DE2730335A1 - Steuergeraet fuer maschinen und verfahren zur automatischen steuerung von maschinen - Google Patents

Steuergeraet fuer maschinen und verfahren zur automatischen steuerung von maschinen

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DE2730335A1
DE2730335A1 DE19772730335 DE2730335A DE2730335A1 DE 2730335 A1 DE2730335 A1 DE 2730335A1 DE 19772730335 DE19772730335 DE 19772730335 DE 2730335 A DE2730335 A DE 2730335A DE 2730335 A1 DE2730335 A1 DE 2730335A1
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Hurco Manufacturing Co Inc
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Description

DR. ING. F. WTTBSTHOFF DR. K. r. PKCHMANN DR. ING. D. BKHRBNS DIPI*. ING. R. GOETZ
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Anmelder:
Hurco Manufacturing Company, Inc, P.O. Box 68180, Indianapolis, Indiana 46268, USA
Titel!
"Steuergerät für Maschinen und Verfahren zur automatischen Steuerung von Maschinen"
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Case-Nr. 1Α-49518
Steuergerät für Maschinen und Verfahren zur automatischen Steuerung von Maschinen
Die Erfindung betrifft ein programmierbares Mikrorechner-Steuergerät sum Steuern der Relativbewegung zwischen einem Werkzeug und einem Werkstück, sowie eine gesteuerte Maschine und ein Verfahren zum automatischen Durchführen von Bearbeitungevorgängen an einem Werkstück.
Es sind verschiedene Haechinensteuersysteme,bei spielsweise für Fräsmaschinen, bekannt, bei denen verschiedene Metall bearbeitende Werkzeuge verwendet werden. Bei derartigen numerischen Steuerungen werden normalerweise Servo-Motoren, die jeweils der X-, Y- und Z-Achse der Maschine zugeordnet sind, Signale bereitgestellt« und diese numerischen Steuerungen werden in einem Papier-Lochstreifen programmiert. Wenn Änderungen in einem bestimmten Programm vorgenommen werden sollen,
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muss ein neuer Lochstreifen hergestellt werden« was normalerweise an einer anderen Stelle und nicht an der Fräs- oder Bohrmaschine durchgeführt werden kann. Dadurch ist der Zeitverlust gross und die Maschine kann nicht optimal ausgenutzt werden.
Es wurden grössere rechnergesteuerte Systeme entwickelt, um verschiedene Maschinentypen zu steuern. Derartige Steuersysteme sind - neben anderen Nachteilen - sehr teuer und weisen grosse Abmessungen auf. Ein derartiges numerisches Steuersystem ist beispielsweise in der US-FS 3 74-6 845 beschrieben.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, relativ billige, kleine numerische Steuersysteme zu schaffen, die den im Zusammenhang mit den Systemen verwendeten Maschinen angepasst sind, und bei denen die Nachteile der bekannten Systeme nicht auftreten.
V
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch das in Anspruch 1 angegebene Steuergerät gelöst.
Die im Anspruch 10 angegebene, gesteuerte Maschine löst ebenfalls die gestellte Aufgabe.
Eine Lösung der gestellten Aufgabe ist weiterhin mit der in Anspruch 11 angegebenen, gesteuerten Maschine möglich.
Das in Anspruch 1? angegebene Verfahren löst ebenfalls die gestellte Aufgabe.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Das erfindungsgemässe Maschinensteuersystem umfasst eine Servo-Einrichtung, die der jeweiligen Achse von drei Achsen einer Fräs- bzw. Bohrmaschine zugeordnet ist. Über entsprechende Kabel steht ein Steuermodul bzw. ein Steuergerät mit den Servo-Einrichtungen bzw. Servo-Motoren in Verbindung. Das
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Steuergerät umfasst einen Kasten mit einem Mikroprozessor, den zugehörigen Versorgungsschaltungen, den Servo-Verstärker usw. Ein Bedienungsfeld ist; über dem.Kasten und von ihm nach aussen abstehend, hängend angebracht. Bas Bedienungsfeld weist verschiedene Betätigungsschalter und -tasten, einen Kathodenstrahlröhren-Anzeigeschirm, ein Tastenfeld für die Dateneingabe und ein Magnetband-Kassettengerät auf.
Das erfindungsgemäsee Gerät umfasst weiterhin einen Schlitten, der sich auf der Z-Achse bewegt, sowie einen speziell ausgebildeten Rahmen bzw. ein speziell ausgebildetes Gestell für die Spindelbewegung, um die mechanische Festigkeit der Z-Achsen-Spindel während des Bearbeitungsvorgangs, beispielsweise während des Bohr- oder des Drehvorgangs zu verbessern. Weiterhin wird erfindungsgemäss eine Vorechubgeschwindigkeits-Einstellsteuerung für die die Maschine betätigende Person benutzt. Diese Vorschubgeschwindigkeit s- Einstell steuerung wirkt in einer bestimmten Weise mit den programmierten Vorschubgeschwindigkeiten des Steuergeräts zusammen.
Das erfindungsgemäese Gerät wird im Zusammenhang mit einem Steuersystem bei einer Fräsmaschine beschrieben. Es sind jedoch auch andere Geräte oder Ausrüstungen im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung verwendbar, bei denen die Verschiebung bzw. Bewegung mittels des erfindungsgemässen Steuersystems in programmierter Weise gesteuert werden kann.
Die Erfindung schafft also eine numerische Mikroprozessorsteuerung für eine Fräs- bzw. Bohrmaschine mit Einrichtungen, durch die die die Maschine bedienende Person direkt an der Maschine Teilsteuerungen oder einzelne Steuervorgänge programmieren kann. Das Steuergerät weist eine Kathodenstrahlröhre-Anzeige, welche ein Abfragen- bzw. ein Auskunftssystem aufweist, sowie ein Tastenfeld auf, über das von der Bedienungsperson Daten eingegeben werden können. Das Steuersystem besitzt weiterhin ein Magnetband-Kassettengerät, mit dem Daten oder Programmteile und Programmaterial in den Prozessorspeicher
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eingelesen oder aus ihm auegelesen werden. Das Steuersystem steuert die Bewegung der Fräs- bzw. Bohrmaschine in der X-, T- und Z-Richtung. Weiterhin ist eine externe Vorschubgeschwindxgkeits-Einstellung für die XY-Ebene und/oder die Richtung der Z-Achee vorgesehen. Diese Vorschubgeschwindigkeits-Einstellung
kann von der Bedienungsperson dazu verwendet werden, die programmierten Vorschubgeschwindigkeiten zu beeinflussen. Weiterhin ist eine automatische Werkzeug-Längenkalibrierung und eine Kompensation des Werkzeugdurchmessers für die Fräs- bzw. Bohrvorgänge vorgesehen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 die Vorderansicht einer drei Achsen-Fräs- bzw. Bohrmaschine, die zusammen mit dem erfindungsgemässen Steuergerät' eingesetzt wird, sowie den 8teuerkasten und das hängend angebrachte Bedienungefeld,
Fig. 2 ein Blockschaltbild der Schaltungsanordnung bzw. der Hardware des Steuergeräte, , '
flg. 3 bis θ ins einzelne gehende Darstellungen der in Fig. 2 , wiedergegebenen Schnittstellen-Adapter für den Anschluss periphärer Einrichtungen, wobei diese Schnittst eil en» Adapter im Zusammenhang mit externen Geräten , wiedergegeben sind, die angeschlossen werden sollen, (
Fig. 9 eine vergröeeerte Vorderansicht dee in Fig. 1 darge-
steilen Bedienungefeldee, ,
Fig.10 einen Querschnitt durch Aas Z-Acheen-Servo-Gerät von , Fig.1 in seitlicher Darstellung, i
Fig.11 das in den Fig. 1 und 10 dargestellte Z-Acheen-Servo-Gerät in Aufsieht,
Fig.12 eine Schaltungsanordnung der Voreobubgeschwlndigkeit·- Einetelleohaltung,
Fig.13A ein Diagraejm, welohee den Einfluss der Torechubgeechwiadigkfite-Einetellpotentiometer wiedergibt, wenn das Steuergerät in die automatische Betriebsweise geschaltet ist,
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INSPECTED
Fig. I3B ein dem Diagramm gemäss Fig. 13A entsprechendes Diagramm für das Steuergerät in der sogenannten JOG-Betriebsweiee, und
Fig. 14 bis 43 verschiedene Teile eines Flussdiagramms, welches die Arbeitsweise des Programms bzw. der Software wiedergibt, das bzw. die beim erfindungsgemassen Steuersystem verwendet wird.
Fig. 1 zeigt eine aus einem Steuerkasten und einem Bedienungsfeld bestehende Einheit zusammen mit einer Drei-Achsen-Bohrmaschine, die über die Steuereinheit gesteuert wird. Der Kasten 11 enthält die elektronischen Schaltungen und Bauelemente - die sogenannte Hardware - für das Steuersystem und am Boden des Kastens 11 sind Rollen 12 angebracht, damit der Kasten 11 neben oder hinter die Drei-Achsen-Bohrmaschine 13 herangefahren werden kann. Ein Arm· 14 steht von der Oberseite des Kastens 11 nach oben.und nach aussen ab und trägt schwebend ein Bedienungsfeld 15» das in geeigneter Weise angeordnet ist, so dass es von der Bedienungsperson leicht erreicht werden kann. Das Bedienungsfeld 15 wird ia weiteren noch im einzelnen beschrieben.
Die Steuersignale für die Verschiebung und die Bewegung sowie die Lage-Informationssignale werden zwischen den Servo-Motor-Einheiten und der Steuerschaltung über Kabel 22, 23 und 24 in der dargestellten Weise ausgetauscht. An den richtigen Stellen einer Bohrmaschine sind eine mit einem Gehäuse versehene X-Achsen-Servo-Einheit 16 und eine ebenfalls mit einem Gehäuse versehene Y-Achsen-Servo-Einheit 17 dargestellt. Die Z-Achsen-Servo-Einheit 18 ist ohne das normalerweise sie umschliessende Gehäuse dargestellt und zeigt darüberhinaus eine Begrenzungsschalter-Untereinheit 19, die den Codierer und die Begrenzungsschalter- bzw. Begrenzschalter umfasst, wie dies in weiteren noch im einzelnen beschrieben werden wird. Für alle drei Achsen werden im wesentlichen die gleichen Servo-Motoren verwendet und mit jedem Servo-Motor arbeitet eine Begrenzungs-
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schalter-Untereinheit, beispielsweise die Untereinheit 19 zusammen.
In bekannter Weise wird der Bohrtnaschinentisch 20 mit Verschiebungsspindeln in der XY-Ebene verschoben, wobei die Verschiebungsspindeln in diesem Falle von den Servo-Motoren 16 und 17 angetrieben werden. Eine Z-Achsen-Spindeleinheit 21 wird von einem Spindelmotor gedreht und weiterhin in der Z-Richtung vom Servo-Motor 18 verschoben.
