DE1463362A1 - Anordnung zur numerischen Steuerung von Arbeitsmaschinen,insbesondere von Werkzeugmaschinen - Google Patents

Description

Li ο ent i a
Patent-Yerwaltunge-o .m.b.H. Frankfurt/Main, Theodor-Stern-Kai 1

Hi 64/117

Anordnung but namerlsehen Steuerung von Arbeitsmaschinen, insbesondere von Werkzeugmaschinen

Erfindung besieht sich auf eine Anordnung zur numerischen Steuerung von Arbeitsmasohinen, insbesondere von Werkzeugmaschinen, bei denen Werkaeug oder Werkstück jeweils in einer Richtung bewegt werden.

Bei den bisher bekannten Streokensteuerungen wird das Program satzweise eingelesen· Jeder Sats beschreibt dabei vollständig einen zusammenhängenden Arbeltsabsohnltt und muß daher sämtliohe für diesen Arbeitsabsohnltt erforderlichen Informationen enthalten. Sin Sats besteht aus Wörtern, deren Adressen Sehaltoder. Weginformationen kennseiohnen. Da alle Informationen beia Einlesen in Speicher übernommen werden müssen, ist der hierfür vorzusehende Aufwand beträchtlich. Variable Wortlängen sind bei binär-dezimal kodierten Informationen nicht möglich, da übta einzelnen Ziffern einer Information besondere Befehlsadressen zugeordnet werden müssen, durch die die Zehnerpotenzen adres3iert werden. Sas fehlen einer durch eine Befehlsadresse gekennzeichneten Ziffer muß daher durch ein O-Signal angezeigt werden, für die Berücksichtigung von Korrekturwerten, z.B. zur Hullpunktversohiebung des gesamten Programmes oder zur Werkzeugkorrektur, werden bei den bekannten numerisehen Streokensteuerungen jeweils eigene Rechenwerkevorgesehen. Zur Bildung der Regelabweichung des Lageregelkrelses wird ein besonderes Vergleiohsglied verwendet.

R09813/0737

- 2 - Hi 64/117

Die Erfindung bezweckt eine wesentliche Vereinfachung der bekannten numerisohen Streokensteuerungen.

Faoh der Erfindung wird dies dadurch erreicht» daß daa Einlesen eines eine Weg- oder Schaltinformation (Drehzahl, Voreohubgesohwindigkeit, Hilfaantriebe) beinhaltenden Wortoa von dem Programmträger erst nach Abaohluß des von dem vorhergehenden Wort ausgelösten Befehlablaufes erfolgt, wobei Schalt informal; lernen unmittelbar die zugehörigen Steuerelemente beaufschlagen, während ίΤβginformationen die Sollwerte eines digitalen Lagoregolkreisee bilden.

Da bei jedem Programrasohritt nunmehr nur noch jeweils ein Wort verarbeitet werden muß, ist lediglich ein al» Schieberegister ausgebildeter Speicher erforderlich, dar Schalt- und Vorinformationen aufnehmen kann und außerdem während der Verarbeitung einer Weginformation als Zwiochenspaicher bonusat werden kam, Außerdem genügt jetzt ein Reohenwerk aur Bildung des endgültigen unter Berücksichtigung von Korrekturwertau gewonnenen lagesollwertea sowie 3ur Bildung der Regelabweichung. Bis Wortlänge braucht nioht mehr konstant zu sein, ho daß tjio'i der Progriuomträger- und Steuorungsaufwand waiter varmindoti ;_o

Die zur Berücksichtigung einer etwaigen Hullpurtktversohiebung des gesamten Programmes und/oder von Werkzeugabinessungen (z.B° Präserradius)j erforderlichen Korrekturwerte können in besonderen digitalen Wahlsohaltern vorgegeben werden und zu den von dem Programmträger in ein Einleseschieberegister eingelesenen Werten in einem Rechenwerk addiert bzw. subtrahiert werden. Dabei kann zunächst in einem Rechenvorgang einer der in den Y/ahlschaltern gespeicherten Werte, z.B. der Abntand des Werkstückes von dem Maschinennullpunkt in der zu fahrenden Xooxdinatenrichtungjin dem Rechenwerk verarbeitet werden, das Ergebnis in das freigewordene, nunmehr als Zwischenspeicher dienende Einlesesohieberegister übertragen und anschließend mit einem dem Fräserradius entsprechenden Korrekturwert zur weiteren Verarbeitung,

BADORfGINAL 809813/0737 *" '

die in einer Addition oder Subtraktion besteben kann, de» Rechenwerk wieder sugeführt «erden.

