DE1763875A1

DE1763875A1 - Werkzeugmaschinensteueranlage

Info

Publication number: DE1763875A1
Application number: DE19681763875
Authority: DE
Inventors: Rhoades John Merrill
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1967-08-29
Filing date: 1968-08-28
Publication date: 1972-01-13
Also published as: FR1578581A; US3559179A; GB1234303A

Description

Dr.-Ing. Wilhelm Mcliel

Frankfurt/Main-1

5625

General Electric Company, Schenectady N.Y., U.S.A.

Werkzeugmas chinenst eueranlage

Die Erfindung bezieht sich auf eine Werkzeugmaschinensteueranlage, die an mehreren voneinander getrennten und gegeneinander versetzten Werkstückpositionen eine Folge von Steueroperationen durchführt.

Sie Erfindung befaßt sich also mit der Steuerung und Regelung von Werkzeugmaschinen, bei denen eine Gruppe von ähnlichen oder gleichen Bearbeitungsoperationen an verschiedenen, voneinander getrennten Stellen eines zu bearbeitenden Werkstücke ausgeführt werden soll. Bei diesen Bearbeitungsoperationen kann es sich um Bohren, Gewindebohren, Versenkbohren, Stanzen, Drehen, Hobeln oder um andere ähnliche Operationen handeln, die von gesteuerten und geregelten Werkzeugmaschinen ausgeführt werden können. Die Gruppe der zu wiederholenden ähnlichen Bearbeitungsoperationen wird auch Operationsfolge genannt. Diese Folge kann an einer Bezugslage ausgeführt werden und dann an mehreren verschiedenen, gegenüber der Bezugslage auf dem Werkstück versetzten Lagen oder Positionen wiederholt werden. Die Bezugsposition oder Bezugslage wird ebenfalls manchmal Versetzungslage genannt, wobei die Versetzung Null ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, bei derartigen Werkzeugmaschinensteueranlagen und -regelanlagen, bei denen Opera-

109883/0428

tionsfolgen an verschiedenen, voneinander getrennten Stellen des Werkstücks wiederholt ausgeführt werden sollen, diese Operationen wirksamer vorzunehmen, und zwar mit einer minimalen Anzahl von Befehlsinstruktionen.

Dies wird bei einer Anlage der eingangs beschriebenen Art nach der Erfindung dadurch erreicht, daß die Operationen aufgrund von auf einem herkömmlichen Aufzeichnungsträger aufgezeichneten Befehlsdaten ausgeführt werden, die aus einem einzigen Satz von Befehlen für die zu wiederholende Folge und aus Befehlen bestehen, die jede Versetzposition oder Versetzlage angeben, daß eine Einrichtung wiederholt vom Band diejenigen Befehle abliest, die die zu wiederholende Steuerfolge darstellen, und diejenigen Befehle abliest, die die jeweiligen Versetzpositionen darstellen, daß eine Einrichtung jedesmal beim Ablesen der Wiederholfolge durch Weiterzählen eine Wiederholfolgezahl bildet und daß Einrichtungen auf diese Zahl ansprechen, wenn diese Zahl kleiner ist als die gewünschte Gesamtzahl der Wiederholfolge, aufgrunddessen die Wiederholfolge an der dieser Zahl zugeordneten Versetzposition ausgeführt wird.

Die beiliegende Figur zeigt das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Bei der gezeigten AusfUhrungsform sind die BefehleInstruktionen auf einem Aufzeichnungsmedium 61 gespeichert, bei dem es sich um ein in sich geschlossenes Lochband handeln kann. Die codierten Befehle, die in Form von Löchern auf dem Band aufgezeichnet sind, werden von einem Bandleser 12 gelesen. Die Befehle sind auf dem Band seriell aufgezeichnet, und zwar nach dem in der folgenden Tabelle gezeigten Format.