Die Fig. 2A und 2B zeigen ein Blockdiagramm der elektronischen Schaltungsanordnung für das Steuersystem. Ein Mikroprozessor 31 erhält Taktimpulse von einer Taktstufe 32 mit zwei sich nicht überlagernden Phasen zugeführt. Der Mikroprozessor ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Motorola 6800 MPU-Mikroprozessor. Der Mikroprozessor 31'steht sowohl mit einer 8-Bit-Datensammelschiene und einer 16-Bit-Adressensammelschiene in Verbindung. Adressenleitungen vom Mikroprozessor führen über Leitungs-Steuerstufen, sogenannten Line Drivers, 33 und über einen Adressendecoder 34 zu einer Adressensammel-.S chi en e 35·
Die Adresseninformation auf der Sammelschiene 35 wird in acht 8K-Decodersegmente unterteilt. Beispielsweise können zwei Segmente dem Random-Speicher, nachfolgend abgekürzt RAM, 36 sowie ein zusätzliches Segment oder zusätzliche Segmente dem Ausgleich der peripheral-Interface Adapter (nachfolgend abgekürzt PIA's) oder einem zusätzlichen Speicher bzw. zusätzlichen Speichern zugeordnet sein.
Der selbstprogrammierbare Halbleiter-Lesespeieher (nachfolgend abgekürzt PROM genannt) 37 wird für das erstmalige Laden des Mikroprozessors 31 unter den anfänglichen Ausgangsbedingungen verwendet. Beispielsweise bewirkt die im PROM 37 gespeicherte Information, dass der Mikroprozessor 31 entsprechend ein Programm von einem Magnetband-Kassetteneingang in den RAM 36
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eingibt. Die primäre Steuerung des Mikroprozessors und der zugehörigen Schaltungen wird durch das nach der Anfangs-Einstellung im RAM 36 gespeicherte Steuerprogramm gesteuert. Es wird ein weiterer Adressendecoder 38 verwendet, um den RAM auf möglichst ökonomische Weise zu adressieren. Eine entsprechende Adressendecodierung wird für den PROM 37 verwendet .
Ein Multiplexer (nachfolgend mit MUX abgekürzt) 39 führt einen Multiplexvorgang für 64 externe Anzeigen bzw. Markierungen bis herab zu 8 durch, um die 8-Bit-Datensammelschienen-Leitungen zu versorgen bzw. anzusteuern. Die bestimmte Gruppe von adressierten 8 Schaltern wird durch die Adresse von der Adressensammelschiene auf der Leitung 40 gewählt, und die entsprechenden Datenausgabe-Anzeigen bzw. Datenausgabe-Markierungen treten auf der Leitung 41 auf. Sendeempfänger oder L^eitungssteuerdufen/Empfänger (nachfolgend kurz übertrager genannt) 42 dienen der Verstärkung und der Richtungsgebung für die Datensammelschienen-Leitungsabzweigung, die für den MUX 39 und den Anzeige-PIA 43 vorgesehen sind. Der Übertrager 42 ist in derselben Weise aufgebaut·wie die mit der Mikroprozessoreinheit 31 ic Verbindung stehende Leitungssteuerstufe/Empfängereinheit 44 und wie die zwischen dem RAM 36 und der Datensammelschienen-Leitung liegende Übertrager Der dem PROM 37 zugeordnete Decoder und Übertrager entspricht ebenfalls dem Decoder 38 bzw. dem übertrager 45 des RAM
Wie Fig. 7 zeigt, wird von der Adressensammelschxene eine von acht Binäradressen an den Leitungen AO bis A3 bereitgestellt, und am CE-Eingang des MUX 39 liegt ein Adressensignal an, wobei der Decoder 34 eine der 8 Gruppen von 8 Schaltern adressiert, wie dies schematisch mit dem Bezugszeichen 46 angedeutet ist. Ein geeignetes Datenwort in Abhängigkeit der Schaltergruppen 46 tritt als Ausgangssignal am Z-Anschluss des MUX 39 auf und gelangt zum übertrager 42. Diese Schaltereinstellungen bzw. Schaltergruppen können Begrenzungsschalter an der Maschine, Druckschalter usw. sein.
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Der Anzeige-PIA 4-3 kann Information von der Daten sammelschiene 47 zugeführt erhalten, wie dies bereits erwähnt wurde. Der PIA 43 und auch die anderen hier verwendeten PIA's weisen* zwei Abschnitte, nämlich einen A-Abschnitt und einen B-Abschnitt auf. Eine Adreseenleitung 48 adressiert entweder den A- oder den B-Abschnitt des PIA 43. Wenn der Α-Abschnitt des PIA 43 adressiert wird, werden Daten von der Datensammelschiene 47 über den Übertrager 42 ζ um PIA 43 übertragen, und das 8-Bit-Wort wird zu einer Lampenanzeige 49 (vgl. Fig. 3) geleitet. Fig. 3 zeigt beispielsweise eine Lampe 50, die - wie dargestellt - mit der Lampenanzeige 49 verbunden ist. Bei einer entsprechenden Adressierung über den Α-Abschnitt des PIA 43, kann eine Lampe, beispielsweise die Lampe 50 in Abhängigkeit des erforderlichen Pegels des adressierten Datenbitβ eingeschaltet werden. Bei entsprechenden Adressen an der Leitung wird die Kathodenstrahl-Anzeige 51 über den B-Abschnitt des PIA 43 adressiert, über ein Einstell- bzw. Anzeigeintervall hinweg gelangen Daten sequentiell an den PIA und werden durch internes Schalten der Anzeigeschaltung 51 unterbrochen, um alpha-numerische Zeichen auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre 52 zu erzeugen.
Ein weiterer PIA 53 wird über die Leitung 54 adressiert und steht im Zusammenhang mit dem X-Achsen-Antrieb der Bohrmaschine. Der Y-Achsen-PIA 55 wird in entsprechender Weise über die Leitung 56 adressiert, und der PIA 57 für die Z-Achse wird über die Leitung 58 adressiert. Da diese drei Achsensteuerungen in im wesentlichen derselben Weise arbeiten, reicht es aus, nur den X-Achsen-PIA und seinen zugehörigen Motor, Verstärker usw. im einzelnen zu beschreiben. Wie Fig. 4 zeigt, besteht der PIA 53 aus einem A- und einem B-Abschnitt und ist durch die zuvor erwähnten Adressen für jedem Abschnitt A und B adressierbar. Wenn der A-Abschnitt adressiert ist, gelangt ein 8-Bit-Wort über die Leitung 59 zum PIA, wobei dieses Wort die relative Lage bzw. Stellung wiedergibt. Diese Stellungeangabe ist ein Ausgangssignal eines Aufwärts/Abwärts-Zählerβ,
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der dem unteren Teil (vgl. Fig. 4) der Servo-Schnittstelleneinheit 60 bildet.
Der obere Abschnitt bzw. der B-Abschnitt des PIA 53 stellt ein Ausgangssignal"für die Servo-Schnittstelleneinheit 60 bereit. Ein richtig adressiertes Steuersignal bzw. ein richtig adressierter Steuerbefehl vom Prozessor 31 gelangt zur Servo-Schnittstelleneinheit 60, die ein Analogsignal erzeugt und es am Eingang des Verstärkers 61 bereitstellt. Der Verstärker 61 betreibt bei der empfangenen Dateninformation den Motor 62 mit einer entsprechenden Geschwindigkeit. Eine Rückkopplung ist mittels des Tachometers bzw. Drehzahlmessers 63 vorgesehen, um eine genaue Motordrehzahlregelung durch den Verstärker 61 sicherzustellen. Eine geeignete Codierung wird vom Codierer durchgeführt, der Lageänderungen in der X-Richtung des Bohrmaschinentisches feststellt, und diese codierte Information wird dann dem Aufwärts/Abwärt8-Zähler in der Servo-Schnittstelleneinheit 60 bereitgestellt. Bei der Verschiebung in der Z-Achse stellt der Codierer die Lage des Werkzeugskopfes und nicht die in einer Richtung sich ändernde Lage des Bohrmaschinen ti sches fest.
Zwischen dem Übertrager 66 und der Adressensammelschiene 35 ist ebenfalls ein die Vorschubgeschwindigkeit beeinflussender PIA 65 vorgesehen. Wie Fig. 6 zeigt, weist der PIA 65 einen Α-Abschnitt und einen B-Abschnitt auf, die jeweils von einer 2-Bjte-Adreese adressierbar sind und jeweils mit der ~Dateneamiielschiene 47 in Verbindung steht. Ein Multiplexer 69 erhält zu einem bestimmtem Zeitpunkt vom Mikroprozessor eine Auewählangabe zugeleitet, um das Ausgangssignal von entweder dem Potentiometer 67 oder dem Potentiometer 68 auszuwählen. Das von dem ausgewählten Potentiometer bereitgestellte Analogsignal gelangt über eine Leitung 70 zu einem Analog-Digital-Umsetzer 66. Das Potentiometer 67 ist eine Spindel-Vorschubgeschwindigkeit-Einetellung, und das Potentiometer 68 dient der Vorschub-Geschwindigkeit-Einstellung bzw. -Verstellung des Fräs- oder Bohrtischeβ. Das digitale Ausgangssignal des
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Umsetzers 66 wird vom Mikroprozessor dazu verwendet, die programmierten Vorschubgeschwindigkeiten für den Fräs- bzw. Bohrtisch und für die Fräs- bzw. Bohrspindel zu beeinflussen. Eine 100-Hz-Taktstufe löst die Abfragen bei der Vorschubgeschwindigkeit-Beeinflussungsschaltung aus, wie dies im weiteren noch im einzelnen erläutert werden wird. Die vom Potentiometer 67 und 68 kommende Information über eine Änderung der Vorschubgeschwindigkeit gelangt schliesslich an die Relaissteuerstufen und die MaschinenSteuerrelais, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist.
Gegebenenfalls kann auch ein Uerkzeug-Auewechsel-FIA 71 vorgesehen sein, welches in derselben Weise, wie zuvor beschrieben, über einen Übertrager 72 adressiert wird und mit der Datensammelschiene verbunden ist. Ein A-Abschnitt des PIA 71 erhält von einer Begrenzungsschalter-Feststelletufe 73 ein 8-Bit-Vort zugeleitet, welches die ,verschiedenen Begrenzungsschalter-Zustände wiedergibt. Der B-Abschnitt des PIA 71 stellt Steuerbefehle- bzw. Signale von der Mikroprozessoreinheit 31 bereit, um Magnetspulen-Ansteμer8tufen 74 und eine von einer Druckluftquelle 76 mit Druckluft versorgte, druckluftgesteuerte Magnetspule 73 anzusteuern. Die Magnetspulen-Ansteuerstufen und die Magnetspulen bringen das von der Prozessoreinheit angeforderte, benötigte Werkzeug im Fräskopf in die Arbeitsstellung, Das bestimmte ausgewählte Werkzeug wird dann durch die Begrenzungsschalter-Fest st eil stufen 73 festgestellt.