Die Steuerung der übertragung der Korrekturwerte, die z.B. in den eineeinen Koordinatenrichtungen zugeordneten Wahlschaltern geepeiohert sein können, kann über die Wortadreese erfolgen, die in einen besonderen Speicher gespeichert wird·

let die gespeicherte Wortadreese eine Schaltadresee, eo steuert sie die Übertragung der ebenfalls in das Einlöseschieberegister eingelesenen Sohaltlnforaatlon zu Ihres zugehörigen Speicher· Die Sohaltlnformation läuft dabei durch das Rechenwerk unverarbeitet hinduroh. Als Speicher für die Schaltinformation, die 8.3. VorSchußgeschwindigkeit, Spindeldrehzahl und Hilfeantriebe steuert, sowie für den Vorsseiohenspeloher der !Regelabweichung können bei der erfindungagemäöen Steuerung Relais vorgesehen werden. Hierzu eignen sich besonders Schutzrohrreüa, deren Sehaltkontakte gekapselt sind und nach Art von HEKKON-Eontakten von durch den Schaltbefehl erregten Magneten betätigt werden. Sie Lebensdauer solcher Relais ist außerordentlich hoch, der Steuer]eistungobedarf so niedrig, daß die von elektronischen Schaltungen abgegebenen Betätigungssignale in der Hegel nioht mehr verstärkt zu werden brauchen. Die Relaisspeicher für die Schaltbefehle können nach Abschaltung der automatischen Steuerung leicht durch handbetätigte Schalter beaufschlagt werden· Es entfallen dann die bei Werkzeugmaschinen mit numerischer Steuerung noch üblichen Handräder zur mechanischen Tischverstellung und die elektromechanischen Schalter zur Drehzahlbeeinflussung der Vorsohubmotoren«

Als Istwertgeber für den Lageregelkreis eignen sich besonders absolut arbeitende Meßsysteme, z.B. WinkeIkodierer mit fotoelektrisch abgetasteten Kodierscheiben.

Die Erfindung wird anhand eines Strukturbildeβ näher erläutert: Von dem Lochstreifenleser LS wird ein auf dem Lochstreifen auf-

4, ,Γ . 3 BAD

80 9813/0:737

- 4 - Hi 64/117

gebrachtes Wort eingeleeen und in den Speicher FS sunttohst gespeichert. Die Wortadresee wird über die Enteohlüeeelungeaatriac BK, die zur Unterscheidung von Wortadreaeen und das Wort bildenden Ziffern dient, in den Wortadressenepeicher WAS gebracht, während die durch ihre Reihenfolge gekennzeichneten Ziffern über die Umsohalteinriohtung V in dae Binleeeeohieberegieter BS gelangen. Handelt es-eioh bei der in den Schieberegister BS gespeicherten Inf ontation na «inen Wegbefehl?·, so kann dieser um einen s.B. an Wahlsohaltern einstellbaren Wert Ix, Iy, He korrigiert werden· Per Zweck solcher Korrekturen wird später erläutert. Die Korrektur wird durch Addition oder Subtraktion you vorgegebenem lagewert und Korrekturgröße in den Rechenwerk RW vorgenommen, das lediglich Additionen bew. Subtraktionen aussufUhren braucht und beispielsweise als Paralleladdierwerk ausgeführt sein kann. Die su addierenden Größen werden dasu über die Kanäle A und B in das Rechenwerk HW gebracht und das Ergebnis über den Reohenspeioher RS und den'Umschalter Ü in das Schieberegister, das nunaehr als Zwischenspeicher 23 wirkt, eingeleeen.