109883/0428

_ 3 -Tabelle

Format für ein in sich geschlossenes Lochband

(1) Leerer Anfangsabschnitt

(2) Lies nicht zu wiederholende Startbefehle (3)

(Nur wirksam vor der ersten zu wiederholenden Operationsfolge)

(3) Nicht zu wiederholende Startbefehle

(4) Lies zu wiederholende Operationsfolgebefehle (5) (Wirksam bei jedem Zyklus)

(5) Zu wiederholende Operationsfolgebefehle

(6) P (a) Zähle eine ausgeführte zu wiederholende Operationsfolge (Registriert vom Zähler 42 nach jedem Wiederholzyklus)

(b) Registriere die gewünschte Gesamtanzahl von Wiederholzyklen (7)
(Registriert im Register 41)

(7) Gewünschte Gesamtanzahl von Wiederholzyklen

(8) N Taste die Versetzerkennungszahl ab, die unter (9) folgt,

um zu sehen, ob diese Zahl mit der vom Zähler 42 vorgenommenen Zykluszählung übereinstimmt. Bringe bei Übereinstimmung die Versetzungsbefehle unter (10) in die Register 47 und 48, um die Versetzlage oder -position der Werkzeugmaschine zu steuern und zu regeln und beschaffe irgendwelche anderen besonderen Befehle, die zur Ausführung des folgenden besonderen Versetzlagezyklus notwendig sind.

(9) Versetzzykluserkennungszahl

(10) Versetzlagebefehle und andere besondere Befehle

(11) Wiederhole (8), (9) und (10) mit besonderer Befehlsinformation für jeden gewünschten Versetzpositionszyklus im gesamten Programm

(1) Kehre zum leeren Anfangsabschnitt des in sich geschlossenen Lochbandes zurück.

109883/0428

Die in der Tabelle gegebene Information wird noch im einzelnen erläutert.

Das Ausgangesignal des Bandlesers 12 wird dem einen Eingang einer Decodier- und Erkennungesteuerechaltung 14 zugeführt. Die Steuerschaltung 14 bildet einen Teil einer digitalen Werkzeugmaschinen-Steuereinrichtung 11 und eetzt dae vom Bandleser 12 erhaltene Eingangssignal in elektrische digitale Befehlssignalimpulse um, die für die Steuer- und Regelanlage benutzt werden. Eine Reihe von Ausgangssignalimpulsen der Schaltung 14 wird direkt über eine Leitung 15 einer Haupteinheit 16 der Werkzeugmaschinensteuereinrichtung zugeführt. Diese Haupteinheit 16 enthält einen Taktgeber, einen Bezugszähler, Vorschubgeschwindigkeits- und Punktionsgeneratoren und weitere zur Steuerung und Regelung der Werkzeugmaschine erforderliche Bausteine. Die Werkzeugmaschineneteuereinrichtung 11 enthält eine lagerege!einrichtung 17, die von der Decodier- und Erkennungssteuerschaltung 14 angesteuert wird, um das Werkzeug bezüglich des zu bearbeitenden Werkstücks in Übereinstimmung mit den vom Bandleser 12 gelesenen Instruktionen zu bewegen.

Die Lageregeleinrichtung 17 weist einen Stellmotor 18 für die I-Achse und einen Stellmotor 19 für die Y-Achee auf. Die Motoren treiben über Zahnrad- und Zahnetangenanordnungen verschiebbare Tiechteile 21 und 22 in der X- bzw. Y-Acheenrichtung an. Die Tischteile 21 und 22 sind mechanisch miteinander verbunden und dienen zur Halterung des Werkstücks (nicht gezeigt).

Die Stellmotoren 18 und 19 werden über Rückführveretärker angesteuert. Der Rückführverstärker des Stellmotors 18 weist zwei Operationsverstärker 23 und 24 auf, die in Kaskade geechaltet eind, wobei der zweite Verstärker 24 den Motor 18 ansteuert. Der erste Operationsverstärker 23 ist einem Summiernetzwerk 25 nach-

109883/0428

geschaltet. Der eine Eingang des Summiernetzwerkes 25 ist an eine Befehls- und Versetζschaltung 26 für die X-Achse angeschlossen. Der zweite Eingang des Summiernetzwerkes 25 ist mit einer Rückführschaltung 28 verbunden. Die Rückführschaltung 28 erhält von einem Positions- oder Lageanzeiger 29, der mit dem Stellmotor 18 mechanisch verbunden ist und von diesem angetrieben wird, ein Positions- oder Lagerückführsignal bzw. Lageistsignal. Zusätzlich zum Lagerückführsignal liefert ein Tachogenerator 31 ein Gesehwindigkeitsrückführsignal. Dieses Geschwindigkeitsrückführsignal wird über eine Rückführschaltung 32 dem Eingang des zweiten Operationsverstärkers 24 zugeführt, dessen Ausgang mit dem Stellmotor 18 verbunden ist.