Zwischen der Adressensammelschiene 35 und einem mit der Datensamaelschiene 47 in Verbindung stehenden Übertrager 78 liegt ein Magnetband-Kassetten-PIA 77. Der PIA 77 stellt die Verbindung mit einer Magnetbandkassette bzw. mit einem Magnetbandgerät her, die bzw. das zum Laden des BAM 36 verwendet wird. Darüberhinaus kann eine nachfolgend eingesetzte Kassette dazu verwendet werden, über den PIA 77 im RAM gespeicherte Programmdaten aufzuzeichnen. Die Kassettensteuerdaten gelangen über den PIA 77 auf den Leitungen 79 zur Kassette bzw. zum Band-
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gerät, wie dies in Fig. 8A dargestellt ist. Die Bedienungsfeld-Scbalter, als ganzes mit dem Bezugszeichen 80 versehen, geben -wie zuvor bereits beschrieben - über einen Multiplexer 39 Signale ab, um den Kassettenbetrieb zu steuern. Der Prozessor kann auch auf einen Lesebefehl hin Daten aus der Magnetbandkassette 81 auslesen.
Darüberhinaus kann auch ein Spindeldrehzahl-PIA 82 zwischen der Adressensammelschiene und dem mit der Datensamoelschiene in Verbindung stehenden Übertrager 83 vorgesehen sein. Der PIA 82 stellt eine Verbindung zwischen dem Mikroprozessor und dem Motor her, der dieSpindel des Werkzeugkopfes beispielsweise für einen Bohrvorgang antreibt. Die Verstärker- und Motorsteuerweise für die Drehzahlsteuerung der Z-Achsen-Spindel ist im wesentlichen dieselbe wie bereits früher im Zusammenhang mit der Motorsteuerung an Hand von Fig. 4 beschrieben wurde.
Fig. 9 zeigt ein Bedienungsfeld für die Bedienung bzw. Gerätesteuerung. Das Bedienungsfeld weist einen Netzschalter 201 zur Bereitstellung der elektrischen Versorgungsspannung für das Steuersystem sowie einen Inch-Millimeter- umschalter 202 auf. Eine Maschinenbetriebsart-Positionierungs-Einstellung weist sechs Stellungen auf, um die X-, Y- oder Z-Rientung (plus oder minus) für die Verschiebung in der JOG-Betriebsart festzulegen. Darüberhinaus kann der Einstellknopf 203 in die Automatik-Stellung gebracht werden, bei der die Positionierung in der X-, Y- und Z-Achsenrichtung entsprechend der programmierten Information automatisch durchgeführt wird. Der Steuerknopf 203 kann auch in eine oder zwei Bandbetriebe-Stellungen zum Einschalten des Magnetband-Kassettengerätes gebracht werden. Im Magnetband-Handbetrieb werden die Kassettenschalter EIN und RÜCKSPULEN 226 und 27 wirksam. Beim Niederdrücken des Schalters 226 wird der Bandtransport in Vorwärtsrichtung ausgelöst, wogegen bei Drücken des Knopfes 227 das Magnetband rückgespult wird. Wenn sich der Schalter 203 in der Stellung Band-AUTO befindet, so wird das Kassettengerät vom gespeicherten Programm gesteuert. In der Stellung digitales Auslesen werden die X-,
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Y- und Z-Achsen-Positionen angezeigt. Bei dieser Betriebsart werden die Servo-Motoren für die drei Achsen ausgeschaltet und die Maschine kann von Hand eingestellt bzw. betrieben und die Steuerung lediglich als digitale Aueleeeinrichtung verwendet werden.
Weiterhin ist ein Spindelbetriebs-Schelter 204 vorgesehen. Venn dieser eich in der Aus-Stellung befindet, wird nur der Fräs- bzw. Bohrtisch in der X- und Y-Bichtung verschoben, wogegen die Spindel nicht in der Z-fiichtung bewegt wird. In der Auto-Schalterstellung wird die Spindel in der Z-Richtung normalerweise durch Programmbefehle in ihrer Lage verändert. Befindet sich der Schalter in der Stellung manuell-Ein, so ist die Spindel eingeschaltet -und dreht sich, und der erste Fingerdruck auf den Druckknopf 205 "Spindel abwärts" bewirkt, dass sich die Spindel in der Z-fiichtung nach unten bewegt. Ein.darauffolgendes Drücken des Druckknopfes 205 bringt die Spindel dann wieder in die Ausgangsstellung bzw. in die Stellung ganz oben zurück. Befindet sich der Schalter 204 in der Stellung manuell-Aus, so wird der Spindelmotor ausgeschaltet, und der Vorschub in der Z-Achsenri'chtung wird Vom Programm nur dann vorgenommen, wenn der Druckknopf 205 "Spindel-abwärts" gedrückt worden ist, mit Ausnahme, wenn die Spindel in der Z-Bichtung sich nach oben bewegt. Dieser Betriebszustand bleibt aufrechterhalten, bis der Druckknopf wieder gedruckt wird. Die Spindel geht dann wieder in ihre Auegangslage bzw. in ihre oberste Stellung zurück·
Der Druckschalter 206 ist ein die Bewegung unterbrechender Schalter, der alle Servo-Bewegungen stoppt. Mit dem Druckschalter 207 wird bei dessen Betätigung Kühlmittel für das Werkzeug bereitgestellt, welches beim Werkstück eingesetzt wird. Der Druckschalter 208 löst den Friavorgang aus, wenn sich die Steuerung in Betriebszustand oder im Einselzyklus-Zustand befindet. Der Druckschalter 209 ist ein Hotachalter, der die Tersorgungsspannung von der Steuereinrichtung und den Motoren usw. abschaltet.
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Es sind zwei Vorschubgeschwindigkeits-Einstell- bzw. Beeinflussungssteuerknöpfe vorgesehen. Der Steuerknopf 2>10 ist der Tisch-Vorschubgeschwindigkeits-Einstellsteuerknopf. Venn sich dieser Steuerknopf in der P-(Programm) Stellung befindet, so ist keine Änderung der programiaierten Tischvorschubgeschwindigkeit möglich. In entsprechender Weise kannr die Vorschubgeschwindigkeit in der Z-Rientung für die Frässpindel nicht beeinflusst werden, wenn der Spindeleinstellknopf in der Schalterstellung P ist. Sie Art und Weise, in der diese Steuereinstellungen, wenn der Steuerknopf von der Steuerstellung P aus von linke nach rechts verdreht werden, die programmierten Vorschubgeschwindigkeiten beeinflussen, wird nachfolgend im einzelnen beschrieben. Der Spindelknopf 211 nnd der Tischknopf 210 stehen mit den Potentiometern bzw. 68 von Fig. 6 in Verbindung.
iur Anzeige der Datenblöcke usw. ist ein Kathodenstrahlröhrenschirm 212 vorgesehen. Darüberhinaue gibt es ein Dateneingabe-Tastenfeld 213t über das Daten in Abhängigkeit der Abfragen, die auf der Kathodenstrahlröhre 212 erscheinen, in den Steuerspeicher eingegeben werden. Programmtasten tils 217 sind für verschiedene Funktionen vorgesehen, beispielsweise um Daten in den Speicher zum Ausführen des Programms einzugeben. Bei Drücken der Taste 214- "Nächster Block" wird der auf der Kathodenstrahlröhre dargestellte Datenblock weiter geschoben. . Die Taste 215 "Vorrücken" rückt die die laufende unten am Schirm angezeigte Abfrage zum nächsten Element bzw. Datenwort für den nächsten Datenblock weiter. Nachdem eine Zahl über das Tastenfeld 213 bei Drücken der Vorrücktaste 215 eingegeben worden ist, wird der Datenblock mit der entsprechenden Nummer bzw* Zahl auf der Kathodenstrahlanzeige wiedergegeben. Eine Löschtaste 216 löscht eine Eingabe, die in Abhängigkeit eines bestimmten Abfrage-Datenworte oder Abfrage-Elements am unteren Band des Kathodenstrahlröhre durchgeführt wurde (wenn die Datenblockzahl nicht am unteren Sand des Schirms liegt; in diesem Falle werden alle Daten von diesem Datenblock gelöscht). Sine Inkrementierungs-Taste 217 bewirkt bei einer Abfrage bzw.
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Anzeige, dass eine in einem Datenblock eingegebene Dimension von der letzten Lage gemessen werden soll und nicht die anfängliche Bezugslage des Tisches oder der Spindel. Die Reihenfolge bei der Abfrage auf dem Kathodenstrahlröhren-Bildschirm für einen Datenblock geht in der folgenden Reihenfolge vor sich: Datenbiockzahl, Betriebsart der Maschine, Steuerart, Maß bzw. Abmessung in d er X-Richtung, Abmessung in der Y-Richtung, Abmessung in der Z-Richtung, Vorschubgeschwindigkeit, Schrittgeschwindigkeit (peck rate) und Werkzeugnummer. Darüberhinaus werden für schrittweise wiederholte Blöcke bzw. Schrittwiederholungsblöcke die Abmessungen in der X- und der Y-Rientung sowie die Anzahl der Wiederholungen in der X- und der Y-Richtung benötigt. Bei einem Fräsblock wird eine Abfrage dahingehend durchgeführt, ob die Fräsung innerhalb oder ausserhalb der Rahmenfräsung (frame milling) ist oder nicht.
Daher hat die die Maschine bedienende Person eine Kontrolle über die Wahl bzw. Auswahl der Zahlen, die über das Tastenfeld eingegeben werden, so dass die verschiedenen Parameter in einem Datenblock identifiziert und festgestellt werden können. Die Bedienungsperson führt die Typenauswahl durch die Zahlentasten auf dem Tastenfeld, beispielsweise für das Bohren, das Fräsen usw., durch. Durch geeignete Eingabe von Zahlen über das Tastenfeld hat die Bedienungsperson die Kontrolle über den Maschinenbetriebszustand bzw. die Maschinenbetriebsart, die Steuerbetriebsart und die Teilprogrammkoordinaten.
Es sind vier Betriebsart- oder Steuertasten vorhanden. Durch Drücken der Taste 218 wird das Programm in die Eingabe-Betriebsart gebracht. Die Taste 219 dient dem Prüfvorgang, die Taste 220 ist für den Betrieb in einzelnen Zyklen vorgesehen, und die Taste 221 ist für den Betrieb bzw. für die normale Betriebsweise bestimmt. Diese Betriebsarten werden anhand des Programm-Flussdiagramms im einzelnen erläutert und im weiteren noch näher beschrieben.
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Die Druckschalter 222 bis 224 beeinflussen die verschiedenen Elemente bzw. Datenworte im Speicher der Steuereinrichtung. Der Druckknopf 222 Mrpisch-Null stellung" gibt dem Prozessor, wenn er sich im Betriebszustand befindet, den Befehl, die Markierungsschalter zu überwachen, um eine Null-Stellung zu erhalten. Wenn das Programm sich im Datenblock-Null befindet, kann die Tisch-Nullstellung über den gesamten Bereich der Tischverschiebung durch Drücken der Taste 222 "Tisch-Nullstellung" eingestellt werden, wenn der Tisch sich in der gewünschten Lage befindet. Die programmierten Koordinaten werden dann von diesem Punkt aus gemessen. Der Druckschalter 223 steuert die Werkzeugkalibrierung bzw. -justierung in entsprechender Weise. Im Datenblock-Null wird durch das Drücken des Tastschalters "Werkzeugkalibrierung" die individuelle Werkzeuglängenkalibrierung für die jeweilige Werkzeugnummer auf der Anzeige durchgeführt. Die Werkzeuglängenkaiibr.ierung kann dadurch vorgenommen werden, dass das .Werkzeug, wenn es in der Spindel eingesetzt ist, in der Z-Achsenrichtung vonhand abgesenkt wird, bis es eine gewünschte Null-Bezugsebene erreicht. Dann wird die Werkzeugkalibrierungstaste 223 gedrückt. Diese Kalibrierung svorgänge werden im weiteren noch im Zusammenhang mit den Programm-flussdiagramm des Prozessors erläutert.
