DE2147415A1 - Verfahren zur Erstellung eines Pro grammtragers - Google Patents

Description

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The Bendix Corporation

Executive Offices
Bendix Center

Southfield, Michigan 18o75/USA 21. September 1971

Anwaltsakte M-1755

Verfahren zur Erstellung eines Programmträgers

Die Erfindung bezieht sich auf die Erstellung eines Programmträgers, der Daten für numerisch gesteuerte Maschinen enthält, die mehrere gesteuerte Elemente aufweisen.

Es ist häufig erwünscht, zwei oder mehrere Bearbeitungsvorgänge

gleichzeitig an einem einzigen Werkstück vorzunehmen. Beispielswerkzeuge weise kann eine Bohr- oder Fräsmaschine zwei Schneid/ haben, von denen jedes unabhängig entlang zweier Achsen verstellbar ist, und dazu verwendet werden, gleichzeitig und in synchronisierter Form vertikale und horizontale Schneidvorgänge auszuführen. Ein numerisch gesteuertes System für eine derartige Maschine verwendet vorzugsweise einen einzigen Programmträger, der gemischte oder verschachtelte Daten für die Steuerung für jedes Schneidwerkzeug enthält, da die Verwendung von zwei getrennten Programm-Leseeinrichtungen unwirtschaftlich ist und wahrscheinlich zu einer mangelnden Synchronisation führt. Das Hauptproblem, Daten für die Steuerung der zwei Köpfe auf einem einzigen Träger

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wie etwa einem Lochstreifen, zu ordnen, entsteht durch die Tatsache, daß die Daten in Blöcken geordnet sind, und daß es wünschenswert ist, die Anzahl derartiger Blöcke auf ein Mindestmaß zu bringen, um die Programmlänge auf ein Mindestmaß zu bringen. Es tritt häufiger auf, daß die beiden vorher beschriebenen Verstellwege ganz unterschiedlich sind, wobei ein Weg eine größere Anzahl von einzelnen Wegabschnitten erfordert und der andere Weg verhältnismäßig wenig einzelne Wegabschnitte erfordert. Ein Mischen dieser Daten für diese beiden Arten der Verstellung führt normalerweise zum Erfordernis einer ungeregelten Anzahl von Programmblöcken, da jeder Block für den aus vielen Abschnitten bestehenden Weg außerdem das Vorhandensein eines Blocks für einen parallelen Abschnitt des anderen Wegs erfordert, auch obwohl der andere Weg an diesem Punkt normalerweise keinen getrennten Block benötigt. Das Ergebnis ist ein Steuerband von unregelmäßiger Länge, wobei dieses Band sowohl schwierig und aufwendig herzustellen als auch zu gebrauchen ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Erstellung eines Programms für eine gleichzeitige Steuerung beweglicher Elemente einer Maschine mit mehreren gesteuerten Elementen zu schaffen, bei der die die Maschine steuernden Programmdaten die gewünschten Bewegungen jedes Elements in unabhängiger Form bestimmen.

Diese Aufgabe wird durch folgende Verfahrensschritte gelöst: Bestimmen diskreter Abschnitte von jedem der zwei Wege, entlang denen die Endeinrichtungen gesteuert bewegt werden, Berechnen

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der absoluten Zeit nach Beenden der Ausführung jedes Abschnitts eines jeden Weges durch die gegebene Maschine, und Ordnen von vermischten Maschinenbefehlen, die die Wegabschnitte definieren, zu einem Programmträger in der Ordnung der absoluten Zeit nach beenden der Ausführung jedes Abschnittes.

Überdies sieht die Erfindung eine Minimalisierung der Anzahl der Steuerprogrammblöcke vor zusammen mit der Synchronisierung der Bewegungen der Elemente durch die Ordnung, in der einzelne Wegabschnitte ausgesucht und auf oder in einem Programmspeichermedium geordnet sind. Dies wird allgemein dadurch erzielt, daß die Wegabschnitte für jedes bewegliche Element verarbeitet und die gesamte absolute Zeit bestimmt wird, die erforderlich ist, jeden Wegabschnitt mit der vorher beschriebenen Maschine zu durchfahren. Die Wegabschnitte für die zwei Elemente werden dann in einem einzigen Programmträger gemischt, in dem die Wegabschnitte in der Ordnung ihrer absolut zeitlichen Ausführung gespeichert sind.

Sowohl die Erfindung als auch verschiedene Merkmale und Vorteile werden am besten durch die nachfolgende ins einzelne gehende

verständlich Beschreibung eines Ausführungsbeispiels^ bei dem das Verfahren der Erfindung angewendet wird und das anhand von Zeichnungen erläutert wird.