Der Y-Stellmotor 19 wird von einer Rückführverstärkeranordnung angesteuert, die im Aufbau und in der Betriebsweise der Verstärkeranordnung für die X-Achse ähnlich ist. Die Bezugszeichen der einander entsprechenden Schaltungsteile sind daher ähnlich gewählt und unterscheiden sich lediglich durch einen Strich. Das Summiernetzwerk 25' wird allerdings vom Ausgang einer Befehlsund Versetzschaltung 27 für die Y-Achse angesteuert. Palls es sich um eine dreidimensionale Steuerung handeln sollte, dann wäre noch eine Befehls- und Versetzschaltung für die Z-Achse vorhanden, die den Schaltungen 26 und 27 ähnlich wäre. Entsprechend wäre auch eine zusätzliche Rückführverstärkeranordnung und ein weiterer Stellmotor vorgesehen, so daß die dreidimensionale Bewegung ausgeführt werden könnte.

Die bisher beschriebene Anordnung ist einem bereits vorgeschlagenen Gegenstand ähnlich. Die einzelnen Bausteine können in ähnlicher Weise aufgebaut sein, wie bei diesem vorgeschlagenen Gegenstand.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf die fol-

109883/OA28

genden Schaltungsteile, die auch zusammenfassend als Unteranlage bezeichnet sind. Diese Unteranlage befaßt sich mit den besonderen Befehlen, die in der vorstehenden Tabelle zusammengestellt sind. Sie Unteranlage enthält ein erstes Register 41, das mit dem Ausgang der Schaltung 14 verbunden ist und in das diejenige Zahl eingespeichert wird, die angibt, wie oft die Operationsfolge an dem zu bearbeitenden Werkstück wiederholt werden soll, also die gesamte Anzahl der Wiederholzyklen oder Operationsfolgen (Tabelle, (6) und (7)). Ein erster Zähler 42 ist an einen zweiten Ausgang der Schaltung 14 angeschlossen, um die Anzahl der bereits von der Werkzeugmaschinensteueranlage ausgeführten Wiederho1-operationsfolgen zu zählen (Tabelle, (6)). Ein zweites Register ist an einen dritten Ausgang der Schaltung 14 angeschlossen, um für jede Versetzposition oder Versetzlage, bei der die Wiederholoperationsfolge auszuführen ist eine ^MN"-Erkennungszahl zu speichern (Tabelle, (8), (9)). Eine erste Vergleicherschaltung 44 ist mit ihrem ersten Eingang an den ersten Zähler 42 und mit ihrem zweiten Eingang an das Register 43 angeschlossen. Die erste Vergleicherschaltung 44 kann daher diejenige Zahl, die die im Zähler 42 registrierte Anzahl der ausgeführten Wiederholoperationsfolgen angibt, mit der Positions- oder Lageerkennur^szahl N im Register 43 vergleichen. Wenn diese beiden Zahlen übereinstimmen, liefert die Vergleicherschaltung ein Ausgangssignal über eine Leitung 46 zu Versetzregistern 47 und 48 (Tabelle, (8), (9), (10)).

Das Ausgangssignal der Vergleicherschaltung 44 wird noch über eine Leitung 45 zu einem Eingang der Steuerschaltung 14 zugeführt, um die Steuerschaltung 14 zu veranlassen, die Versetzpositionsoder Versetzlagebefehle (Tabelle, (10)) vom Bandleser 12 zu lesen und über Leitungen 49 und 51 zu den Registern und 48 zu übertragen. Das Ausgangssignal des X-Versetzdatenregistere 47 v-u-d dem einen Eingang der X-Befehls- und Versetz-

109883/0428

_ 7 —

schaltung 26 zugeführt, deren zweiter Eingang an den Ausgang einer herkömmliehen, von Hand einstellbaren Versetzsteuervorrichtung 52 angeschlossen ist. In ähnlicher Weise wird das Ausgangssignal des Y-Versetzdatenregisters 48 dem Eingang der Y-Befehls- und Versetzschaltung 27 zugeführt, deren zweiter Eingang mit einer herkömmlichen, von Hand einstellbaren Y-Versetzsteuervorrichtung 53 verbunden ist.