Hierauf wird su einer etwaigen Korrektur der Werkseugabaesaungen, z.B. des Fräserradiue, in einen weiteren Rechengang der an einem besonderen Wählschalter einstellbare Wert FR in Abhängigkeit von einem ebenfalls programmierten Wegbefehl eu dem bisherigen Wert in dem Rechenwerk addiert bew. subtrahiert und der so ermittelte endgültige Lagesollwert in den Zwischenspeicher ZS gebracht.

Hierauf wird sur Bildung der Regelabweichung des Legeregelkreisss der Sollwert aus dem Speicher ZS über Kanal A und der von einem der den verschiedenen Koordinaten augeordneten Meßwertgeber gebildete «ugehörige Istwert über Kanal B dem Rechenwerk RW sugeführt. Die Auswahl des in der su fahrenden Koordinatenriohtung gehörenden Istwertes erfolgt durch die im Wortadressenepeioher WAS gespeicherte Wortadreeee. Die Istwerte Wk*, Wky, Wks werden sweokmaBig von absolut messenden Einrichtungen» s.B. von Winkelkodieren, gebildet. Die Regelabweichung wird sodann in dem.

809813/0737

H63362

- 5 - Hi 64/117

Rechenwerk Rf doroh Subtraktion dee Lageiatwertes τοη des Lagee ollwert gebildet. Dae Vorseichen der Begelabweiohung wird in dem als selbsthaltendeβ Beiais aasgebildeten Yorseiohen speicher H gespeichert und dient sur Biohtungsvorgabe in der BU fahrenden Koordinate, die duroh die Wprtadreese in WAS bestimmt ist.

Bei Ycrsohwinden der Begelabweiohung wird der Aasgang des Beohenwerkes und- daait der von des Speicher V gesteuerte Vorsohub-MOtor YM abgeschaltet. Anstelle des Motors kann natürlich auoh die entsprechende Kupplung eines Getriebes geschaltet werden. Gleichseitig wird der Befehl au« Einlesen dee nächsten Wortes gegeben· Über eine Yorabsohaltmatriac YAM kann in bekannter Weise bei Unterschreitung einer bestirnten GrSBe der Regelabweichung eine Umschaltung auf eine Sohleiohgesohwindigkeit erfolgen.

Mit den Wahlsehaltera, an denen die Korrekturwerte Hx, Hy, Ns eingestellt werden, kann eine Hullpunktrersohiebung des programmierten Programmes rorgenommen werden, ferner ist eine Handeingabe der anzufahrenden Werte bei abgeschaltetem Leser möglich. Schließlich kann der Abstand eines Werkstückes von des Masohinennullpunkt mittels der Wählschalter gemessen werden.

Ist die in den Wortadressenspeioher WAS gebrachte Wortadresse eine sog. Schaltadresee, so läuft die sugehörlge Information ohne Verarbeitung duroh daa Rechenwerk au dem ihr augeordneten Speicher U,V, H. Duroh Speicher U wird z.B. die Spindeldrehsahl, duroh Y die Yorsohubgeeohwindigkeit, duroh H die Hilfsantriebe gesteuert« In dem Beispiel sind diese Speicher als Belalsspeieher, vorzugsweise sit Sohutsrohrkontakten, auegebildet.

Zu Beginn einer Bearbeitung sttssen ror Einlesen der Lageinformation die Speieher U,V und H bereite beaufschlagt sein. Die gegebenen Schaltbefehle gelten dann solange, bis sie ein neuer Schaltbefahl ablöst.

809813/0737

H63362

- 6 - Hi 64/117

Oft wünschen die Benutzer, von Werkzeugmaschinen diese auoh unabhängig von der automatischen Steuerung von Hand steuern zu können. Zusätzliche mechanische oder elektromechanisch© Ver» Stelleinrichtungen für Torsohub·», Drehzahl- und Riohtungswahl stören aber oft den Betriebsablauf bei automatischer Steuerung und verteuern die Haschine unter Umständen reoht beträchtlich. Abhilfe kann hier dadurch gesohaffen «erden, daß eine Handeingabe HH, HR, HU, HV vorgesehen wird, die jeweils unmittelbar auf die Speicher R, U, V, H wirkt. Handräder oder besondere Sohalter werden dann überflüssig. Ein weiterer Vorteil der unmittelbaren Betätigungsaögliohkeit der Speioher ist in dem geringen Kraftaufwand zu sehen, der zu dem Verstellen der nur als Initiatoren einer elektronischen Steuerung wirkenden Handeingabe schalter gegenüber der meohazilsohen Verstellung mittels Handräder erforderlich ist.

