
- Speichereinheit
- 34
- Extraktionseinheit
- 35
- Darstellungseinheit
- 36
- Empfangseinheit
- 37
- Einstelleinheit
- P0, P1, P2
- Positionen
- P3, P4, P5
- Positionen
- PE
- Endposition
- Sm
- Bearbeitungsbereich
- Sn
- bearbeitungsfreier Bereich
- Sn1, Sn2
- bearbeitungsfreie Bereiche
- T
- Werkzeug
- W
- Werkstück
- J
- Spannvorrichtung
- PTE
- Werkzeugwechselposition
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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