Weiterhin enthält die Unteranlage eine zweite Vergleicherschaltung 55, die das Ausgangssignal vom Register 41 mit dem Ausgangssignal vom Zähler 42 vergleicht. Der Ausgang der Vergleicherschaltung 55 ist über eine Leitung 56 an einen Eingang der Steuerschaltung 14 angeschlossen, um der Decodier- und Erkennungssteuerschaltung 14 anzuzeigen, daß die gewünschte Anzahl von Wiederholoperationsfolgen ausgeführt worden ist. Der Zählerstand des Zählers 42 stimmt dann mit der im Register 41 gespeicherten Zahl überein.

Das in sich geschlossene Lochband oder die Lochbandschleife 61 läuft bei dieser Arbeitsweise wiederholt durch den Bandleser 12, und zwar synchron mit den von der Werkzeugmaschinensteueranlage ausgeführten Operationen. Bei der sich wiederholenden Operationsfolge der Werkzeugmaschine kann es sich beispielsweise um das Bohren von Löchern in eine ebene Oberfläche handeln.

Die Befehlsdaten, die sich auf die grundsätzliche Bearbeitungsoperationsfolge (Tabelle, (5)) beziehen und die an den einzelnen Stellen oder Positionen des Werkstücks wiederholt ausgeführt werden sollen, können die Diroensionsinformation für jedes Loch der Operationsfolge, die auf dem Band codiert aufgezeichnet ist, zusammen mit Codes für die Werkzeuggröße sowie die Operationsbefehle für den Werkzeugvorschub, das Zurückziehen des Werkzeugs und andere damit in Verbindung stehende Hilfsfunktionen, die für normale Bearbeitungsoperationen notwendig sind, enthalten.

109883/0A28

Bei den Befehlen bedeutet der Buchstabe "P" (Tabelle, (6)) einen Code, der andeutet, daß die Yersetzoperation folgt. In dem Raum, der dem Codebuchstaben F (Tabelle, (7)) folgt, ist eine Zahl gespeichert, die der gewünschten Gesamtzahl der zu wiederholenden Operationsfolge entspricht, die am Werkstück ausgeführt werden sollen. Beispieleweise können sechs aufeinanderfolgende Operationsfolgen erwünscht sein. Der nächste Abschnitt des Bandes (Tabelle, (8)) enthält das Symbol "Nⁿ, das andeutet, daß jetzt der Abschnitt folgt (Tabelle, (9)), der die Blockzahl (Versetζzykluserkennungszahl) für die Versetzdaten der zweiten Operationsfolge, die am Werkstück ausgeführt werden soll, enthält.

Vor der Inbetriebnahme der Anlage wird derjenige Teil des in sich geschlossenen Lochbandes 61 in den Bandleser 12 eingelegt, der den Startabschnitt (Tabelle, (1) enthält. Der Bandleser 12 liest daher zuerst die nicht zu wiederholenden Startbefehle und dann die zu wiederholenden Operationsfolgebefehle (Tabelle, (2), (3), (4), (5)). Gleichzeitig wird dabei das Werkstück an der Bezugsposition oder Bezugslage in Übereinstimmung mit der grundsätzlichen Bearbeitungsoperationsfolge bearbeitet. Anschließend liest der Bandleser 12 den Codebuchstaben-P-Abschnitt (Tabelle, (6)) und liefert ein Signal an das erste Register 41, um darin die gewünschte Gesamtzahl der Bearbeitungsoperationsfolgen zu speichern, die am Werkstück ausgeführt werden sollen (Tabelle, (7)). Das P-Signal wird auch dem ersten Zähler 42 zugeführt, der als Zykluszähler arbeitet und jeweils um eins weiterschaltet, wenn der Codebuchstabe P gelesen wird, was bei jedem vollständigen Umlauf des in sich geschlossenen Lochbandes 61 erfolgt.