6 Seiten Beschreibung 8 Patentansprüche 1 Blatt Zeichnung

809813/0737

Claims (7)

L 1 o'e nt i a Patent-VerwaltungB-G.m.boH. Frankfurt/Main, Theoaor-Stern-Kai 1 Hi 64/117 Fat entaneprüehe

1) Anordnung sur numerischen Steuerung von Arbeitsmaschinen» insbesondere von Werkzeugmaschinen, bei denen Werk*·.·««· oder WerlrstUok jeweils in einer

Richtung bewegt werden, wuareua äaa werzeug im umgriff steht, dadurch gekenneeiohnet, daß das Einlesen eines eine Weg» oder Sehaltinformation (Drehzahl, Voreohubgeschwindigkeit, Hilfeantriebe} beinhaltenden Wortes Ton des Programmträger erst naoh AbaohIuß des von dem vorhergehenden Wort ausgelösten Befehlablaufes erfolgt, wobei Schartinformationen unmittelbar die Bugehörigen Steuerelemente beaufschlagen, während Weginformation die Sollwerte eines digitalen Lageregelkreieee bilden.

2) Anordnung nach Anspruch 1, daduroh gekennaelohnet, daß sur Berücksichtigung von Nullpunktverschiebung und/oder Werkaeugabmessungen zu den von dem Prorxammträger in ein fiinlesesQhiebereglster elngelesenen LageSollwerten in einem Rechenwerk entsprechende vorzugsweise in Wählschalter!! gespeicherte Korrekturwerte hinsuaddiert bew. subtrahiert werden·

3) Anordnung nach Anspruch 2, daduroh gekennzeichnet daß bei Berücksichtigung von Nullpunktversohiebung und Werkeeugabmessungen sunäohst in einem Rechenvorgang einer der In den Wahlsohaltern gespeicherten Korrekturwerte in dem Rechenwerk verarbeitet wird, das Ergebnis in das nunmehr als Zwischenspeicher dienert» Einleeeeohieberegister übertragen und an-

R Π 9 8 1 3 Γθ 7'3

Hi 64/117

uohließend alt dem anderen Korrekturwert but verarbeitung (Addition bew. Subtraktion) des Rechenwerk sageftQirt wird·

4) Anordnung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung der zur Bildung des endgültigen Lagesoliwerteβ erforderlichen Korrekturgrößen ron den Wahlschaltern in daa Rechenwerk von der in eines besonderen Speicher gespeicherten Wortadresse gesteuert wird«

5) Anordnung nach Anspruch 1 oder folgenden» dadaroh gekenn« . zeichnet, daß die Übertragung der Schaltinforaationen von * dem Einleseschiebereglster in die zugehörigen Speloher τοη der in dem Wortadreasenspeloher gespeicherten Yortadresse der Schaltinformation gesteuert wird, wobei die SohaltlnforraatiofPdas Rechenwerk unverarbeitet durchlaufen.

6) Anordnung nach Anspruch 5> dadurch' gekennzeichnet, daß die Speicher der Schaltinforaationen sowie der das Torseichen der Regelabweichung aufnehmende Speicher als von der in dem Wortadressenspeiober gespeicherten Wortadresee gesteuerte Relais_f insbesondere Sohutzrohrrelnie, ausgebildet sind«

7) Anordnung naoh Anepruoh 1 oder folgenden» dadurch gekennzeichnet, daß als Istwertgeber absolut digital arbeitende

Meßsysteme, insbesondere Winkelkodierer, vorgesehen sind·

Θ) Anordnung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß in den zur Berücksichtigung der Korrekturgrößen dienenden Rechenwerk die Bildung der Regelabweichung durch Subtraktion ·. des lageietwertee von den Lagesollwert vorgenommen wird.'

809813/Ό737