Der HauptLö sch -Druckschalter 224 löscht die Information zum Einstellen der Maschine, wenn sich die Steuerung im Datenblock-Null befindet. Wenn sich der Prozessor bei irgendeinem anderen Datenblock befindet und der Hauptlösch -Schalter gedrückt wird, werden alle Daten aus den Datenblöcken 1-99 gelöscht. Ein Bandkassetten-Gerät ist mit dem Bezugszeichen versehen und in dieses Gerät kann eine Magnetbandkassette eingelegt werden, von der Daten abgelesen und in den RAM-Speicher eingegeben werden, oder auf die Daten, die aus dem RAM-Speicher ausgelesen werden, aufgezeichnet werden können. Befindet sich der Betriebsart-Schalter 203 in der Stellung Band-Auto-Betriebsart, können die Datenblockeingaben auf eine Bandkassette aufgezeichnet werden. Darüberhinaus können zuvor aufgezeichnete Daten von der Kassette abgelesen und in den Speicher der
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Steuereinrichtung eingegeben werden, üb ein Prograaa, welches für die Bearbeitung eines Werkstückes vorgesehen ist, zu duplizieren und um einen gewünschten Teil des Programmes aufrecht zu erhalten. Der Druckknopf 226 schaltet das Bandkassettengerat ein öfter der Druckknopf 227 dient dazu, das Magnetband nach des Abspielen oder Aufzeichnen wieder zurückzuspulen. Das Lesen, Schreiben, sowie das Aufsuchen der Daten werden durch Dateneingabetasten gesteuert, wenn sich der Steuerschalter 203 ia der Schalterstellung MAGNETBAIiD-AUTO-BETRIEBSABT befindet. Wie bereits zuvor in Zusammenhang mit der Bandeanuell-Betriebeart werden die Kassettenschalter EIH und RÜCKSPULEN ausgelöst.
Die Fig. 10 und 11 zeigen die Z-Achsen-Antriebs- und Positionierungseinrichtung. Die Z-Achsen-Antriebseinrichtung weist eine vertikales, durch einen Servo-Motor gesteuertes Vorschubkntriebseyetem für die Frässpindel sowie eine mechanische Verbindung für eine genaue, lineare Positionierung und Vorschubgeschwindigkeit-Steuerung für die vertikalen Maschinenfunktionen auf.
Der Antrieb für den vertikalen Spindelvorschub wird von eines Servo-Motor 241 vorgenommen, der auf einer Motoraontageplatte 242 befestigt ist. Die Motormontageplatte ist bezüglich der 2-AchsenSpindel verstellbar. 'Der Servo-Motor 241 treibt eine Kugelumlaufspindel 243 über zwei Synchronisierungs-Hiemenscheiben 244 und «inen Synchronisierungsriemen 246 an. Die Kugelumlaufspindel wird von einem vorgespannten Kugellager-
247 mit doppeltem Laufring gehalten, welches eine Drehung der Spindel ohne irgendein Wellenendspiel ermöglicht. Der innere Laufring des Kugellagers ist mit einer Festklemmutter
248 and einer Scheibe befestigt. Der äussere Laufring ist
im Hauptrahmen 251 durch eine Halterungskappe 252 mit Schrauben 253 festgehalten. Der Hauptrahmen 251 ist seinerseits feat mit dem Fräskopf über eine Befestigungeplatte 254 alt Schrauben 256 verb unden.
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Die vertikale Verschiebung der Spindel wird durch Drehen der Kugelumlaufspindel 243 bewirkt, die eine vorgespannte bzw. unter Spannung stehende Kugelmutter-Anordnung 257 antreibt, welche am Z-Achsen-Schlitten 259 befestigt ist, der sich in vertikaler Richtung auf einer Anzahl von "V-förmigen Schienen 259 verschieben lässt, wobei auf diesen Schienen vier der Schienenform angepasste "VM-förmigen Rollen 261 laufen. Die Rollen 261 sind am Schlitten mit Schlitteneinstellstiften bzw. Schlitteneinstellbolzen an den Schlittenstellen 262 und mit Befestigungsmuttern 263 befestigt. Die Einstellbolzen weisen einen exzentrischen Schaft auf, auf dem die "V-förmigen Rollen 261 angebracht sind. Die Festigkeit des Schlittens wird dadurch eingestellt, dass die "V-förmigen Rollen 261 exzentrisch nach innen oder nach 'aussen verschoben werden, bis die richtige Festigkeit bzw. Einstellung erhalten wird.
bie tatsächliche Antriebsverbindung zwischen der Frässpindel und dem Z-Achsen-SChlitten 258 besteht in einer Schubstange 264, die am Schlitten 258 mit zwei Kugellagern 266 befestigt ist. Die Kugellager 266 sind durch Druckausübung auf den verschiebbaren inneren Laufring mittels einer Xager-Befestigungsmutter 267 und einer Befestigungescheibe 268 in einen vorgespannten Zustand gehalten. Die Schubstange 264 ist in der Frässpindel unter Spannung festgehalten, indem das vorliegende Spindel-Schubstangenlager sowie ein (nicht dargestellter) Verkseugadapter verwendet wird, der in die Schubstange eingeschraubt ist.
£in Servo-Motor 241 dreht die Kugelumlaufspindel 243 über einen Synchronieations-Riemenantrieb, wodurch die unter Vorspannung stehende Kugelmutter 257 bewegt wird. Die Kugelmutter 257 ist am Schlitten 258 befestigt, so dass dieser in vertikaler Richtung (in der Fig. 10 nach rechts) verschoben wird. Der Schlitten wird dabei durch die "V-förmigen Rollen 261 auf den "V-Schienen 259 gehalten. Der Schlitten verschiebt seinerseits die am Schlitten 258 durch Kugellager 266 befestigte Schubstange 264. Durch die Kugellager kann sich die
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Spindel drehen, ohne dass dadurch die Verschiebung oder der Antrieb in vertikaler Richtung beeinflusst wird. Dadurch wird die Frässpindel verschoben bzw. angetrieben, wobei ein (nicht dargestellter) Werkzeugadaptor vorliegt. Mit dieser Anordnung ist eine sehr genaue vertikale Spindelsteuerung möglich, wenn die Anordnung im Zusammenhang mit der Begrenzungsschaltereinrichtung verwendet wird, die nachfolgend im einzelnen beschrieben werden soll.
Um ein Verfahren oder eine Methode zum Befestigen von Begrenzungsschaltern und eines Codierers auf einer isolierten Befestigungseinrichtung zu schaffen, mit der ein egenaue Messung langer Abstände auf kleinem Raum möglich ist, wurde die vorliegende Begrenzungsschalteranordnung verwendet. Diese Begrenzungsschalteranordnung schafft eine stabile, kein Spiel aufweisende Halterung für den Codierer. Der.Hauptrahmen 269 der Begrenzungsechalteranordnung,ist mit einer Ansatzschraube 271 und einer Befestigungsmutter 272 an der Motormontageplatte 242 befestigt. Dadurch wird eine verstellbare Befestigung für die Spannung des Synchronisierungs- bzw. Antriebsriemens geschaffen. Mit einer Schraube 273 und einer Mutter 274 wird eine feste, positive Lage festgelegt, nachdem die gewünschte Einstellung vorgenommen worden ist. Der Antriebsriemen 276 wird von einer Antriebsscheibe auf einer Verlängerung der Motorwelle angetrieben und treibt seinerseits die Antriebswelle 277« die zwischen den beiden Lager 278 und 279 im Hauptrahmen 269 angeordnet sind. Dabei wird auf dem äusseren Laufring des vorderen Kugellagers 279 von einer Halterungseinrichtung 281 und auf den äusseren Laufring des hinteren Kugellagers 278 durch einen Sprengring oder Schnappring an der Stelle 282 Druck ausgeübt. Ein Absatz auf der Antriebswelle 277 dient als Druckglied und eine Mutter 283 dient der Einstellung des Kugellagers 279· Die Antriebswelle 277 wird mit einem extra-feinen Gewinde gedreht, so dass zwischen der tatsächlichen Bewegung (der Drehung der Motorwelle) und der Verschiebung mit der L.S.-Nocke (L.S. DOG) 284 ein übersetzungsverhältnis bzw. ein Verschiebungsverhältnis festgelegt wird. Diese Nocke bzw. dieses
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AnschlaggV.ed 284 wird durch eine Führungsstange 286 an einer Drehung gehindert, wobei die Führungsstange 286 am Hauptrahmen oat Kopf- bzw. ImbuE.whrauben 287 befestigt ist. Venn sich die Antriebswelle bzw. die Gewindespindel 277 dreht, verschiebt sich das Anschlagglied 284 linear und betätigt den entsprechenden Begrenzungsschalter 288. Die Begrenzungsschalter können -wie dargestellt - mechanische Schalter oder beispielsweise auch photoelektrische Schalter sein. Die Einstellung bzw. Verstellung der Lage der Begrenzungsschalter wird dadurch vorgenommen, dass die Schraube 289 und die Unterlegscheibe 291 gelöst und die Begrenzungsschalter-Halterung 292 in der Schiene im Hauptrahmen 269 verschoben wird. Eine andere Einstellmethode besteht darin, dass die Führungsstange 286 entfernt und das Anschlagglied 284 an die gewünschte Stelle gedreht und dann die Führungsstange wieder angebracht wird. Der Codierer 293 ist am Hauptrahmen 269 befestigt, wobei seine (nicht dargestellte) Codierungsscheibe fest mit der Antriebswelle 277 verbunden ist.
Fig. 12 zeigt eine vereinfachte schematische Schaltungsanordnung der Vorschubgeschwindigkeit s-Ein stell steuerung bei dem vorliegenden System. Analoge Spannungswerte von Null bis +5 Volt vom Potentiometer 301 (für die Tischvorschubgeschwindigkeit-Einstellung) oder vom Potentiometer 302 (für die Spindelvorschubgeschwindigkeit-Einstellung) werden mittels eines Analog-Multiplexers 303 umgeschaltet. Die Potentiometer 301 und 302 weisen jeweils Widerstände von 10 Kiloohm auf und entsprechenden schematisch in Fig. 6 dargestellten Potentiometern 68 bzw. 67·
Die Ausgänge AO und A1 des PIA 304 stehen mit den Steueranschlüssen des Multiplexers 303 in Verbindung und wählen den Spannungswert entweder des Tischpotentiometers oder des Spindelpotentiometers aus, der dann in einem Analog-Digital-Umsetzer 306 in ein 8-Bit-Code umgesetzt wird. Acht parallele Bits werden an den Bit-Ausgängen 0 bis 7 als Ausgangssignale bereitgestellt, die zu den Eingängen BO bis B7 des PIA Nummer 6 geführt werden.