Danach wird der erste Block von den Befehlsdaten, die der ersten Versetzposition (Tabelle, (9)) entsprechen, vom Bandleser 12 gelesen und über die Leitung 50 dem zweiten Register 43 zugeführt,

109883/0428

das jede Versetzerkennungszahl speichert, wenn sie vom Bandleser gelesen wird. Die erste Vergleicherschaltung 44 vergleicht die Versetzerkennungszahl mit der Zykluszahl, die der Zähler 42 enthält. Wenn die beiden Zahlen übereinstimmen, liefert die Vergleicherschaltung 44 über die Leitung 46 ein Durchschaltsignal an das X-Versetzdatenregister 47 und an das Y-Versetzdatenregister 48. Außerdem wird das Ausgangs signal der Vergl-eicherschaltung 44 über die Leitung 45 der Schaltung 14 zugeführt, und zwar als eine Instruktion, um die nächste Gruppe der X- und Y-Versetzpositionsbefehlsdaten in den beiden Registern 47 und für den nächsten Operationszyklus zu speichern.Während der ersten Bearbeitungsoperationsfolge werden allerdings die Versetzpositionsbefehlsdaten direkt über die Register 47 und 48 zu den zugeordneten X- und Y-Befehls- und Versetzschaltungen 26 bzw. 27 gebracht. Beim Empfang der Versetzpositionsbefehlsdaten durch die Schaltungen 26 und 27 wird die Maschine veranlaßt, die neue Versetzstellung einzunehmen.

Das Lochband 61 wird weiterhin vom Bandleser 12 abgetastet. Wenn dabei der Bandleser die anderen Versetzerkennungszahlen liest, findet keine weitere Übertragung von Befehlen zu den X- und Y-Befehls- und Versetzschaltungen 26 und 27 statt, da diese Zahlen nicht mit der Zykluszahl im Zähler 42 übereinstimmen.

Nachdem die übrigen Versetzpositionsbefehlsabschnitte (Tabelle, (11)) des Lochbandes 61 abgetastet sind, erreicht der Bandleser wieder den Startabschnitt (Tabelle, (1)), beachtet dabei nicht die Nichtwiederholabschnitte (Tabelle, (2), (3)), liest aber erneut die Wiederholoperationsfolgen (Tabelle (4), (5)).

Nach der Beendigung der grundsätzlichen Bearbeitungsoperationsfolge an der ersten Versetzposition, erreicht der Bandleser wiederum den "P"-Abschnitt, um den Zähler 42 vorzuschalten. Wenn

109883/0428

dann der Bandleser die ersten Positionsversetzdaten (Tabelle, (8), (9), (10)) liest, wird die Steuereinrichtung infolge der Nichtübereinstimmung der Zahlen im Zähler 42 und im Register 43 gesperrt. Beim Erreichen der zweiten Positionsversetzdaten stimmt die Zahl im Zähler 42 mit der Zahl im Register 43 überein und die Vergleichsschaltung 44 spricht an, um die zweiten Positionsversetzdaten von den Registern 47 und 48 der X- und Y-Befehls- und Versetzschaltung 26 und 27 in der bereite beschriebenen Weise zuzuführen. Entsprechend wird durch wiederholtes zyklisches Lesen des Lochbandes 61 an jeder Versetzstelle oder Versetzposition die grundsätzliche Bearbeitungeoperationsfolge wiederholt.

Wenn der Zählerstand des Zählers 42 die im Register 41 gespeicherte Zahl erreicht, wird dies an der Vergleicherschaltung 55 wahrgenommen, die daraufhin ein Ausgangssignal über die Leitung 56 zur Steuerschaltung 14 liefert, um anzuzeigen, daß die gewünschte Anzahl der zu wiederholenden Bearbeitungsoperationsfolgen ausgeführt ist. Dieses Ausgangssignal kann in der Steuerschaltung 14 dazu benutzt werden, un die X-Y-Versetzposition des Werkstücks auf Null zurückzustellen, um die Versetzposition des Werkstücks zu einer Last-Nichtlast-Position zurückzusetzen, um die Steuerung der Werkzeugmaschine an eine Hauptsteuerung abzugeben, sofern eine derartige benutzt wird, oder um ähnliche Funktionen auszuüben, die beim Erreichen der gewünschten Anzahl von Bearbeitungsoperationsfolgen notwendig sind. Eine typische endgültige Punktion besteht beispielsweise darin, die Werkzeugmaschine und die Steuer- und Regelanlage abzuschalten.