Fig. 1 zeigt ein Blockbild für eine Vorrichtung und für Verfahrensschritte zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

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Fig. 2 zeigt schematisch einen Kurvenverlauf für zwei gewünschte Verstellungen.

Fig. 3 zeigt einen Abschnitt eines Streifens, auf dem die Anordnung der darauf befindlichen Daten zur Durchführung der Verstellwege nach Fig. 1 angedeutet ist.

Im folgenden wird auf Fig. 1 Bezug genommen, in der ein Block- ψ schaltbild eines Verfahrens zur Erstellung eines Lochstreifens oder eines anderen geeigneten Trägers für die Steuerung von beiden Köpfen einer Fräsmaschine mit zwei Achsen pro Kopf dargestellt ist.

Bei einer solchen Maschine ist ein erster Fräskopf entlang zweier aufeinander senkrecht stehender Achsen, die allgemein als X- und Z-Achsen bezeichnet sind, verstellbar, und ein zweiter Fräskopf ist unabhängig entlang zweier aufeinander senkrecht stehender Achsen, die allgemein als U- und W-Achse bezeichnet sind, verstellbar. Die Daten, die den gewünschten Verstellweg von jedem der beiden Fräsköpfe bestimmen, werden durch geeignetes Abbilden, Abtasten oder Aufzeichnen der Geometrie des gewünschten Teils vorbereitet, wie es durch die Blöcke Io und 12 in der Fig. 1 angedeutet ist. Aus diesen einzelnen Daten des Verstellweges der Fräsköpfe wird eine sogenannte Vorlage (Manuskript) erstellt, wie es durch den Block IU in Fig. 1 angedeutet ist. Dies ist normalerweise eine Unterlage, die in einer Form erstellt ist, daß sie von Menschen gelesen werden kann, und wird schließlich in Kartenform oder ännliches gebracht, die von einem Computer gelesen werden kann und in ein digitale Daten verarbeitendes

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Gerät gegeben, wie es aus der Technik bekannt ist und ein IBM System/63-Rechner oder ein ähnlicher sein kann, der die Daten der Maschinenverstellung in die Sprache der Werkzeugmaschine oder in die APT-Sprache übersetzt. Dies ist durch Block 16 in Fig, 1 angedeutet. Der Block 16 für das datenverarbeitende APT-Gerat übersetzt das ursprüngliche Manuskript für das Programm des Teiles in eine für die Maschine lesbare Form und erzeugt eine sogenannte Mittellinien-Aufzeichnung (Center Line File ) in Block 18, worin Daten enthalten sind, die die Parallelität oder den Synchronismus anzeigen; der zwischen den Verstellungen der Fräsköpfe wirken soll. Von dem Block 18 für die Mittellinien-Aufzeichnung oder lineare Aufzeichnung beginnt eine nachfolgende Prozeßfolge, wie sie in Einzelheiten nachfolgend beschrieben wird. Bis zur Stufe 18 ist das Schaltbild nach Fig. 1 herkömmlicher Art und wird dazu verwendet, Lochstreifen für Anwendungen

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bei numerischen Steuerungen in der Industrie zu/stellen.

Nach dem Block 18 für die Mittellinien-Aufzeichnung ist es erforderlich, die Bedingungen der Maschine einzuführen, wie die Erfordernisse für einen Werkzeugwechsel, die Werkzeugabmessung, die Vorschubgeschwindigkeit und die Vorschriften für das Kühlmittel. Dies wird mit Hilfe des Schrittes 2o erreicht, der auf der Information aus aem Block 18 für die Mittellinienaufzeichnung beruht.

Nach dem Nachverurbeitungsschritt 2o wird ein weiterer Nachver-

en arbeitungsscnritt 22 durchgeführt, um die Zeit/zu berechnen,

die erforderlich sind für die Ausführungeines Abschnitts des

//egeü für jeden Fräskopf, wie beispielsweise in Fig. 2 angedeutet ist. - 6 -

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Es wird kurz Bezug.genommen auf Fig. 2, aus der zu ersehen ist, daß die erste Strecke 24 des ersten Fräskopfes Abschnitte A, B, C und D aufweist, die eine zweidimensionale Strecke in der X-Z-Ebene definieren. Eine zweite Strecke 26 für den zweiten Fräskopf enthält lediglich Abschnitte a und b, die in einer Ebene liegen, die durch die Achsen U und W definiert ist. Die beiden Strecken in diesem Fall von gleichen Koordinatenwerten für Z und W, rücken