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Das Systemprogramm tastet die Datenausgangssignale des PIA ab und stellt fest, wenn datengültige Zustände vorliegen, so dass dann die Eingangssignale an den Anschlüssen BO bis B7
an die Datenausgänge DO bis D7igeführt werden. Das gültige Datenausgangssignal vom Analog-Digital-Umsetzer 306 wird an den Eingang A7 des PIA 304 geführt. Das Potentiometer 307 stellt für dec Umsetzer 306 den vollen Skalenbereich des 8-Bit-Au8gangssignals für eine bestimmte Eingangsspannung ein. Venn das Ausgangssignal des Multiplexers 303 daher den vollen Vert von fünf Volt aufweist, wird das Ausgangssignal des Potentiometers 307* das zum Eingang des Analog-Digital-Umsetzers 306 gelangt, so eingestellt, dass alle hohen Ausgangssignale an den Bit-Ausgängen 0 bis 7 des Analog-Digital-Umsetzers 306 erzeugt werden. Das PotentiooEter 309 stellt den Null-Wert für die Null-Volt-Eingangssignale ein. An den nicht veränderlichen Anschlüssen des Potentiometers 309 liegen +5 Volt bzw. -φ Volt an. Das Ausgangssignal des Potentiometers 309 gelangt über einen Widerstand von 100 kohm an den Null-Einstelleingang des Umsetzers 306 über die Leitung 311* Die Leitung 311 steht weiterhin über einen Widerstand von 1 kOhm mit Ilasee in Verbindung, so dass für die Null-Einstellung ein Spannungsteiler vorliegt.
Die anderen verwendeten Eingangesignale, beispielsweise die Spannungsversorgungen und die Strombezugswerte, werden in der erforderlichen Weise dem Umsetzer 306 bereitgestellt und kann beispielsweise ein von der Firma Teledyne hergestellter Baustein 8700 ClT sein. Eine 100 Hz-Takt stufe 312 stellt dem Eingang des Analog-Digital-Umsetzers 306 Impulse bereit, die ein Ausgangssignal an den Ausgangsleitungen 0 bis 7 hervorrufen. Das Ausgangesignal der Taktstufe wird ebenfalls dem Eingang CB1 des PIA 304 als Syetemunterbrechung zugeleitet. Diese Unterbrechung bewirkt, dass ein Programafaktor bzw. ein Programmteil die Z-, T- und Z-ßervo-Unterprogramme bereitstellt bzw. durchführt. Dieser Vorgang ist ein nachfolgend im Zusammenhang mit dem Flussdiagramm dee Systemprogramme beechriebener Unterbrechungsvorgang. Im Verlauf der Durchführung
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der X-, Y- und Z-Servo-Unterprogramme werden Änderungen bei den Einstellungen der Tischvorschubgeschwindigkeit oder der Spindelvorschubgeschwindigkeit an den Potentiometern 301 und 302 mit dem Programm festgestellt und die Geschwindigkeiten von Neuem berechnet. Wie Fig.12 schematisch wiedergibt, werden die Datenausgangssignale zugeleitet und die .verschiedenen Synchronisierungs- bzw. Zeitsteuer- und Adressierungs-Ausgangesignale der PIA 304 werden, wie dies an der Stelle dargestellt ist, dem Adressendecodier— und Zeitsteuerteil des Mikroprozessors bereitgestellt.
Wie Fig. 13a zeigt, bewirken die Ausgangssignale an den Datenleitungen 7 bis 0 (vom höchstsignifikanten Bit bis zum geringstsignifikanten Bit) unterschiedliche Änderungen der Vorschubgeschwindigkeit. Wenn nur der höchstsignifikante Bit den hohen Binärwert aufweist, womit ein Mittelbereich (2 1/2 Volt) des Potentiometersausgangssignals angezeigt wird, wird die programmierte Vorschubgeschwindigkeit benutzt. Wenn das Potentiometer zwischen 0 und 2 1/2 Volt eingestellt ist, so liegt weniger als die Hälfte der gesamten Bit-Wichtung an den Leitungen 7 bis 0 vor und der Programmwert der· Vorschubgeschwindigkeit wird mit einem Faktor multipliziert, der die Bit-Rate geteilt durch 128 darstellt. Die Zahl 128 ist die siebte Potenz der Zahl 2 und gibt die halbe Bit-Rate an den Leitungen 0 bis 7 oder alle Bit-Wichtungen der Leitungen 0 bis 6 wieder.
Wenn das Potentiometer eingestellt ist, so liegt mehr als die Hälfte der Bit-Wichtung an, und bei den beiden beispielsweise dargestellten Zuständen weisen Bits den hohen Binärwert auf, wenn das Potentiometer die Stellung 5 Volt aufweist und die Vorschubgeschwindigkeit ist der programmierte Wert plus 6 inches (15,24 cm) pro Minute. Wenn dreiviertel der Bit-Rate verwendet wird, wobei die Bits 6 und 7 den hohen Binärwert aufweisen, ist die Vorschubgeschwindigkeit der programmierte Wert plus 3 inches (7»62 cm) pro Minute.
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Vie Fig. 13b zeigt, ist die Vorschubgeschwindigkeit beispielsweise auf 50 inches pro minute (127 cm pro Minute) eingestellt, wenn die Steuereinstellung sich in einem JOG-Betrieb befindet und 2 1/2 Volt oder die halbe Vichtung vorliegt. Für Spannungen zwischen 0 und*2 1/2 Volt wird diese Geschwindigkeit von 50 inches pro Minute (127 cm pro Minute) mit einem Faktor aus der Bit-Wichtung geteilt durch 128 multipliziert. Für Spannungen zwischen 2 1/2 und 5 Volt, wird die Vorschubgeschwindigkeit 150 inch(381. cm) pro Minute multipliziert mit einem Faktor,de aus einer Bit-Rate geteilt durch 256 besteht. Die Zahl 256 ist die achte Potenz der Zahl 2, oder die volle Bit-Wichting für die Leitungen 7 bis 0.
Fig. 14 bis 42 zeigen ein Flussdiagramm der Grundoperationen des bei dem Steuersystem verwendeten Programms bzw. der bei dem Steuersystem verwendeten sogenannten software. Diese Programme sind in mehrere Unterprogramme unterteilt, wobei jeder Programmschritt, der in einem Block in den Figuren unterstrichen ist, in einer nachfolgenden Figur im einzelnen und hinsichtlich der verschiedenen innerhalb der Unterprogramme auftretenden Programmschritte erläutert wird.
Allgemein gesprochen, steuert das im Speicher des Mikrorechners enthaltene Programm alle Grundfunktionen der Maschine. Das Programm überwacht das Taktfeld und die Steuerschalter auf dem Bedienungsfeld. Das Programm erzeugt auch Anzeigen auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre und betätigt das Magnetband-Kassettengerät. Die Betätigung des Kassettengeräts ermöglicht auch, dass Teile des Programms oder der Programme auf das Magnetband aufgezeichnet werden oder vom Magnetband abgerufen werden.. Das Programm steuert weiterhin die drei Servo-Achsen bzw. -Wellen X, Y und Z, sowie die Maschinenfolge bzw. die Betriebsfolge der Maschine und die Maschinenbewegung, wenn Teile des Programms durchlaufen werden.
Zunächst wird Fig. 14 beschrieben. Venn der Netzschalter am
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Bedienungs.eld eingeschaltet wird, beginnt das Programm bei BEGIN ',einen Ablauf. Dabei werden die PIA's in den richtigen Zustand versetzt, d~ veränderliche Speicher gelöscht, um vom Null-Zustand bzw. von einem gelöschten Zustand zu beginnen und es werden die Systemunterbrechungen ausgelöst bzw. eingeschaltet.
Wie Fig. 15 zeigt, wird dasINTERRUPT-Programm, welches der wesentliche Teil bzw. das wesentlichste Programm des Servo-Positionierungssystems ist, 100mal pro Sekunde mit einem externen Taktsignal ausgelöst bzw. durchgeführt. Unabhängig davon, was das Hauptprogramm gerade ausführt, wird das INTERRUPT-Programm von Anfang bis Ende jedesmal ausgeführt, wenn einer der 100 Hz-Taktimpulse auftritt. Das Programm prüft auf Abruf irgendeinen gedrückten Tastenschalter oder eine gedrückte Taste und speichert diese Werte dann, um zu einem späteren Zeitpunkt vom Hauptspeicher wieder abgerufen zu werden. Im Servo-Teil des Interrupt-Programms wird die gewünschte Stellung mit der tatsächlichen Stellung verglichen und dem Digital-Analog-Umsetzer ein Ausgangs-Fehlersignal bereitgestellt. Das Programm legt dann die gewünschte Stellung dadurch fest, dass Verschiebungsbefehle von einem Befehl-Puffer genommen und diese einem Fehlersignal zugefügt werden. Die berechnete Änderung der Codierer-Auslesung für die Bewegung der bestimmten Achse wird hinzugefügt, um eine Verschiebung festzulegen, die während des letzten Intervalls stattfindet. Das sich ergebende Fehlersignal ist dann die Differenz zwischen der Soll-Stellung und der Ist-Stellung. Dieses Fehlersignal wird dann der Geschwindigkeits-Steuerung der Motorsteuereinrichtung zugeführt und stellt die Achsengeschwindigkeit ein, um die Soll-Lage zu erhalten. Bei jedem 100 Hz-Taktimpuls werden die Verschiebungen in der X-, Y und Z-Achse überprüft.
Um eine Verschiebung in einer der Achsenrichtungen vorzunehmen, ist es lediglich erforderlich, dem Befehls-Puffer MOVE-Werte bereitzustellen. Diese MOVE-Werte sind der gewünschte Abstand
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bzw. der Soll-Abstand für die Verschiebung in einer lOQstel Sekunde für jede Achse. Venn eine kontinuierliche Folge von MOVE-Werten in den Befehls- bzw, Steuer-Puffer eingegeben werden, wird bei jedem Interrupt-Vorgang einer der Werte ausgelesen und"ausgeführt. In der bestimmten Achsenrichtung wird eine Verschiebung mit einer Geschwindigkeit durchgeführt, die proportional dem Zahlenwert der MOVE-Werte ist.
Wie in Fig. 14 weiterhin dargestellt ist, wird nach BEGIN das SETMODE-Programm ausgeführt. Dieses Programm wird auch jedesmal dann ausgeführt, wenn eine neue Betriebsart von der die Maschine bedienenden Person gewählt wird. Dieses Programm setzt die Anfangsbedingungen bzw. die Ausgangszustände und springt dann zu einer der Betriebsarten (Eingeben (ENTES), Prüfen (CHECK), Einzel-zyklus (SINGLE), Betrieb (OPERATE) oder Notetopp (EMERGENCY STOP)).