109883/0428

Claims

Pat entansprüche

1. Werkzeugmaschinensteueranlage, die an mehreren voneinander getrennten und gegeneinander versetzten Werkstückpositionen eine Folge von Steueroperationen durchführt, dadurch gekennzeichnet , daß die Operationen aufgrund von auf einem herkömmlichen Aufzeichnungsträger (61) aufgezeichneten Befehlsdaten ausgeführt werden, die aus einem einzigen Satz von Befehlen für die zu wiederholende Folge und aus Befehlen bestehen, die jede Versetzposition oder Versetzlage angeben, daß eine Einrichtung (12) wiederholt vom Band diejenigen Befehle abliest, die die zu wiederholende Steuerfolge darstellen, und diejenigen Befehle abließt, die die jeweiligen Versetzpositionen darstellen, daß eine Einrichtung (42) jedesmal beim Ablesen der Wiederholfolge durch Weiterzählen eine Wjeierhol folge zahl bildet und daß Einrichtungen (14, 43, 44, 47, 48) auf diese Zahl ansprechen, wenn diese Zahl kleiner ist als die gewünschte Gesamtanzahl der Wiederholfolge, aufgrunddessen die Wiederholfolge an der dieser Zahl zugeordneten Versetzposition ausgeführt wird.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die auf dem Aufzeichnungsträger (61) aufgespeicherten Befehle die Gesamtzahl der insgesamt auszuführenden Wiederholfolgen speichern,daß eine Einrichtung (41) diese Gesamtzahl liest und getrennt speichert, daß eine Einrichtung (55) die den ausgeführten Wiederholsteuerfolgen zugeordnete Zahl mit der Gesamtzahl vergleicht und ein Ausgangssignal liefert, daß die Befehle eine Nichtwiederholsteuerfolge enthalten, die an derjenigen Versetzposition ausgeführt werden soll, bei der das Ausgangssignal auftritt, und daß Einrichtungen (12, 14) auf dieses Ausgangssignal ansprechen und aufgrunddessen vom Aufzeichnungsträger (61) Befehle ablesen, die die Nichtwiederholsteuerfolge darstellen, und die Ausführung dieser Nichtwiederholsteuerfolgen veranlassen.

109883/0428

3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die nicht zu wiederholende Befehlsfolge auf dem Aufzeichnungsträger (61) eine Beendigungsfolge von Steueroperationen ist, die in der zu wiederholenden Steuerfolge endgültig die Steuerung beenden.

4. Anlage nach einem der vorstehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß der Aufzeichnungsträger (61) ein Band ist, auf dem die Befehle seriell aufgezeichnet sind, und daß die Leseeinrichtung (12) die auf dem Band aufgezeichneten Befehle seriell liest.

5. Anlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (14, 43, 44, 47, 48), die auf die ausgeführte Anzahl von Steuerfolgen anspricht, Versetzbefehl-Auswähleinrichtungen (43, 44) aufweist, die aufeinanderfolgend von den Befehlen die Versetzbefehle auswählt, die sich jeweils auf die Versetzpositionen der zugeordneten Zahl beziehen, daß BefehlsSchaltungsanordnungen (47, 48), die von den Auswähleinrichtungen (43, 44) angesteuert werden, aufeinanderfolgend die Versetzbefehle den Verstelleinrichtungen (26, 27) der Werkzeugmaschinensteuereinrichtung zuführen und daß die Verstelleinrichtungen aufgrund dieser Versetzbefehle die Lage oder Position der Werkzeugmaschine einstellen bzw. regeln.

6. Anlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufzeichnungsträger (61) ein in sich geschlossenes Lochband ist und daß der Aufzeichnungsleser (12) ein Lochbandleser ist.

Re'Li-Gu

109883/0428