in Richtung auf im wesentlichen unterschiedliche Koordinatenwerte und verlaufen entlang im wesentlichen verschiedener Koordinatenwerte zu den Stoppunkten. Die Strecken können natürlich ungleiche Startwerte Z und W haben. Der Schritt des Blocks 22 in Fig. 1 schließt die Berechnungen der Zeit nach absoluter Skala ein, das bedeutet, vom absoluten Bezugspunkt Null, von dem jeder Abschnitt des Weges des Fräskopfes ausgeführt wird. Aus Fig. 2 ist zu ersehen, daß der Abschnitt A zur Ausführung eine Minute erfordert. Abschnitt B erfordert ebenfalls eine Minute zur Ausführung, und somit ist die absolute Zeit am Ende des Segments B zwei Minuten. Das Segment C erfordert lediglich o,3 Minuten zur Ausführung und somit ist die absolute Zeit am Ende des Segments C 2,3 Minuten. Der Abschnitt D erfordert 2,7 Minuten und somit ist die absolute Zeit am Stoppunkt der Strecke 24 5 Minuten.

In ähnlicher Weise erfordert der Abschnitt a der Strecke 26 1,2 Minuten zur Ausführung, während der Abschnitt b 3,5 Minuten zur Ausführung benötigt. Somit ist die absolute Zeit am Stoppunkt der Strecke 2 6 4,7 Minuten. Es kann leicht ein Rechnerprogramm aufgestellt werden, um die absoluten Zeitwerte am Lade der verschiedenen Abschnitte der Wege der Fräsköpfe entlang den Strecken 24 und 2ü aus den Daten zu berechnen, die in der Stufe 2o erzeugt

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wurden, und es wird somit vermutet, daß die Stufe 22 mit Hilfe eines digitalen Rechners für allgemeine Zwecke durchgeführt werden kann. Aus der in der Stufe 22 errechneten Information werden Unterlagen für die Strecken 24 und 26 der Fräsköpfe aufgestellt, ,vie es durch die Stufen 28 und 3o in Fig. 1 angedeutet ist. Die Unterlagen oder die Aufzeichnungen können in irgendeiner geeigneten Form hergestellt werden, wie etwa Lochkarten oder eine andere Art der Rechnerausgabe für den Normalfall ede Aufzeichnungen enthält Bezeichnungen für die Achse des Fräskopfes, die gefolgt werden durch Verstellwerte der Fräskopfachse, die ihrerseits gefolgt werden durch den Buchstaben und die Nummer für die Vorschubgeschwindigkeit und schließlich die Zeit für die Ausführung, das bedeutet die absolute Zeit am Ende eines jeden Abscnnitts eines Fräskopfes. Die Aufzeichnung für den zweiten Kopf wird in Stufe 3o erstellt.

Zur Anordnung dar Informationen der Abschnitte des Fräskopfes auf einem Streifen 32 derart, wie er in Fig. 3 angedeutet ist

an- und der eine Reihe von zueinander ausgerichteten/einandergrenzenden

Blöcken enthält, wird der Schritt 34 durchgeführt, bei dem die

Kennzeichnungen für die Abschnitte des Fräskopfes aus den Aufwerden

zeichnungen 28 und 3o gemischt und geschachtelt/nach Haßgabe der absoluten Zeit am Ende eines jeden Fräskopfabschnittes für den Fall, daß jede Strecke 24 und 26 kontinuierlich durchlaufen wird. An diesem Punkt sind die Informationen, die erforderlich sind, eine Maschine mit zwei Köpfen und zwei Achsen pro Kopf zu steuern, in einem einzigen Streifen von Mindestlänge enthalten, der durch einen Einfach-Streifenleser in Betrieb genommen werden kann, um synchronisierte Verstellungen des Fräskopfes zu erzeugen.

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Mit der Aufzeichnung, die in Stufe 34 auf Rechnerkarten erstellt wird, wird ein unabhängiger Schritt 36 (off-line) durchgeführt, um den Streifen oder das Band 32 herzustellen. Zu diesem Zweck wird ein Standard-Lochstanzgerät verwendet. Zusätzlich kann eine Aufzeichnung auf Karten auch zur Speicherung erstellt werden, wie es durch Block 36 angedeutet ist.

In Fig. 3 ist eine etwas abgekürzte Anordnung, von Daten auf dem Streifen 32 zur Durchführung der» Abschnitte des Fräskopf weges nach Fig. 2 angedeutet.Der Streifen 32 ist in mehrere

aus Blöcke unterteilt, die aneinandergrenzen und in Längsrichtung auf dem Streifen liegen. Jeder Block enthält die Informationen, die erforderlich sind, um einen der Fräsköpfe entlang dem vorher beschriebenen Weg mit der vorher beschriebenen Vorschubgeschwindigkeit zu bewegen. Sämtlichen Blöcken des Streifens, die sich auf die Strecke 24 in der X-Z-Ebene beziehen,geht ein Block-Kode voraus, der in Fig. 3 mit G95 bezeichnet ist. Sämtlichen Blöcken, die Daten für das Teileprogramm der Strecke 26 in der U-W-Ebene enthalten, geht eine Kodebezeichnung G96 voraus.