Anhand von Fig. 16 wird die erste von fünf vorhandenen Betriebsarten, die vom SETMODE-Programm ermöglicht*wird, beschrieben. Für denENTER-Betrieb wird das ENTER-Prograam ausgeführt. Das Programm beginnt mit dem Datenblock eins, zeigt Werte in diesem Datenblock an und legt das Abfrageschema für jedes Wort bzw. jedes Element in diesem Datenblock fest. Die Bedienungsperson kann durch Drücken der verschiedenen Tasten auf dem Bedienungsfeld das nächste Wort bzw. das nächste Element in einem Datenblock weiterschieben, oder die Werte für das angezeigte, bestimmte Wort oder Element abwandeln oder eingeben. Im ENTER-Betrieb werden alle Wörter bzw. Elemente auf der Kathodenstrahlröhre angezeigt und am unteren Band der Kathodenstrahlröhren-Anzeige wird für jedes Element bzw. jedes Wort des Datenblocks sequentiell eine Auskunft bzw. Abfrage gebracht. Die Bedienungsperson gibt für jede Abfrage die Tastenfelddaten und die Betriebsart-Wahl über das Tastenfeld ein. Die Datenblock-Vorrücktaste und die Abfrage-Element-Vorrücktaste sind auf dem Bedienungefeld angeordnet, wie dies in Fig. 9 dargestellt ist. Wann die Bedienungsperson an einem bestimmten Datenblock nichts auszusetzen hat, wird die Datenblock- Vor rückt aste gedrückt, so dass die Datenblockzahl er-
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höht und der nächste Datenblock auf der Kathodenstrahlröhre angezeigt wird. Wenn der nächste Datenblock jedoch noch nicht programmiert.worden ist, wird er dadurch geschaffen, dass Vorwärtsdaten oder vorrätige Daten vom vorausgegangenen Datenblock übertragen werden. Dadurch können unveränderte Werte weiter verwendet werden oder wieder in einen Datenblock eingebracht werden und diese Werte müssen nicht wieder von der Bedienungsperson über das Tastenfeld eingegeben werden. Wenn der Datenblock-Null gefordert wird, wird ein getrenntes ENTER-Programm ausgeführt, wodurch die X- und Y-Versetzungen und die Werkzeugdaten eingegeben werden können. Die Werkzeugkalibrierungslänge kann dadurch eingegeben werden, dass die Z-Achse in eine Stellung verschoben und dieser Punkt aufgezeichnet wird.
Fig. 17 zeigt das ENTER DBO-Unterprogramm und Fig. 18 zeigt Has DISPLAY.CURRENT DATA BLK-Unterprogramm vom ENTER PGM (Eingabeprogramm) von Fig. 16.
Fig. 19 zeigt die zweite der fünf vorhandenen Betriebsarten, nämlich die CHECK MODE (Prüf-Betriebsart). Die CHECK MODE kann mit dem SETMODE-Programm eingegeben werden und ermöglicht die aufeinanderfolgende Anzeige aller Datenblocks, die programmiert worden sind. Diese CHECK MODE dient der Bedienungsperson dazu, sicherzustellen und zu überwachen, dass das richtige Programm in den Speicher eingegeben worden ist.
Die Fig. 20 und 21 zeigen die nächsten beiden Betriebsarten, die vom Programm eingegeben werden können. Das SINGLE MODE-Programm (das Programm für die Einzelzyklus-Betriebsart) setzt die einzige Schrittmarke und geht zum OPERATE-Programm über, das nachfolgend noch erläutert werden soll. Das EMERGENCY STOP-Programm (Not-Stopp-Programm) wird immer dann eingegeben, wenn der Not-Stopp-Schalter auf dem Bedienungsfeld betätigt wird. Dieses Programm unterbindet jegliche Verschiebungen und wartet ab, bis die Bedienungsperson die Maschine in den CHECK MODE-Betrieb gebracht hat. iJann wird der Not-Stopp-Zustand aufgehoben.
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Lie fünfte Betriebsart ist die OPERATE MODE, die Hauptbetriebsart, bei der die automatische Steuerung der Teile vorgenommen wird. Wie Fig. 22 zeigt, ermöglicht das OPERATE PROGRAM eine Einstellung bzw. Ausrichtung der Z-Achsen-Spindel und eine Tischkalibrierung sowie eine Datenblockteile-Programmausführung von Hand. Wenn die Starttaste beim JOG MODE (Einstellbetrieb) gedrückt wird, wird eine Versetzung eingegeben, und die Vorschubgeschwindigkeit wird auf 50 inches pro Minute (127 cm pro Minute) eingestellt und dasDOMOVE-Programm (Verschiebeprogramm) wird ausgeführt.
Das DOMOVE-Programm ist in Fig. 38 dargestellt. Es berechnet die Verschiebungs-Inkremente, die dem INTERRUPT-Programm zugeleitet werden, welches an sich die drei Achsen-Servo-Motoren steuert. Das Programm legt fest, ob eine Z-Verschiebung oder eine XY-Verschiebung durchgeführt werden soll. Wenn eine XY-Verschiebung gewünscht wird, erhält das Programm die Vorschubgeschwindigkeit zugeleitet und wandeltssie entsprechend dem Vorschubgeschwindigkeits-Potentiometer ab. Dann berechnet dieses Programm dieDistanz, die in der X-Rientung zur Verschiebung erforderlich ist, indem XD (X ist geVünscht) minus X-Lage (stellt die Lage von X dar) genommen wird. Das Programm führt denselben Vorgang für Y durch und berechnet dann DL (die gesamte, zu verschiebende Distanz), wobei die zweite Potenz der Summe der zweiten Potenz von DX und DY genommen wird). Danach wird die Anzahl der Iterationen berechnet, die erforderlich ist, um eine Verschiebung mit diesem Abstand bei einer geeigneten Vorschubgeschwindigkeit vorzunehmen. NNN ist gleich der zur Verschiebung erforderlichen Länge multipliziert mit den Schritten pro Minuten, die in diesem Falle 6000 sind, beruhend auf der Ausführung des INTERRUPT-Programms pro 100/stel Sekunde.
Nachdem nunmehr die Anzahl der Schritte berechnet worden ist, wird die Grosse jedes Schrittes (beispielsweise das X INCREMENT) berechnet, indem die zu verschiebende X-Distanz genommen und durch die Anzahl der Schritte geteilt wird. Das Y-INCREMENT
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ist auch gleich der Y-Gesamtverschiebung geteilt durch die Anzahl de:? Schritte. Dieses X INCREMENT und Y INCBEMENT wird der X- und Y-Lage NNN mal zuaddiert. Dieses wird vomlNTERPOLATE-Programm (Interpolations-Programm) vorgenommen. Wenn eine Z-Verschiebung erforderlich ist, wird eine entsprechende Berechnung durchpefüh rt, um NNN und das Z-Inkrement zu bestimmen.
Das INTEBPOLATE-Programm ruft das LEAD SCREW COMPENSATION Programm (Verstellschraubenspindel-Kompensations-Programm) fünfmal pro Sekunde ab. Das INTERPOLATE Programm prüft, ob sich das Potentiometer für die Vorschubgeschwindigkeit geändert hat. Wenn die JOG-Betriebsart (die Einstell- bzw. Ausrichtbetriebsart) ausgeführt wird, kehrt das Programm immer dann zurück, wenn der Startkonopf von der Bedienungsperson freigegeben wird.
Nachdem diese Dinge durchgeführt worden sind, zählt das INTERPOLATE-Programm NNN herunter. Wenn diese Grosse gleich Null ist, ist die Verschiebung beendet und das Programm geht zu dem Unterprogramm FINISH MOVE (Ende der Verschiebung) über. Anderenfalls addiert er das früher berechnete Inkrement zu der tatsächlichen Lage hinzu und bringt diese Stellung für jede der drei Achsen wieder auf den neuesten Stand. Dann berechnet dieses INTERPOLATE-Programm einen MOVE-Wert (Verschiebungsgrösse), und wenn der Befehls- bzw. Steuerpuffer eine Eingabe bzw. einen Eingang hat oder in den Eingabezustand gebracht ist, werden die drei MOVE-Werte in diesen Puffer eingegeben. Die Befehls- bzw. Steuerpufferwerte werden vom INTERRUPT-Programm verwendet. Daher kann es notwendig sein, zu warten, bis ein Wert vom INTERRUPT-Programm verschoben worden ist. Auf diese Weise ermöglicht das INTERPOLATE-Programm die Berechnung mehrerer MOVE-Werte schon vorher und stellt sicher, dass diese Daten dem INTERPOLATE'Programm immer zugänglich sind.
Das INTERPOLATE-Programm zeigt auch die vorliegenden, momentanen X-, Y und Z-Werte auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre an. Dann führt dieses Programm eine Schleife aus, berechnet
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den nächsten MOVE-Vert und wartet wieder, um ihn in das Befehls- bzw. Steuerpuffer einzugeben. Wenn NNN die Zahl Null erreicht hat, ist die Verschiebung beendet und die X-Stellung, hat den gewünschten X-Wert bzw. den Soll-Wert in der X-Hichtung erreicht. Das Unterprogramm FINISH MOVE (Fig. 41) setzt diese Werte genau gleich und krht zum Aufrufprogramm zurück. Dabei kann festgestellt werden, dass, wenn XD, ID oder ZD auf eine Soll-Lage bzw. eine gewünschte Stellung eingestellt ist, das DOMOVE-Programm die Servo-Motoren so steuern, dass sie die Verschiebung mit der richtigen Vorschubgeschwindigkeit an diese Stelle durchführen. Die FRATE- und LEAD SCBEW COMP-Unterprogramme sind in den Fig. 39 bzw. 40 dargestellt.
Nachfolgend soll nachmals auf das OPERATE-Programm (Fig. 22) Bezug genommen werden. Wenn die Betriebsart für die automatische Lage gewählt worden ist und der Startknopf gedrückt wird, wird das AUTO-Programm aufgerufen, um ein an Datenblöcke gespeichertes Teilprogramm auszuführen. Die XYCAL-, ZTCAL-, ZZERO- und XYMABKEB-Unterprogramme, die im OPERATE-Programm erwähnt sind, sind in den Fig. 23« 24, 25 bzw. 26 dargestellt.
Wie Fig. 24 zeigt, wird die Z-Achsen-Spindelkalibrierung durch Addieren der Z-Versetzung, die vom vorausgegangenen Werkzeug gespeichert wurde, zur Z-Lage durchgeführt, um zeitweilig an einer "absoluten" Z-Lage anzukommen. Dann wird die augenblickliche Werkzeugkalibrierungslänge für ein neues Werkzeug als ein augenblicklicher bzw. derzeitiger Z-Vereetzungsabstand eingegeben, der von der "absoluten" Z-Lage abgezogen wird, um für das momentane augenblicklich vorliegende Werkzeug zu einer neuen Z-Lage zu kommen. Dann wird die neue Z-Versetzung für nachfolgende Z-KaIibrierungs-Unterprogramme gespeichert. Das CALLENGTH-Unterprogramm (Längenabruf-Programm) ist ein Schritt bei den Kalibrierungs-Operationen des DBZERO-Unterprogramms, wie es in Fig. 17 dargestellt ist. Wie bereits beschrieben, kann die Werkzeuglängen-Kalibrierung über den Tastschalter 223 "Werkzeugkalibrierung"
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eingegeben werden, wenn die Z-Achse von Hand zu einer gewünschten Null-Bezugsebene verschoben wird. Normalerweise wird die Werkzeuglängen-Kalibrierung für jedes zu verwendete Werkzeug eingegeben und im Speicher des Mikrorechners gespeichert und dann wieder abgefragt, wenn das jeweilige Werkzeug verwendet wird.
Das AUTO-Programm liest den Datenblock aus und entscheidet über den Typ oder die Betriebsart (POSITION, MILL, (Fräsen), DRILL (Drehen) oder BOEE (Bohren)). Jede dieser Betriebsarten ist eine Folge von Operationen, um die Fräsmaschine für die gewünschte Funktion zu verwenden. Das AUTO SEQUENCE-Unterprogramm, beginnend mit dem NEXTDB-Programm, ist in Fig. 27 dargestellt.
y die ausgewählte Funktion oder Betriebsart POSITION ist (vgl. Fig. 28), wird ein Zurückzieh-Vorgang ausgeführt, der die Z-Spindel nach oben bringt. Dies wird durch Einstellen des gewünschten Z-Wertes auf zehn inches (25,4 cm), durch Einstellen auf HAPID (Schnellbetrieb) und durch Ausführen des JX) MO VE-Pro gramme, bis der obere Begrenzungsschalter in der Sichtung Z betätigt wird, durchgeführt. Nachdem die Spindel in der Z-Rientung nach oben gebracht wurde, liest das POSITION-Unterprogramm die XY-Werte aus dem Datenblock, setzt RAPID und führt das DOMOVE-Progrann durch. Dadurch wird der Tisch in die XY-Lage gebracht, die im Datenblock vorgesehen ist. Der Vorgang WAIT ERROR SMALL (Warten bis der Fehler klein ist) verzögert das Programm, bis die Servo-Motoren sich in einer Lage innerhalb eines Fehlers von wenigen lOOOstel(inches) befinden. Danach wird der Teil des Programmes NEXTDB ausgeführt (vgl. Fig. 27).
Das NEXTDB-Unterprogramm überwacht den Datenblock-Stopp und bei Auftreten des Datenblock-Stopps wird in der OPERATE-Programm zurückgekehrt, oder es erfolgt eine Inkrementierung zu nächsten Datenblock. Wenn das Programm sich im Einzelzyklus-Betrieb befindet, oder wenn ein Werkzeug ausgewechselt werden
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soll oder geändert werden soll, kehrt die Steuerung zum OPERATE-Programm zurück. Im anderen Falle wird die Schleife nochmals durchlaufen, wobei diese Schleife zum richtigen Programmtyp springt und dieser Datenblock wird dann ausgeführt.
Das MILL-Unterprogramm (vgl. Fig. 29) senkt dieSpindel auf den Wert in der Abwärtsrichtung der Z-Richtung ab, holt die XY-Daten aus dem Datenblock und führt das DOMOVE-Programm durch. Daher wird der Tisch mit der programmierten Vorschubgeschwindigkeit zum XY-Wert gebracht. Nach demDOMOVE-Programm wird ein WAIT ERROR SMALL-Unterprogramm ausgeführt und danach wird der nächste Datenblock geprüft. Wenn der nächste Datenblock nicht auch eine MILL-Betriebsart (Fräsbetriebsart) ist, wird die Spindel in der Z-Richtung zurückgezogen, so dass die Spindel nach oben gebracht wird. Dadurch ist der Datenblock ifür den MILL-Vorgang (Fräsvorgang) abgeschlossen und der nächste Datenblock wird ausgeführt. .
Beim MILL-Betrieb (Fräsbetrieb) geht das Programm vor dem DOMOVE-Schritt zum FfiAhE-Unterp rogramm über, wenn ein Innenoder Aussen-Rahmenfräsvorgang im Datenblock eingegeben worden ist. Die Bedienungsperson hat entweder die innere, äussere oder überhaupt keine der möglichen Rahnenfräsung für den MILL-Datenblock gewählt. Wie Fig. 29 zeigt, wird das FRAME-Fräsunterprogramm ausgefüh rt (Fig. 43).
Für beispielsweise einen Innen-Rahmen-Fräsvorgang bringt ein erster Datenblock das Werkzeug an die richtige Stelle auf dem Werkstück, um mit dem Rahmen-Fräsvorgang zu beginnen. Der nächste Datenblock ist dann der MILL-Datenblock, bei dem die Bedienungsperson dem gewünschten Innen-Rahmen-Fräsvorgang einsetzt und die Y- und X-Abstände für das Werkstück zur Verschiebung eingibt. Wie bei dem FRAME-Fräsunterp rogramm von Pig· 43 dargestellt ist, wird die Z-Achse in die vier Richtungen verschoben, die erforderlich sind, um die Rahmenfräsung durchzuführen und dann wird die Spindel wieder zurückgezogen.
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Vie in Fir,-. 30 im Zusammenhang mit dem DRILL-Unterprogramm dargestellt ist, werden im mittleren Block nach dem WAIT ERROR SMALL-Unterprogramm die X- und'Y-Lagen um den halben Durchmesser des gerade verwendeten Werkzeugs versetzt, wenn der nächste Datenblock einen Innen- oder Aussen-Rahmenfrässchritt enthält. Dies ermöglicht der Bedienungsperson, die X- und Y-Abmessungen für die Rahmenfräsung, so wie sie tatsächlich gewünscht werden, durchzuführen, ohne dass er dabei den Verkzeugdurchmesser in Betracht zu ziehen braucht.Nach dem ZRETRACT-Vorgang gemäss Fig. 43 wird die XY-Versetzung aufgehoben, so dass die XY-Positionierung für die nachfolgenden Arbeitsschritte zum wahren Koordinatenwert zurückkehrt.
Bei der BORE-Betriebsart wird die Bohr-Marke gesetzt und dann wird diese Betriebsart so durchgeführt, als ob sie eine DRILL-Betriebsart wäre.
Die DRILL-Betriebsart wird folgendermassen ausgeführt. Die Spindel wird zurückgezogen. Die XY-Koordinatenwerte werden vom Datenblock erhalten. Eine Verschiebung wird beim Schritt BAPID (im Schnellvorgang) zu diesen XY-Koordinatenwerten durchgeführt und es wird ein WAIT ERROR SMALL-Unterprogramm ausgeführt. Eine RAPID-Verschiebung (eine Schnellverschiebung) zur oberen Stellung in der Z-Richtung wird mit einem WAIT ERROR SMALL-Unterprogramm durchgeführt. Wenn eine PECK-Betriebsweise (eine Abfühl- bzw. schrittweise Betriebsart) eingestellt ist, wird ein getrenntes DOPECK-Programm ausgeführt. Im anderen Falle wird eine Verschiebung in der Z-Richtung mit der programmierten Vorschubgeschwindigkeit in die untere Lage durchgeführt. Eine Verzögerung von 3/10 Sekunden tritt auf und dann wird eine Prüfung des nächsten Datenblockstyps vorgenommen.
Wenn dieser nächste Datenblocktyp ein MILL-Datenblock (Fräs-Datenblock) ist, dann wird dieser Datenblock ohne Zurückziehen der Spindel ausgeführt. Oder wenn die Bohr-Marke gesetzt ist, wird die Spindel langsam mit der programmierten Vorschubge-
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sciiwindigkeit in der Z-Richtung nach oben zurückgeführt. Im anderen Falle wird das Zurückziehen in der Z-Richtung vorgenommen, bei der dieSpindel wieder in die obere Ausgangslage zurückgebracht wird, und der nächste Datenblock wird danach ausgeführt. "
Die Unterprogramme für Z RETRACT (Zurückziehe! der Spindel in der Z-Richtung), für GET XY FROM DATA BLK, (Entnehmen der XY-Koordinaten aus dem Datenblock), für WAIT ERROR SMALL (Warten, bis der Fehler klein ist), Z TO DOWN (Absenken in der Z-Richtung), RAPID TO Z UP (Schnell in Z-Richtung nach oben) und für SLOW TO Z UP (Langsam in der Z-Richtung nach oben) sind in den Fig. 31, 32, 33, 34, 33 bzw. 36 dargestellt.
Bei allen Bewegungen wird die Verstellschraubenspindel- Kompensation berechnet und bei der Verschiebung berücksichtigt. Dabei wird die Lage mal dem Verstellschraubenspindel-Fehler
berechnet, über Leitungen bzw. Verbindungskabel in das Programm eingegeben und eine Verstellschraubenspindel-Korrektur berechnet, die der Soll-Lage zuaddiert wird, wenn die Soll-Lage in das INTERRUPT-Programm eingegeben wird*.
Das DOPECK-Programm, welches statt der DRILL-Betriebsweise verwendet werden kann, teilt den Drill- bzw. Drehhub, oder den Abstand zwischen ZUP (obere Stellung in der Z-Richtung) und ZDOWN (untere Stellung in der Z-Richtung) mit der gewünschten Anzahl von Schritten. Dieser Abstand ZD wird dann dazu verwendet, die gewünschte Stellung in der Z-Richtung im Werkstück N-MaIe entsprechend der N-Schritte einzunehmen, wobei ein Zurückziehen zum ZUP (zur oberen Stellung in der Z-Richtung) zwischen Jedem Schritt vor sich geht. Dadurch können Späne entfernt werden, wenn ein grosses Loch gedreht bzw. gebohrt wird. Das DOPECK-Unterprogramm ist in Fig. 37 dargestellt.
Fig. 42 zeigt das REPEAT-Programm (Wiederholungeprogramm),
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das die Durchführung von ineinander geschachtelten Schritten (nested steps) und Wiederholungen ermöglicht. Auf diese Weise ist es- möglich, ein Muster mit verschiedenen X- oder Y-Versetzungslängen N mal zu wiederholen. Wenn ein Schritt oder eine Wiederholung beginnt,werden bestimmte Zustände oder Bedingungen auf einem STP/REP-Stapel gespeichert. Wenn der REPEAT BLOCK auftritt, werden die Zahlen NX und NY auf dem Stapel gespeichert und eine Schleife wird zum Anfang des Datenblocks zurückgeführt. Jedesmal, wenn der REPEAT-Vorgang in dieser Schleife auftritt, werden die X- oder Y-Koordinatenlagen durch die Schrittwerte verändert und die Zähler werden abwärts weiter gezählt. Wenn sowohl der X- als auch der Y-Zähler den Zählerstand Null erreicht haben, wird das Muster die richtige Anzahl von Durchgängen wiederholen und der nächste Datenblock wird ausgeführt.