sich Gemäß dem Block 34 in Fig. 1 bezieht/der erste tatsächliche Informationsblock auf dem Streifen 32 auf den Abschnitt A der Strecke 24, da die absolute Zeit am Ende dieses Abschnitts die kleinste absolute Zeit für jeden der Abschnitte der beiden Strecken 24 und 26 ist. Entsprechend enthält der Block 38 zumindest einen G95 Kode, die X- und Z-Achsen-kennzeichnungen, die Verstellwerte für die X- und die Z-Achse, die erforderlich sind, den Streckenabschnitt A zu bestimmen, eine Zahl für die Vorschubgeschwindigkeit und einen Kode für das Blockende.

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Die Kennzeichnungen für die Achsen und die Achsenwerte sind in Fig. 3 abgekürzt und einfach durch den Buchstaben A angedeutet. Der Abschnitt, der zur Beendigung die nächste niedrigste absolute Zeit benötigt, ist der Abschnitt a der Strecke 26. Entsprechend enthält der nächste Block 33 die Kennzeichnung G96, die Kennzeichnung der Achse und die Achsenwerte für den Abschnitt a, eine Zahl für die Vorschubgeschwindigkeit und den"Kode für das Blockende. Der nächste Block 4o enthält die Kennzeichnung G95, die Information, die den Streckenabschnittjß definiert, eine Zahl für die Vorschubgeschwindigkeit und einen Kode für das Blockende. Die Blöcke 41, 42 und 43 enthalten Informationen, die die Streckenabschnitte b, C, D in dieser Reihenfolge bestimmen, da die absoluten Zeiten zur Beendigung dieser Abschnitte

/dieser Reihenfolge ansteigen. Der Streifen endet in einem geeigneten Ende für den Streifen und mit einem Rücklaufkode, falls erforderlich. Es versteht sich, daß Folgezahlen und andere Informationen, die allgemein bei Steuerstreifen für Werkzeugmaschinen angetroffen werden, ebenfalls in den Streifen 32 der Fig. 3 eingegeben werden können, sie wurden jedoch aus der vorangehenden Beschreibung zwecks Abkürzung ausgelassen.

Es versteht sich ferner, daß die vorangehende Beschreibung nur zur Illustrierung dient und die Erfindung nicht beschränkt.

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Claims (5)

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   The Bendix Corporation

   Executive Offices
   Bendix Center

   Southfield, Michigan H8o7 5/USA 21. September 19

   Anwaltsakte M-1755

   Patentansprüche

   fl. !Verfahren zur Erstellung eines einzelnen Progranunträgers für die Steuerung einer gegebenen, numerisch gesteuerten Maschine, die mindestens zwei unabhängig voneinander bewegbare Endeinrichtungen aufweist, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: Bestimmen diskreter Abschnitte von jedem der zwei Strecken, entlang denen die Endeinrichtungen gesteuert werden, Berechnen der absoluten Zeit nach Beenden der Ausführung jedes Abschnitts einer jeden Strecke durch die gegebene Maschine, und Ordnen von vermischten Maschinenbefehlen, die die Streckenabschnitte definieren, zu einem Programmträger in der Reihenfolge der absoluten Zeit nach Beenden der Ausführung jedes Abschnitts.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Ordnens einen ersten Schritt, bei dem Lochkarten erstellt werden, die die Abschnitte in der zeitlichen Folge enthalten, und einen zweiten Schritt aufweist, bei dem aus den Karten ein Lochstreifen erstellt wird, der mindestens

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   - 11 in etwa die äquivaüarten Daten enthält.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Bestimmens diskreter Abschnitte die Schritte des Erstellens einer Vorlage (Manuskript), die Daten der Streckenabschnitte enthält und der Verarbeitung der Vorlage enthält, durch den eine Aufzeichnung in der Maschinensprache erstellt wird.
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Befehle in der Reihenfolge der ansteigenden absoluten Zeiten geordnet sind.
5. 5. Programmträger zur gleichzeitigen Steuerung der Verstellung jeder von mindestens zwei verstellbaren Endeinrichtungen einer Maschine mit Hilfe des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Programmträger (32) mehrere im wesentlichen aneinandergrenzende Blöcke aufweist, daß jeder Block (38) bis (43) einen diskreten Abschnitt (A, b, A bis D) der gesamten zurückgelegten Strecke (24, 26) jeder Endeinrichtung definiert, und daß die Blöcke in Längsausrichtung und in ansteigender Ordnung der absoluten Zeit für das Beenden jedes Abschnitts auf dem Träger (32) angeordnet sind.

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