Das REPEAT-Programm kann beispielsweise auch dazu vorgesehen sein, um eine Schachtelung bis zu drei Schleifen zu ermöglichen. Der Anfangs-Datenblock einer Schleife wird markiert, indem er von der Bedienungsperson als ein STP/REP-Block ausgewählt wird, wie dies im AUTO-Programm gemass Fig. 2/ dargestellt ist. Dieser als STP/REP-gekennzeichnete Datenblock enthält weiterhin die übliche Information, beispielsweise für einen Fräs-, Dreh-Vorgang usw. Diese markierten Blocks können dann ein oder mehrere Datenblöcke folgen, die dann die Schrittänderung der zu wiederholenden Arbeitsweise bzw. die Schritteinstellungen der zu wiederholenden Arbeitsweise enthalten, und diese Reihe von Blöcken ist innerhalb eines Wiederholungsblock zusammengefasst. Der Wiederholungsblock umfasst ein Weiterzählen bzw. ein Erhöhen der Länge in der X-Richtung und das Zählen der Anzahl von X-Arbeitsgängen, ein Inkrementieren oder Weiterzählen der Länge in der Y-Riehtung und die Zählung der Arbeitsvorgänge in der Y-Richtung. Das Programm führt alle X-Wiederholungen für eine gegebene Y-Koordinatenlänge durch und dann wird eine Verschiebung zur nächsten Y-Koordinatenlänge durchgeführt, um eine weitere Reihe von Durchgängen in der X-Richtung vorzunehmen. Ein Beispiel für ein einfaches Wieder-
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holungsprogramm, welches von der die Maschine bedienenden Person vorbereitet werden kann, ist etwa ein Bohrloch-Muster in einem Werkstück, wobei die Bohrlöcher in einer regelmässigen Anordnung bzw. Gruppierung von beispielsweise zwei zu drei, vier zu fünf usw. angeordnet sind.
Die Verwendung eines Wiederholungsblockes, wodurch Daten für gleiche Funktionen nicht noch einmal in einem Datenblock eingegeben werden müssen, sowie die Anwendung der zuvor beschriebenen Rahmen-Fräsvorgänge sind beispielsweise Programmierungsvorschläge für die die Maschine bedienenden Personen.
Die Erfindung wurde anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Es ist selbstverständlich, dass Abwandlungen und Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung möglich sind, ohne dass dadurch der Erfindungsgedanke verlassen wird.*
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    Programmierbares Mikrorechner-Steuergerät zum Steuern der Relativbewegung zwischen einem Werkzeug und einem Werkstück, gekennzeichnet durch eine Anzeigeeinrichtung, die an einem Ausgang digitale Signale bereitstellt, welche die Relativlage zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück wiedergeben,einen veränderlichen Speicher (36), der ein Steuerprogramm und Steuerparameter enthält, eine mit dem Ausgang der Anzeigeeinrichtung und mit dem Speicher (36) verbundene Mikroprozessoreinheit (3"Oi die in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen der Anzeigeeinrichtung und den Steuerparametern entsprechend dem Steuerprogramm Steuersignale erzeugt, Steuereinrichtungen, die die Steuersignale von der Mikroprozessoreinheit (31) an die entsprechenden, die Verschiebungen ausführenden Einrichtungen legen, eine Schnittstelleneinheit (77)« die ein Steuerprogramm und Steuerparameter von einem externen Aufzeichnungsmedium (81) zum veränderlichen Speicher (36) übertragen und die Steuerparameter-Inhalte des Speichers (36) auf das externe Aufzeichnungsmedium (31) aufzeichnen, und eine Dateneingabeeinrichtung (213)« um die Steuerparameter unabhängig von der Schnittstelleneinheit (77) über von aussen zugängliche Daten-
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    eingaben in den Speicher (36) ein zugeben.
    2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelleneinheit (77) Einrichtungen zum Auslesen und Einschreiben von magnetisch gespeicherter Information aufweist.
    3· Gerät nach Anspruch 1, oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen zum Auslesen und Einschreiben ein Magnetband-Kassettengerät aufweist.
    4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelleneinheit (77) und die Dateneingabeeinrichtungen ein hängend angebrachtes Bedienungsfeld (13)> einen Kasten (11) sowie einen Befestigungsarm (14) aufweisen, der von der Oberseite des Kastens
    V (11) nach oben und nach aussenabsteht, wobei das Bedienungsfeld (15) an dem vom.Kasten (11) abgewandten Ende des Armes (14) angebracht ist.
    5· Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet, durch eine das Werkzeug und das Werkstück halternde Maschine (13) mit die Verschiebung ausführenden Einrichtungen, die die Steuersignale zugeführt erhalten, wobei der Kasten (11) an einer Seite der Maschine (13) angeordnet ist und der Arm (14) über einem Teil der Maschine (13) derart vorsteht, dass das Bedienungsfeld (15) auf der anderen Seite der Maschine (13) hängend angeordnet ist, so dass das Bedienungsfeld (15) für die die Maschine bedienende Person leicht zugänglich ist.
    6. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5i gekennzeichnet durch Anzeigeeinrichtungen (212) zum Anzeigen der Steuerparameter, wobei das Steuerprogramm so arbeitet, dass die Steuerparameter-Abfragen auf der Anzeigeeinrichtung (212) angezeigt werden ,und die Bedienungsperson die Steuerparameter in Abhängigkeit der Abfragen über die Dateneingabe-
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    einrichtungen (213) in den Speicher (36) eingeben kann.
    7· Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeeinrichtung (212) eine Kathodenstrahlröhi*en-Anzeigeeinrichtung ist.
    8. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7» gekennzeichnet durch Vorschubgeschwindigkeits-Einstelleinrichtungen (67* 68; 210, 211), die unabhängig von den Steuerparametern von aussen eingestellt werden können, um die Steuersignale zu ändern, so dass die Relativgeschwindigkeit zwischen Werkzeug und Werkstück verändert werden kann.
    9· Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die programmierte Relativgeschwindigkeit zwischen Werkzeug und Werkstück in Abhängigkeit von den
    ' Steuerparametern mittels der VorSchubgeschwindigkeits-Einstelleinrichtungen (67, 68 bzw. 210, 211) dadurch verringert wird, dass die programmierte Geschwindigkeit mit einem Faktor kleiner als eins multipliziert wird, und dass die programmierte Geschwindigkeit dadurch erhöht wird, dass ein zwischen zwei voreingestellten Werten liegender, proportionaler Geschwindigkeits-Zuwachs addiert wird.
    10. Mit einem Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9 steuerbare Maschine mit einer in einer ersten Richtung beweglichen Spindel, gekennzeichnet durch einen Schlitten (2^8) mit zwei Paaren von gegenüberliegend angeordneten, V-förmigen Rollen (261), eine Einrichtung (264), die die Spindel (21) drehbar mit dem Schlitten (258) verbindet und ein Schlittenrahmen (251) mit zwei einander gegenüberliegenden V-förmigen Schienen (259)«auf denen die jeweiligen V-förmigen Rollen (261) laufen, wobei die Schienen (259) und die Rollen (261) so ausgerichtet sind, dass der Schlitten (258) bei seiner Verschiebung in der ersten Richtung festgelegt ist (Fig. 10, 11).
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    11. Mit einem Steurgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9 steuerbare Maschine mit einer von einem Motor angetriebenen Kugelumlaufspindel zur Verschiebung entlang einer Achse, gekennzeichnet durch einen Rahmen (269), eine Antriebswelle (277)t die im Rahmen (269) mit einem feineren Gewinde als die Kugelumlaufspindel (243) drehbar befestigt ist und vom Motor (241) angetrieben wird, ein Anschlagglied (284), das auf der Antriebswelle (277) angeordnet ist und sich entlang der Welle (277) frei verschiebt, wenn sich die Welle (277) dreht, ein Element (286), welches verhindert, dass sich das Anschlagglied (284) dreht, und Begrenzungsschalter (288), die auf dem Rahmen (269) in ihren Stellungen veränderlich sind und vom Anschlagglied (284) betätigt werden, wenn sich das Anschlagglied (284) auf der Antriebswelle (277) verschiebt, wobei das Gewinde der Antriebswelle (277) eine festgelegte Beziehung zum Gewinde der Kugelumlaufspindel (243) aufweist und die tr Verschiebung der Anschlagglieds (284) und die Versetzung der Begrenzungsschalter (288) mit der Bewegung entlang der Achse korreliert ist (Fig. 10, 11).
    12. Gesteuerte Maschine nach Anspruch 10 oder 11, gekennzeichnet """ durch einen Codierer (293)« dessen Codierungsscheibe mit der Antriebswelle (277) fest verbunden ist (Fig. 10, 11).
    13. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9« dadurch gekennzeichnet, dass Einrichtungen sun Positionieren des Werkzeugs bezüglich des Werkstücke an einer gewünschten Kalibrierungsstelle in einer ersten Richtung vorgesehen sind, die Anzeigeeinrichtung Einrichtungen aufweist, un ein Signal bereitzustellen, welches die Versetzung eines Werkzeughalters bezüglich einem Bezugsort wiedergibt, das Signal ein Werkzeugllngen-Kalibrierungseignal ist, wenn das Werkzeug an die Kalibrierungsetelle gebracht wird und die Anseigeeinrichtung digitale Ausgangseignale bereitstellt, die die Relativlage zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück unter Berücksichtigung des Werkzeuglängen-Kalibrierungssignalβ wiedergeben.
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    14. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und 13» gekennzeichnet durch Einrichtungen, die dem Steuerprogramm zum Steuern der Mikroprozessoreinheit (31) zugeordnet sind und Steuersignale bereitstellen, die sich wiederholende Relativbewegungen zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück an einer fieihe von unterschiedlichen, relativen Orten mittels entsprechenden, die Verschiebungen ausführenden Einrichtungen erzeugen.
    15· Verfahren zum automatischen Durchführen von Bearbeitungsvorgängen an einem Werkstück, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsart und die Maßparameter für einen Bearbeitungsvorgang als Datenblock in einen Speicher eines Mikrorechners eingegeben werden, dass dieEingabe von Datenblöcken für weitere Bearbeitungsvorgänge und von Massen wiederholt wird, wenn dies für die vollständige Bearbeite tung des Werkstücks erforderlich ist, und dass ein die Datenblöcke verwendetes Programm des Mikrorechners ausgeführt wird, um eine Maschine so zu steuern, dass die Bearbeitungsvorgänge an einem Werkstück durchgeführt werden.
    16. Verfahren nach Anspruch 15« dadurch gekennzeichnet, dass bei einem der Eingabevorgänge ein Datenblock als Anfangspunkt einer Wiederholungsfolge ausgewählt und nach einer Anzahl von Datenblöcken das Ende der Wiederholungsfolge sowie die Anzahl, mit der die Wiederholungsfolge durchgeführt wird, angezeigt wird, wobei der Ausführungsschritt die Wiederholung der Durchführung dieser Anzahl von Schrittfolgen umfasst.
    17· Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Eingabe ein vorprogrammierter zusammengesetzter Bewegungsvorgang vorgesehen ist und die Maßparameter für diesen Bewegungsvorgang in einem einzigen Datenblock eingegeben werden.
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    18.' Verfr.Iiren nach einem der Ansprüche 15 bis 17» dadurch gek anzeichnet, dass der zusammengesetzte Bewegungsvorgang ein Rahmen-Fräs-Vorgang ist.
    19· Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass beim Eingeben wenigstens einer der Maßparameter hinsichtlich des Durchmessers eines zu verwendeten Werkzeugs korrigiert wird.
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DE19772730335 1976-07-06 1977-07-05 Steuergeraet fuer maschinen und verfahren zur automatischen steuerung von maschinen Withdrawn DE2730335A1 (de)

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